螺杆式空压机在电铲上的应用措施

田永法

（中煤平朔集团公司 露天设备维修中心，山西 朔州 036000）

平朔安太堡矿早期使用的电铲均为活塞式空压机，因其工作时噪音大、效率低、故障率高等影响等因素，现已改为螺杆式空压机（具有结构简单、体积小、易损件少、工作可靠、寿命长、维修简单等优点）。

1 螺杆式空压机的工作原理

现以P&H4100XPC电铲上用的空压机为例，说明其工作原理。

EMD08HH/30/A：功率为30HP；电压为380 V；类型为双螺杆式；额定排气量150psi；冷却方式为风冷；润滑油使用寿力24K。螺杆压缩机是容积式气体压缩机械，容积的变化借助压缩机的一对转子在机壳内作回转运动实现。见图1，压缩机的机体中，平行地配置着一对相互啮合的螺旋形转子。工作时，一个转子按顺时针转动，另一个转子按逆时针转动。通常把节圆外具有凸齿的转子，称为阳转子或阳螺杆（5齿）；把节圆内具有凹齿的转子，称为阴转子或阴螺杆（6齿）。阳螺杆与阴螺杆构成的不对称形状，刚好与喷油式空气压缩机的压力条件匹配。一般阳螺杆与电机连接，由阳螺杆带动阴螺杆转动。在压缩机机体的两端，分别开设一定形状和大小的孔口。一个供吸气用，称为进气口；另一个供排气用，称为排气口。

图1 螺杆式空压机的基本结构

2 空压机的系统组成

螺杆式空压机由吸气系统、排气系统、冷却润滑系统、控制系统组成。见图2。

1）吸气系统：主要由空气滤芯、进气控制阀组成。运行时空气经过滤芯后由进气阀进入压缩机工作腔。由于颗粒状尘埃和空气中的杂质是螺杆空压机的第一号天敌。空气滤芯是抵御微尘颗粒进入机体的第一道防线，若空滤芯失效，进气中的颗粒微尘得不到良好过滤，进入主机冷却润滑系统，会导致冷却油变脏、排气温度高、堵塞油滤、油气分离芯压差大，控制阀件失灵，降低主机的寿命，严重时还会造成主机卡死。

2）排气系统：由油气分离器、最小压力阀、后冷却器、水气分离器、连接管路组成。经过压缩后的油气混合物，进入油气分离器进行油气分离，分离后的压缩空气经最小压力阀进入冷却器，冷却后再经水气分离器分离水分后进入供气管道。油气混合物进入储油器，撞击弧形表面，流速大大降低，流向改变，形成大的油滴，由于它们较重，大部分落入罐体底部。其余少部分油流经两个分离芯时分离出来，沉积在滤芯底部，通过回油管接回到压缩机主机。在压力达到60psi（4.2bar）后，最小压力阀打开，气体送出。停机或卸载时，最小压力阀防止气体倒流。

图2 螺杆式空压机的系统组成（工作原理图）

3）冷却及润滑系统：由油冷却器、温控阀、油过滤器、连接管路组成。a.油冷却器：用来冷却高温润滑油，其效率的好坏将影响到主机的排气温度（T1）。b.温控阀：由阀和控温元件两大部分组成。控温元件包括特种膨胀感温石蜡和紫铜壳体，在特定的相变温度下，膨胀石蜡的膨胀应力是定值，远大于恒温阀所需推力。膨胀石蜡密封在壳体中，当温度上升到石蜡熔点时，体积膨胀而推动顶杆。使驱动控温阀的滑阀移动；温度下降时，石蜡遇冷收缩，在弹簧回弹作用下，阀门复位。这种温控阀推力大，元件内部石蜡膨胀时能达到200多个大气压，行程温度曲线的线性好，因而控温能力强、元件刚性大、强度高、寿命长。润滑油从储油器流出后进入温控阀。当油温低于设定温度时，油是不经过冷却器的，直接进入主机；当油温高于设定值时，油要经过冷却器再送入主机。若油温高于235°F(113℃)，位于集油器底部的温度传感器将切断空压机电机电源。c.油过滤器：其作用是过滤油中的杂质，防止固体杂质进入主机而损坏主机轴承及转子。

