螺杆式空压机在煤矿领域应用的要点分析

＊王鹏飞

（山西省长治经坊煤业有限公司 山西 046000）

空压机是煤矿生产的重要设备，当前我国常用的空压机种类较多，且大部分为复式活塞式的空压机，螺杆式空压机无论在性能方面还是在应用方面都呈现效率较高的优势，但是当前在我国并未实现彻底的应用。而影响因素主要是因为前者的成本较低，而后者经济成本高，且缺乏相应的经验与理论依据指导。所以，针对螺杆式空压机在煤矿领域应用进行分析，充分明确应用的要点与故障处理措施等，可以为螺杆式空压机的应用提供一定理论依据。

1.螺杆式空压机发展分析

螺杆式空压机在世界上具有一定的发展历史，早在20世纪的欧洲，瑞典就已将螺杆式空压机首次投入到生产中，由30年代开始应用，直到50年代已经演变为大规模的应用。螺杆式空压机的类型较为单一，只有单螺杆与双螺杆两种。近年来，随着螺杆式空压机应用成效的提升，在煤矿领域中已经逐渐受到好评与追捧，螺杆式空压机应用的规模与频次也在逐渐扩大[1]。

(1)结构与工作原理分析

螺杆式空压机内部结构较为复杂，主要包含电动机、主机、滤芯，以及路管、机油过滤器与油冷却器等。通过机械的运动，所产生的工作原理主要是将空气吸进空压机中，关闭工作室，将空间压缩，从而加大工作室的压力，在满足一定参数后提升排放系统，将气体在排气管中放出。经过螺杆空压机的处理后，可以将空气压缩到要求数值，应用于作业中。螺杆式空压机具有精准性、科学性的优势，在应用中可以满足多种作业要求，所以广受煤矿应用欢迎[2]。

(2)性能特点分析

与传统的复式活塞式空压机比，这种新颖空压机的优势主要体现在性能与稳定、效率等方面。随着我国科技创新的进步，螺杆式空压机结构设计方面在也不断的完善，通过研究与创新，推出了多个具有代表性的产品类型，例如常见的GHH、XP、X等型号，根据性能来区分，主要可分为永磁、一体式、无油螺杆空压机等，在应用中无论是工作效率还是性能，都具备较明显的优势。整体来看，螺杆式空压机的性能主要体现在：对抗煤矿恶劣作业环境，并且适应性较强。对于干扰因素，可以在保证效率的基础上不受环境干扰。排气量稳定，不受气压干扰。工作室稳定，不受转数干扰。持续高强度运作，不间断的吸入并输送气体，调节气压脉动高低值，对气罐没有依赖性。

2.螺杆式空压机系统构成与特点

(1)系统构成

螺杆式空压机的系统构成主要有控制系统与房站监控系统，控制系统的主要作用，是根据具体情况、人为操作、具体参数等相关条件通过指令的下达对系统进行控制。控制系统主要包含：工作参数的显示，以及机组排气温度数值、压力数值，分离前压力值，以及工作室运行参数指调节等。而房站监控系统分为软件与硬件两个模块。硬件系统包含：工控机、打印机、显示器，以及安全阀、压力表等硬件设备。软件系统包含：登录权限、设备控制、参数检测、故障信号预警等。

(2)特点

螺杆式空压机的主要特点为高效、节能与稳定。近年来，在国际上应用的螺杆式空压机类型较多，且市场较为复杂。螺杆式空压机的强制输气具备较为明显的特点，排气量与排气压力之间并没有太大的关联性，所以不存在相互影响的问题。排气压力提升或者降低1MPa，就会减少或提升1%的排气量。与此同时，它的内压力比与转速的关联性也不强，在任何转速条件下，内压的比值都呈现为定值[3]。

螺杆式在排气量、排气压与转速等条件下，并不会受到过大的影响，相反产生的变化并不大，可以将数值控制在较高的范围内，比功率变化要小。因为压缩机的转速较高，并且没有减速系统，输气方面采用的是连续的方式，输气脉动性相对较小，如果没有特殊需求的情况下，还可以不安装气罐。

3.螺杆空压机工作故障原理分析

螺杆空压机虽然为当前煤矿领域内的一种新型设备，能够促进煤矿现代化的发展，但是结合当前情况来看，具有许多的干扰、故障因素，影响设备的正常运行，不能为煤矿生产提供充分的运作条件。所以，针对故障原理进行分析，从源头上明确故障因素，对于螺杆空压机在煤矿领域中的应用具有实质性的作用。

