某煤矿压缩空气设备选型布设技术
某煤矿压缩空气设备选型布设技术
一、设计依据：
1.政策依据：
根据上级有关文件关于所有煤矿必须立即安装和完善井下通讯、压风、防尘供水系统的紧急通知，本矿地面设压风机房，井下所有有人员活动区域均布设压风管线。
2.技术依据：
⑴风动工具选用YT23型气腿式气动凿岩机3台，2台工作，1台备用，掘进岩巷及半煤岩巷中使用，输送距离为2060m。
⑵井下配备2台转子—Ⅱ砼喷浆机，一台使用，一台备用，其单台生产能力5m3/h，工作压力0.15-0.4MPa，耗风量5～8m3/min；
⑶生产能力为90万t/a，井下最多作业人数规定不超过99人，实际配备为48人。
⑷主斜井井口标高为1446.876m。
二、选型计算
1．确定供气量
1)按风动工具的耗气量计算
Q=α1α2Y∑niqiki=1.15 ×1.1×1.04×[2×3.6×0.90+8]=18.98m3/min 式中：
—沿管路全长的漏气系数，输送距离6120m，取1.2
α
1
—由于风动工具磨损使耗气量增加的系数，取1.1
α
2
Y—海拨高度修正系数，井口标高为1446.876m，取1.04
ni—同型号风动工具同时工作台数，2台
qi—各种风动工具的耗气量，YT23为 3.6 m3/min，转子—Ⅱ喷浆机为8.0m3/min，
ki—同型号风动工具同时工作系数，取0.90
2)按井下最多作业人数计算
Q=qNK=0.3 ×61×1.15=21.05m3/min
式中：q—井下人员遇灾时供风量，一般为0.3 m3/min·人
N—井下最多作业人数，为61人
K—矿井压风系数，取1.15
取最大值为21.05m3/min，即要求空压机排气量最小为21.05 m3/min。
三、计算空压机出口压力
空压机的出口压力，应保证在克服管道最大压力损失后，仍能满足风动工具的要求，即：P=Pg+∑△p+105=0.5×106+0.11×106+0.1×106=0.71×106=0.71MPa 式中：
P—空压机必须的出口压力，Pa(或MPa)
Pg—风动工具额定工作压力，YT23型气腿式气动凿岩机工作压力为0.5×106(Pa)，
∑△p—输气管路中最远一条管路的压力损失，按∑△p=6×104×最长管路的长度(km)，Pa
∑△p=6×104×1.85=0.11×106(Pa)
105—考虑橡胶软管、旧管和上下山影响而增加的压力损失，Pa
四、选择空压机的型号及台数
根据计算所得的空压机供气量Q 和出口压力P，对照气体压缩机产品样本中选择EAS-175型动力用空气压缩机两台，其中一台工作，一台备用。该空压机排气量为22.9m3/min，排气压力为0.85MPa，故所选型号及台数能满足正常工作需要。
-8型电动机，功率132kW，额定电压380V。
配套选用Y315M
2
五、压缩空气管道系统及管材的选择
1.管径的选择
0.2=41.66 mm
d=6.563Q0.37L
支管选用Φ76×3.5型无缝钢管，干管选用Φ152×4.5型无缝钢管。
六、验算最远端一路管道压力损失
输气管路布置图
最远一路管路是A-B-C-D-E ，以节点分段，计算各管路的压降分别为： MPa P C A 00001.05.15152
.036015.11085.1512=???=?-- MPa P D C 000005.05.8152
.018515.11085.1512=???=?-- MPa P E D 00043.04.5076.092815.11085.1512=???
