煤矿用单螺杆式移动空气压缩机气动控制原理分析

煤矿用单螺杆式移动空气压缩机气动控制原理分析

梁晓玲，杨应文，周中华

（深圳振华亚普精密机械有限公司，广东 深圳 518109）

摘 要：针对煤矿用单螺杆式移动空气压缩机的特殊使用环境，分析用气动阀控制代替电磁阀等电器元件控制压缩机启动、加载、卸载的必要性。进而介绍气动控制的方法和过程。

关键词：煤矿用单螺杆式移动空气压缩机；气动阀；气动控制
 

      煤矿用单螺杆式移动空气压缩机是根据煤矿井下环境条件而研制的矿用供气设备，作为井下掘进和锚喷支护等作业的动力气源，具有运转平稳、噪声低、可靠性高、寿命长、维护费用低等优点。作为煤矿井下用设备，安全性是最重要的。安全保护措施要齐全、周到，所选电器要求有防爆合格证、煤矿用产品安全标志证书，符合《煤矿安全规程》、《煤矿井下空气压缩机安全技术检验规范》、MT678-2009《煤矿井下移动式空气压缩机》等。

       煤矿用单螺杆式空气压缩机与一般民用单螺杆式空气压缩机的区别体现在以下几方面。第一，在零部件选择上，凡外部或在井下维修及运行状态下能受到撞击的零部件，一般不应使用轻合金制造。必要使用时，轻合金材料应按GB 3836. 1-2010的规定，经国家指定检验机关检验合格。可采用抗拉强度不低于120 MPa，且按GB/T 13813-2008规定的摩擦火花试验方法考核合格的轻合金制成;或按质量百分比，铝、钛和镁的总含量不允许大于15%，并且钛和镁的总含量不大于6%.也可对轻合金部件采取防护措施，使之不直接受到撞击。如使用非金属材料，应为阻燃和抗静电的，并经国家指定检验机关检验合格；第二，指示式温度计内使用的气体或液体应是无毒的和非可燃易爆的；第三、空气、温度、油温、油压、水温、水压(或流量)等自动保护装置要有信号显示，其电气部分应是本质安全型；第四、防爆电气设备，应符合

GB 3836.1-2010、GB 3836.2-2010、GB 3836.4-2010的要求，应有《防爆合格证》和煤矿矿用产品安全标志证书等等。一系列的要求，旨在保证煤矿作业的安全。

      我公司一般用喷油单螺杆式空气压缩机的控制部分采用的是星三角启动，电磁阀控制的方法。其控制原理如图1（进气阀为卸荷阀、风冷型为例）。

.（1）启动 启动前卸荷阀全闭、泄放阀开启，控制电磁阀关闭状态。按“启动”键主电机启动，少量空气从卸荷阀内置的进气单向阀吸入，建立润滑所需压力，确保压缩腔和轴承所需润滑油供应。

 （2）加载 控制切入加载运转后控制电磁阀得电打开，泄放阀得控制信号关闭，此时油气罐的压力逐渐升高，卸荷阀渐开，随着压力升高，卸荷阀全开，压缩机开始全负荷运转，当压力升至0.45MPa时，最小压力阀全开，空气输出。

 （3）卸载 当排气压力达到卸载压力设定值时，压力开关讯号送至微电脑控制器处理，控制电磁阀关闭，泄放阀失去控制信号后开启，卸荷阀关闭。此时，压缩机空载运行。待管路系统压力降至加载压力设定值时，微电脑控制器发出讯号使控制电磁阀打开，泄放阀得到控制信号关闭，卸荷阀全开，压缩机再加载运行。

 （4）停机 按“停止”键，控制电磁阀关闭，泄放阀控制信号开启，电动机卸载运转15s后停转。

      煤矿用单螺杆空气压缩机的控制系统考虑到安全性，所采用的是气动阀控制，隔爆兼本安型磁力启动器直接启动的方式。控制原理如下（进气阀为提升阀为例）：

      煤矿用单螺杆空气压缩机的工作过程（以进气阀为提升阀、额定压力为0.8MPa为例）：

   (1)启动 按下启动按钮，压缩机启动，此时提升阀处于关闭状态，手动阀在1→4通的状态。微量空气通过提升阀的进气小孔，经过节流阀、单向阀进入主机。然后经压缩的少量气体分为两路，一路打开排气单向阀进入油气分离器分离，另一路通往断油阀，将其打开，开始为主机供油。经过油气分离器分离的气体流过手动转阀，一部分通往进气阀顶住进气阀的阀杆，使其处于关闭状态，另一部分控制放空阀。而放空阀为常闭两位两通阀，故而有气源信号时，放空阀打开。所以系统内的气体又经过放空阀进入空滤放空。这个过程，最小压力阀始终处于关闭状态。此时压缩机边压缩边放空，处于轻载启动的模式。

   (2)加载 经过10~20s后，转动手动转阀，4→3通，这样控制进气阀阀杆的气源通过手动转阀的放空口卸放，进气阀由于内外压力差，完全打开。控制放空阀启闭的压力信号消失，放空阀关闭，不再放空，压缩机进入全面加载模式。当系统压力超过3.5bar后，最小压力阀打开，压缩空气进入供气管道。自此开始，管线压力由压力开关控制。

   (3)卸载 若所需气量低于额定排气量，排气压力上升，当供气管道压力超过压力开关设定的8.2bar时，压力开关打开，控制进气阀关闭，放空阀打开，则系统进入卸载状态。

      当压力降至8.2bar以下时，压力开关关闭，进气阀打开，放空阀关闭，系统又进入加载状态。如此循环工作。

    (4)停机 转动手动阀至卸载状态，压缩机卸载15s左右，按“停机”按钮停机。

       煤矿井下用的空气压缩机采用气动阀来控制系统加、卸载，这是由于若用电磁阀来控制系统的加、卸载，则必须用防爆型电磁阀。而防爆电磁阀存在外型较大、价格昂贵的缺陷，而且始终是有安全隐患。改为气动阀控制则避免了这些问题，使得控制过程安全可靠。同时，煤矿用空气压缩机所用的控制按钮、急停按钮必须是矿用隔爆的，防止电火花的产生。油气分离器上除了在油气分离器分离芯与最小压力阀之间装安全阀外，在粗分筒与筒体之间又增加一安全阀，防止油气分离器分离芯堵塞时，压力升高，发生爆炸。另外，一般用单螺杆空气压缩机只在主机排气口处有一温度传感器，而煤矿用单螺杆空气压缩机则除了在主机排气口装有一温度开关外，在油气分离器筒体上又加装一个防爆型温度开关，确保温度控制安全可靠。

       生产单位对产品主要零（元）部件及重要原材料全部受控，产品主要零（元）部件及重要原材料划分为四类，即安全关联部件（A类）、安标配套件（B类）、安标关键部件（C类）及除上述三者之外的其他主要零（元）部件（D类）。
煤矿井下移动式空气压缩机

       其中，需变更安全关联部件（A类）、安标关键部件（C类）时，应向安标国家中心提出变更申请，经履行变更程序后，方可变更。

参考文献：

【1 】MT 687-2009 煤矿井下用空气压缩机【s】.

【2】MT 950-2005 煤矿井下空气压缩机安全技术检验规范 【s】.