4）控制系统：主要用于调节进气量，使供气量与用气量匹配。控制系统包括：进气控制阀、压力调节器、启动电磁阀、加载/卸载电磁阀、往复阀、放空阀等。空压机在形成系统气压时，将持续以最快速度压缩空气。当系统压力接近其最大设置点时，空压机进气控制阀将开始闭合，并降低压缩速度。当压力为160 psi(11.2 bar)左右时，该阀开始闭合。随着系统气压持续上升，进气阀将保持闭合。压力为170 psi(11.9bar)时，进气控制阀应完全闭合，并停止压缩。空压机将持续运行，必要时将系统气压下降至170 psi，进气控制阀将开始开启，并增加压缩量。空压机从而可调节压缩量，并产生接近恒定的系统压力170 psi，同时空压机无需停止、卸载、启动再加载。进气控制阀由控制线路内的气动压力控制。控制线路气压上升，进气控制阀闭合；控制线路压力下降，进气控制阀将相应地开启，以便更多的空气可以进入空压机。

控制系统分为启动工况、加载工况、调整工况、卸载工况。a.启动工况：启动方式为Y-△转换启动（设置时间5s），在5s转换时间内，进气控制阀在螺杆转动下产生的压差作用下打开，少量的控制气体通过加载/卸载电磁阀将进气控制阀关闭。此时加载/卸载电磁阀无电，放空阀通向大气，处于排气状态，空压机轻载启动。b.加载工况：5 s后，加载/卸载电磁阀得电，进气控制阀完全打开，机组处于加载模式。当系统压力达到60psi后，最小压力阀打开，开始向系统供气，在达到设定压力（一般为160psi）之前，机组一直在这种状态下运行。说明：加载/卸载电磁阀为常开电磁阀，无电常通，带电关闭。c.调节工况：如果用气量小于机组的额定供气量，管线压力会上升超过160 psi。这个压力能克服调压阀的弹簧压力，调压阀打开，控制气体将作用在进气控制阀上，部分关闭进口阀，减小进气量，使之与用气量匹配。此时，压力会通过调压阀的排气小孔来保持系统气压稳定。当管线压力处在160～170psi之间时，控制系统总是通过以上方式进行调节。d.卸载工况：当手动使空压机停机或突然停电造成停机时，加载/卸载电磁阀断电，控制气将通过加载/卸载电磁阀到达放空阀的控制端P端，使得集油器内的气体通过放空阀的排气端I端排出。说明只有在手动停机或停电时，空压机才会卸载，否则将一直处于“调节工况”。

3 常见故障及分析处理

1）故障描述：空压机不加载，压力建立不起来。原因分析：a.首先检查是否进气。将手放在空气滤芯进气口，若无明显吸入感觉，则说明空气滤芯堵塞。解决方法：更换空气滤芯。b.若有大量气体进入，则说明系统有漏气处。当空压机卸载时，主机内的气体只能通过放空阀的排气端（I端）排出，其前提必须是控制端（P端）得到压力信号。而P端的压力信号只能从加载电磁阀通过。此时需检查是否有气通过加载电磁阀，导致放空阀一直处于排气状态。解决方法：更换加载电磁阀或电磁阀内部的密封垫。c.若加载电磁阀完好，则检查放空阀是否一直处于排气状态。其内部活塞杆犯卡或锈死，无法回位。解决方法：更换放空阀。

2）故障描述：无法启动。原因分析：a.首先排除电气故障。b.若无电气故障，则查看控制面板上的P1灯是否闪烁。若P1灯闪烁，则说明主机内仍有气压未排出。此种空压机不允许负载启动，当主机内有气压时，按下启动按钮后则会显示故障。解决方法：等待，直到主机内的气压降到5 psi以下，此时P1灯将不再闪烁，可以正常启动；主机内有气压，说明在卸载状态时气压没有迅速排出，此时则要检查是否有气体到达放空阀的控制端，若无，则更换加载电磁阀；若有，则更换放空阀。

3）故障描述：油温高，T1灯闪烁。原因分析：a.首先检查油散热器是否良好，查看散热器上是否有大量积土、或杂质，造成散热效果不良。解决方法：清理积土、杂质，保证热量能正常散出。b.若散热器良好，则需检查温控阀是否良好。润滑油在温度升高后未通过散热器，则说明温控阀故障。解决方法：更换温控阀。c.取样分析空压机润滑油是否污染变质，油品的好坏直接关系到散热的效果。解决方法：更换空压机油。

4 日常使用的注意事项

由于矿区的作业环境较差，空压机受到振动和灰尘的侵害较多，故在日常使用中特别加强对灰尘的防范，可利用电铲保养时对空压机进行清洁处理，对空气滤芯进行吹风清理或更换，减少灰尘的进入；检查油散热器的表面是否有积土或杂质，并对散热器进行清理；定期对空压机油进行取样分析，根据实际情况更换空压机油；定期检查水气分离器的工作状态是否良好，排污系统是否正常，以减少电铲各系统的水分进入。