=?-- P H -△P=0.8-0.00045=0.79955MPa P e +0.1=0.5+0.1=0.6MPa
0.79955＞0.6故满足求。
七、压风自救系统：
该矿配备有ZY-M 型自救装置，该装置由盒体、送内器、卡箍、波纹软管、紧固螺母、半面罩组成，其中送风器具开关、节流、减管压、消音等功能。在压缩空气管路上，在距离采掘工作面25～40m 巷道内、放炮地点、撤离人员或警戒人员所在的位置以及回风巷道有人作业处设置压风自救装置，每组压风自救装置可供5～8人使用。长距离的掘进巷道中每隔100m 设置一组阀门。在井底车场调车绕道间布置避难硐，在采区变电所附近设采区避难硐室，压风管路引自就近压风管网。
压风自救系统用气量：按每人供风量按0.3m 3/min 计，最大班下井人数为47人计算，则井下压风自救系统所需供气Q=0.3·α1·γ·n=1.2×1.0×48人
×0.3 m3/min·人=17.28m3/min。
压风机站内安装三台空压机，两台工作，一台备用，足以满足压风自救系统需求压风供气量及井下风动工具用气量。
八、空气压缩机配电及控制
压缩空气设备两回0.4kV电源引自矿井10kV变电所的0.4kV不同母线段，两回电源一回工作，一回备用，供电距离100m。
选用GGD2型低压开关柜及空压机成套控制起动装置。电气系统具有失压、短路、过载、缺相等电气保护(电气保护由压机自带启动柜实现)。
EAS型空气压缩机电动机启动方式采用频敏电阻启动，其二次回路采用Ei 智能型电脑控制系统，仪表板为全防水、防尘电脑面板显示。电控箱标准配置，功能强大，配有高效、自动加/卸载调节系统，电机过载继电器保护，油压过低保护，排气温度过高保护。全压电机启动器，压力开关在压力界限打开和关闭气动调节装置(该调节装置根据空气负荷加载、卸载、停机和再启动压缩机，并保护压缩机和电机的过载)。启/停开关计时器显示电机总运行时间，压力表显示排气压力，变压器温度开关防止压缩机转子出口温度过高的损坏。
九、冷却设备的选择
地面空压机站采用封闭式冷却系统，主要由进气栅、冷却风扇、散热器、壁式通风器等组成，冷却设备随机配套。
安装气网时，建议矿方把压缩机接口安装在主管道的上部，以尽可能避免带走冷凝液。在安装压缩机机房进气栅和通风扇时，应注意避免造成压缩机冷却空气的回流，进气栅处的最大空气流速为5m/s。
十、储气罐的配套
EAS-175型固定式螺杆空气压缩机，应配套选用2.0m3/10kg型标准合格储气罐，一般使用一个即能满足供气要求。
十一、管路安装
1．压风管道安装完毕后，首先检查气密性试验，然后外涂两次防锈漆经防止管道腐蚀，管道应悬挂，距底板不得小于0.3m(或安装在巷道上部距底板不得小于1.8m)。
2．与机器连接的气体管道，安装前必须将内部处理干净，不应有浮锈、熔渣、焊珠及其它杂物。
3．气体管道和管件的最大允许工作压力应超过额定排气压力的1.5倍，且大于安全阀的调定压力。
4．主管路应有一定的倾斜度(1-2℃)，以利管路中凝结水集中排出。
5．管路压力降不得超过空压机设定压力的5%。配管管径不要任意缩小，如必须缩小或放大管径必须使用渐缩管，否则，在接头处会形成紊流，导致较大压力损失。
6．若系统用气量波动较大建议配备加装缓冲、净化设施，可减少空压机负载运行次数。理想的配置形式为：空压机+储气罐+干燥机。
7．输送管内压缩空气流速应在15m/s之内，避免较大压力降；管路中尽可能减少弯头和各类阀门，以减少压力损失。
8．用气设备较大且分散时，主管路应环绕井巷，这样，任何位置均可获得两个方向的压缩空气，减少压力降。
9．支线管路必须从主管路上方引出，以避免管路中凝结水流至用气设备。
十二、空气压缩机事故防治措施
1．空气压缩采用双回路供电：
从地面变电所0.4kV不同母线侧各引一回电缆供电，采用XL-21型动力配电箱配电，JJ1B型自耦减压起动柜控制。设短路、过负荷、欠电压、缺相、漏电保护及正反转功能。其它附属设备由XL-21型动力配电箱直接控制。
2．空气压缩机吸气口必须设置过滤装置。
3．空气压缩机必须使用闪点不低于215℃的压缩机油。
4．空气压缩机的风包，应设在空气流畅的地方，并避免太阳光直射。
风包上必须有动作可靠的安全阀和吸水阀，并有检查孔。必须的定期清除风包内的油垢。新安装和检修后的风包，应用1.5倍空气压缩机工作压力作水压试验。风包应装有超温保护装置，在超温时可自动切断电源和报警。风包上必须装有动作可靠的安全阀和放水阀，并有检查孔。在风包出口管路上必须加装释压阀，释压阀的口径不得小于出风管的直径，释放压力应为空气压缩机最高工作压力的1.25～1.4倍。
5．空气压缩机保护：
EAS-175型螺杆式空气压缩机电动机启动方式采用频敏电阻启动，其二次回路采用Ei智能型电脑控制系统，仪表板为全防水、防尘电脑面板显示。电控箱
标准配置，功能强大，配有高效、自动加/卸载调节系统，电机过载继电器保护，油压过低保护，排气温度过高保护。全压电机启动器，压力开关在压力界限打开和关闭气动调节装置(该调节装置根据空气负荷加载、卸载、停机和再启动压缩机，并保护压缩机和电机的过载)。启/停开关计时器显示电机总运行时间，压力表显示排气压力，变压器温度开关防止压缩机转子出口温度过高的损坏。