煤矿培训专题空气压缩设备.ppt
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1、第九章第九章 矿山空气压缩设备矿山空气压缩设备91 概述 现代企业中,使用压缩气体的机愈来愈多,例如:化工、石油、冶金、轻工、纺织及采矿等,许多工业中无不广泛使用各种各类的气体压缩机。因此,气体压缩机是近代工业生产中不可缺少的通用机械。 压缩空气一直是矿山所采用的原动力之一,用以带动凿岩机、风镐及其它风动机械进行。由于像凿岩机这类风动工具的冲击力强,适用于钻削坚硬的岩石,而且风动工具结构简单、重量轻、操作方便,尤其在有瓦斯和煤层爆炸危险的矿井里,使用这种动力比电力安全。虽然整个气力系统(包括压缩空气的生产和输送,以及在风动机具中的使用)的效率很低,成本较高,但目前矿山采掘工作,仍然普遍采用风动
2、工具来凿岩和落煤。 空气压缩设备是指压缩和输送气体的整套设备。包括空气压缩机(简称空压机)、输气管路和附属设备。一、矿山空压机站的组成矿山空压机站主要包括:空压机、电动机及电控设备、冷却泵站、附属设备、管路等。二、空压机的分类现代工业中使用的压缩机种类很多,按其结构型式不同,分类如下: 目前矿山最广泛使用的是低压(p106Pa)活塞式压缩机,近年来螺杆式和滑片式压缩机的使用也逐渐增多。常见的活塞式压缩机有以下几种:1、按气缸中心线的相对位置分 可分为立式、卧式、角式(可分为V型、L型、W型)三种。2、按压缩级数分 可分为单级、双级、多级三种。3、按活塞往复一次作用次数分 可分为单作用、双作用。
3、4、按冷却方式分 可分为水冷式、风冷式。三、活塞式空压机的工作原理图931、吸气过程2、压缩过程3、排气过程4、膨胀过程 92 活塞式空压机的工作循环一、活塞式空压机的性能参数1、排气量(V)在单位时间内测得空压机排出的气体体积数,然后换算到空压机吸气状态下的体积数,称为空压机的排气量。单位m3/min。2、排气压力(p)空压机出口的压力称为空压机的排气压力,用相对压力度量(理论计算时采用绝对压力)。单位Pa。3、吸、排气温度空压机吸入气体与排出气体的温度。用T1、T2表示,单位K。4、比功率(Nb)当吸入的空气为标准状态时,其轴功率与排气量之比称为空压机的比功率。单位Kw/m3/min。二、
4、一级活塞式空压机的工作循环(一)一级活塞式空压机的理论工作循环几点假设:(1)无余隙容积;(2)在整个吸气过程,气缸内空气的状态保持不变并与周围大气状态相同;(3)在整个排气过程,气缸内空气的状态保持不变并与风包中的空气状态相同;(4)气缸不漏气,气阀、吸排气管道无阻力;(5)压缩过程为等温过程、绝热过程或多变过程,但压缩指数保持不变。 在上述假设条件下,空压机的工作循环称为理论工作循环。它由吸气、压缩和排气三个基本过程组成,只有压缩过程是热力过程。其工作循环可用示功图表示。( 图94)示功图的横坐标表示气缸容积V,纵坐标表示空气压力。 1、吸气过程2、压缩过程 当活塞返回行程时,吸气呈封闭状
5、态,空压机进入压缩过程,随着活塞向左移动,气缸的容积不断减小,气体压力逐渐升高。此时属于热力过程,其压缩规律为等温、绝热、多变三种情况。(1)按等温规律压缩(3)按多变规律压缩(2)按绝热规律压缩3、排气过程4、理论循环功按等温规律压缩时:按绝热规律压缩时:按多变规律压缩时: 所以,等温压缩的循环功就是等温压缩的压缩功,压缩终了空气温度T2=T1; 因此,; 绝热压缩过程的循环功等于绝热压缩过程功的K倍,压缩终了空气温度; 多变压缩循环功等于多变压缩过程功的n倍,压缩终了温度。(二)一级活塞式空压机的实际工作循环1、实际工作循环图图95实际工作循环的工作过程:吸气、压缩、排气、膨胀等四个过程。
6、2、影响实际工作循环的因素(1)余隙容积的影响(2)吸、排气阻力的影响(3)压缩过程中压缩规律变化的影响(4)其它因素的影响(其中一般=0.070.15,m多变膨胀指数,1m1.4 三、活塞式空压机的两级压缩(一)采用两级压缩的原因1、压缩比受余隙容积的限制令:则当:时(V0余隙容积,VT理论工作容积。),m=1时,可得最小的理论极限压缩比2、压缩比受气缸润滑油温的限制(1)限制油温的原因(2)单级压缩的极限压缩比取吸气温度:T1=273+20=293K极限排气温度:T2=273+190=463Kn=K=1.4 因此,大型空压机的压缩比,一般限制在5左右,当需要压力较高时,一般采用两级或多级压
7、缩。 (二)两级压缩的工作系统图9-6(三)两级压缩的优点1、节省功耗;图9-72、降低排气温度;3、提高空压机的排气量;4、可以降低活塞力;5、中间冷却器可以分离一部分油和水,提高压气的质量。93 活塞式空压机的结构 L型空压机是两级、双缸、复动、水冷式空压机。 它主要由压缩机构、传动机构、润滑机构、冷却机构、排气量调整机构和安全保护装置等六部分组成。 型号意义:一、压缩机构1、气缸部件 气缸是空压机中组成压缩容积的主要部分,根据排气压力、排气量、结构方案、气体性质以及所用材料,气缸的结构有各种型式。L型空压机的气缸为开式铸铁气缸,水冷双层壁结构。2、气阀部件 在空压机运行中,气阀为主要易损
8、件,处于较为苛刻工况,每分钟启闭1000次左右。一台转数为400r/min(4L20/8型)的空压机,气阀每年启闭21000万次以上。气阀将承受拉伸、压缩、冲击、扭曲、弯曲、磨损、高温变化的潜在破坏。因此,气阀能否正常工作,直接影响空压机的排气量,功率消耗以及运转的可靠性。 气阀有两大类:一类称为强制阀,它的启闭是由专门机构控制,而与气缸内压力变化无关;这类阀结构复杂,启闭时间固定,不适于变工况运转,故很少采用。目前空压机采用随缸内和管路中气体压力变化而自行启闭的自动阀。 自动阀有许多型式,如环状阀、网状阀、舌簧阀、蝶阀和直流阀。L型空压机的排气阀和吸气阀均为单层环状阀。 所有型式的自动阀主要
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