(1)高温停机

高温停机的主要影响因素有：冷却油方面的不足，周围环境的整体温度较高，且电器接头不良，冷却系统的工作效果不能满足要求。面对这种问题，建议工作人员结合周围作业环境建立准确的设备评估，改善当前通风条件，对冷却系统进行检查，抽样冷却油，并进行专业的检测，保证参数合格，不存在杂质，避免设备出现问题等，对空压机之间连接线路充分检查，保证接触处于良好状态。

(2)自动停机

自动停机的主要原因可分为两种，一种是压力过高导致的停机，一种是电机过载导致的自动停机。电机过载而诱发的自动停机，主要原因在于电流过大，从而导致电源线过热，触发了电机设备的保护机制，从而引发跳闸停机。结合实际情况来看，具体的解决策略，需要及时检测电源电压数值，并保证数值处在正常范围内[4]。

压力过高而引发的设备自动停机，主要原因是隔离闸关闭，影响排气系统正常工作，从而导致系统运行效率过低，引发停机。面对这种问题，常用的解决策略是，排查电磁闸故障，及时拆卸清理电磁闸，避免影响正常运行。

(3)压力值偏低

压力值偏低的主要原因在于空气量的过低，引发的起跳设计压力值偏低，从而引发故障。解决方案为检查工作室，保证运行系统中不存在泄露问题，并及时设定起跳压力值。

(4)电源指示灯异常

在电压控制不合理的情况下，就会出现电源指示灯异常，维修人员必须注重对电源控制器的检查，在检查期间应当秉持细致、全面的态度，并反复观察次级控制组，检查有无熔断丝问题。

(5)空压机不加载

如果进气阀未开启成功，就会导致空压机的不加载现象。在解决这一问题时，首要任务是切断空压机的电源系统，其次排查空压机系统中的进气阀门，再对内部单机是否产生故障进行排查。

4.螺杆式空压机在实际使用中存在的问题以及完善措施

(1)存在的相关问题

①空气滤清器出现堵塞故障现象时，未第一时间更换滤芯，进而降低滤清器所拥有的处理能力，使其无法达到标准要求，一方面，随着运转的持续进行，空压机会逐渐降低排气量，最终导致压力降低，致使供风系统不理想，另一方面，该故障会造成电能、材料等出现大量的浪费现象。

②原有设备在停机状态下，停留在后冷却器部件中的热油会再次流向油分离器，降低油分离器的实际使用寿命，促使油分离器增加更换与维修的概率。同时原有的气路具备较长的连接管线，其保护装置因为距离因素的影响往往会发生信号失真与动作滞后的现象，影响保护装置效能的全面发挥。

③因为从路由器到主机往往用钢丝软管作为回油管，同时滤油器设备的出油口与主机部件的回油口并未保持同一高度，并因为钢丝软管长度、主机位置和连线管线等因素的影响，导致主机处于停机状态时，钢丝软管与主机底部出现接触现象，所以如果主机开始再次运转，则会因为主机振动以及油液流动因素，导致钢丝软管与底盘出现摩擦，因为这种摩擦现象检修人员不会轻易察觉，进而导致钢丝软管极易发生破损问题，造成油液的大量喷出，发生不必要的故障。

(2)完善措施

①为了防止空气滤清器出现堵塞故障问题，立足于原来的空气滤芯层面上，增设更加全面的空气过滤系统，借助工业无纺布，将其设计为口袋形状，并附着于滤芯外面，负责空气的首要过滤作业，每月定期完成清理工作，在巷道的清洁风流中清除粉尘，如果粉尘较大，则可以借助清水完成处理工作，这种方式非常简单，制造成本相对较低，而且便于清理；除此之外，为了保证滤芯部件的及时更换，在空气滤清器上安装真空指示器，结合真空指示器内部的显示的色素颜色，来确定滤芯的状态，当颜色呈现红色时，则表示滤芯需要更换了，这样能够防止滤芯更换滞后而出现油质偏低的问题。

②为了增加油分离器的实际使用寿命，降低其维修与更换的整体成本，在油分离器部件与后冷却装置的主回油管路上配备断油逆止阀，该阀能够保证空压机处于停机状态时，其油液不会再次流至油分离器内，促进油分离器提高了安全性与可靠性，增加了使用年限；同时为了防止保护装置失效，集中安装气量调节阀组，将其全部布置于主机侧面的顶端，该位置与主机保持着最短距离，在这一状态下控制信号拥有较小的传输距离，在传输期间不会出现失真或者工作滞后的问题，进而保证保护装置具备更加安全可靠的动作。

