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第九章矿山空气压缩设备
§9—1 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(p≤106Pa)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。
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9—3
1、吸气过程
2、压缩过程
3、排气过程
4、膨胀过程
§9—2 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、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9—4)示功图的横坐标表示气缸容积V,纵坐标表示空气压力。