③为了完善主回油管路存在的摩擦喷油问题，将最初的软连接方式升级为硬链接，具体而言，将钢丝软管升级为无缝钢管，需要特别注意在投入使用前必须全面清洗钢管，将盐酸作为主要的清洗液，防止钢管内部附着的铁屑或者锈蚀等物质掺加到润滑油内，降低润滑油的整体油质，同时在连接期间，应尽可能降低直角弯头的使用概率，保证连接管路具备较强的平滑度，进而降低油液循环期间油液的浪费，以及对循环带来的影响。

5.螺杆式空压机在煤矿生产中的应用

(1)经济节能方面的应用

与螺杆式空压机相比，传统的活塞式空压机具有造价成本上的优势，并且经过煤矿领域内长久的应用。操作较为熟悉。而螺杆式空压机在煤矿生产中造价较高，并且对操作技术有一定的要求，需要培养能够熟练操作的人才。但是从长久的角度上来讲，螺杆式空压机所具备的效率优势，是传统空压机所不能替代的，螺杆式空压机为煤矿生产带来的不仅是效率上的提升，还是经济上的收益。所以我国大部分煤矿行业都开始大规模应用螺杆式空压机[5]。

在具体生产中，常见的螺杆式空压机主要分为两种，单螺杆与双螺杆。无论在性能上的比较，还是经济性上的考虑，不需要润滑油的螺杆式空压机显然具备更强的优势，主要体现在维护工作较为简单，噪音小等。

(2)提高效益方面的应用

综合性的保护能力，是螺杆式空压机较为突出的优势。及时面对卸载延时与停车，以及主电机过载停机等问题，也不会对螺杆式空压机出现较大的影响，难以发生较大的故障，不会产生过多的维修费用。同时，冷水机组因为具备恒温阀自动控制机组，在冷风机组上设置了风扇冷却功能，可以大大减少故障发生的可能性。螺杆式空压机因为属于全电脑自动控制式系统，通过电脑的PLC，以及IMMI构建人机界面，经过人机对话以及系统显示，就可以完成操作。这种装置，可以全面维护压缩机的系统，通过维护提示、打印压力曲线、及时报警等功能，为用户的使用产生极大的便利，即使在无人监管的情况下，依然能正常运作，相比原始人力与传统的空压机来讲，具备非常高的效益。

(3)环保设计能力较强

螺杆式空压机主要采用的是隔音式的箱体设计，包含紧凑完整的机组，并兼具体积较小，自重较轻、占地面积小等优势，不需要特殊的基础设计，就可以实现方便的安装与施工。螺杆式空压机，在工作中，可以完全实现平衡，不仅可以促进系统正常运行，还可以为机器提供平衡稳定的运转状态。所以，不需要放置基础，只需找到平坦且通风的位置，就可以进入工作，这种优势对于作业难度较低的煤矿生产意义非常[6]。

6.螺杆式空压机的维护保养要点

在煤矿机械设备的投入使用期间，严格落实日常维护保养工作，对其运转情况发挥着重要保障作用，螺杆式空压机也不例外。螺杆式空压机的日常维护重点主要是进气孔滤芯、机油虑过器以及油细分离器等相关部位。其中进气孔滤芯所具体的功能在于滤过空气中不可避免的污物和尘埃颗粒，促进螺杆转自压缩腔内部拥有清洁空气的输入，防止设备的损伤。由于螺杆机部件空隙只能完成15μm颗粒的过滤工作，倘若滤芯发生破损或者堵塞现象，则会导致大量超过15μm的颗粒物流入空压机循环系统中，进而降低油滤芯与油离分离器的具体年限。所以检修人员需要通过定期对空气过滤器开展维护清洁工作，发生破损问题时，第一时间更换部件。油滤芯的实际使用寿命通常为1500-2000h左右，在这一期限到来之际应尽快更换全新的滤芯与机油，在作业环境不良的情况下需要酌情降低更换周期。油离分离器的实际工作寿命通常为3000h左右，但是需要结合润滑油品质以及空气过滤质量等相关因素带来的影响，酌情降低油离分离器的更换时间，进而降低故障的发生几率。

7.结束语

总体来讲，螺杆式空压机是当前我国煤炭行业内较受欢迎的空压机类型。与传统活塞式空压机相比，螺杆式空压机具备高性能、高效率、高质量等优势，并且无论在经济效益方面，还是系统运行方面，都要强于活塞式空压机。虽然螺杆式空压机前期需要较高的成本，但是在运行期间，故障出现率与故障维修费用较低，在较短的时间内就可以收回成本。同时，螺杆式空压机在外观与环保、自动化等方面也是其他机械不可替代的，为我国的煤炭行业提供了最佳的生产帮助。