引言

煤礦壓風機擔負著井下生產(chǎn)中常用的多種氣動機械如風鎬、風鉆、風吊、水泵所需的壓縮空氣，以及為風動水幕防塵中提供風動力，所以，壓縮空氣在煤礦承擔著重要的生產(chǎn)任務(wù)。 煤礦壓風機配置方式有井上地面集中布置和井下移動或就地巷道布置，本文研究壓風機安全保護改造為井上地面集中布置。煤礦壓風機既是生產(chǎn)設(shè)備又是重要的安全設(shè)備，因為有高壓容器等部件，也屬于特種安全設(shè)備。 因此，壓風機的安全保護系統(tǒng)隨著科學技術(shù)進步不斷被研究和開發(fā)，本文介紹晉華宮礦因地制宜對本礦使用的壓風機安全設(shè)施和系統(tǒng)進行的改造，希望能為煤礦同行和相關(guān)生產(chǎn)廠家提供參考。

 

1 存在的問題

（1）壓風機長期運行的儲氣罐底部常有積油，長時間在高溫作用下會碳化，使其閃點下降，當儲氣罐內(nèi)的溫度超過積碳油的閃點便產(chǎn)生爆炸，因此，儲氣罐內(nèi)要定期清理積油。 晉華宮礦壓風機儲氣罐使用人工手動定期排污，由于時間間隔和積油量的不確定性會影響儲氣罐的安全運行，故進行了壓風機儲氣罐的自動排污適應(yīng)性設(shè)計和改造。

（2）壓風機使用的儲氣罐屬于高壓力容器類特種設(shè)備，用于儲存壓縮空氣的容器，能穩(wěn)定地輸出壓力空氣供井下風動設(shè)備使用，儲氣罐內(nèi)的溫度過高

會導致底部的積碳高溫作用下發(fā)生爆炸。新版《煤礦安全規(guī)程》四百三十四條規(guī)定：儲氣罐內(nèi)的溫度應(yīng)當保持在 120 ℃以下，并裝有超溫保護裝置，在超溫時能自動切斷電源并報警。 早期設(shè)備廠家未設(shè)計此項保護，為了保障安全，需進行壓風機儲氣罐超溫聲光報警等適應(yīng)性改造。

 

（3）空氣壓縮機冷卻為水冷方式，冷卻循環(huán)水的質(zhì)量及溫度直接影響著空氣壓縮機主機的安全運行，設(shè)備機房地處風井山上，該處風、大塵多，雖然對水池進行了密封，但還是難免有雜物進入水池，形成懸浮物從而通過循環(huán)管路進入主機。 造成設(shè)備運行進出水溫度差小、冷卻效果差問題。

 

2 改造內(nèi)容

以晉華宮礦北山空壓機及安全保護系統(tǒng)為例，主要由 JN250-8 型空壓機 3 臺及 HCM355-4×3 電動機、Y14D50029×3 儲氣罐、U7A50019 油氣分離器和 850FZL×2 排風扇組成供風系統(tǒng)，由高壓變頻器、高低壓開關(guān)和監(jiān)控裝置組成控制及安全保護系統(tǒng)。

 

2.1 壓風機儲氣罐自動排污系統(tǒng)

設(shè)計原理是在儲氣罐的排污管路上加裝電磁閥，利用智能時間控制器對電磁閥進行智能控制，實現(xiàn)了儲氣罐的自動定時排污，確保儲氣罐內(nèi)排污的可靠性。 原理圖如圖 1 所示。

由于檢測或判斷污油狀態(tài)的方式不同，排污控制方案也不同。 若用污油液面?zhèn)鞲衅鞅O(jiān)測，可直接輸出數(shù)字信號到集中控制系統(tǒng)，控制儲氣罐排污管路上加裝的電磁閥，實現(xiàn)精準合理排污油。 但是，此方案中傳感器在已經(jīng)定型的儲氣罐上安裝困難大，需要在罐壁上開孔會帶來不利因素。 用智能時間控制器對電磁閥進行智能控制，也可以實現(xiàn)儲氣罐的自動定時排污，安裝便利，容易實施，但是需要進行合理的調(diào)試。 為此進行排污模擬試驗，依據(jù)壓力、流量和時間進行試驗和測量，選擇了合理的管徑、電磁閥截面和電子時間控制器參數(shù)。

 

（1）電磁閥的選取

由于電磁閥安裝在儲氣罐排污管上，壓風機長期運行會使儲氣罐排污管溫度較高，故對溫度的要求比較高。 所以選取了 2W250－25 電磁閥。

（2）時間控制器的選取

NKG1 時控開關(guān)是以時間為控制單元的控制元件，能根據(jù)用戶設(shè)置的時間，自動打開和關(guān)閉各種用電設(shè)備的工作電源，時控范圍 1 min～168 h。其特點：

①16 組開關(guān)設(shè)定：開關(guān)時間可按天或周循環(huán)#多可以設(shè)定 16 次開/關(guān)動作；②自鎖功能：15 s 內(nèi)無操作自動鎖屏，連續(xù)按取消鍵 4 次可取消鎖屏，杜絕誤操作； ③采用 8 位微處理時控芯片封閉在 PCB 板上，外圍使用貼片元件，LCD 液晶顯示屏； ④全封閉防水按鍵 ：多加了 1 層高清附膜，解決了橡膠按鍵不防水、藏灰而造成的短路現(xiàn)象。 機械壽命 3 萬次，電氣壽命 1 萬次。

 

2.2 壓風機儲氣罐超溫度聲光報警系統(tǒng)

在儲氣罐上安裝電接點溫度計，通過電接點溫度計內(nèi)的觸點開閉控制空壓機的急停開關(guān)動作，在儲氣罐溫度超過設(shè)定值時能自動停機，且在電路中加裝蜂鳴器報警，使儲氣罐溫度超限時達到報警的目的。

（1）電接點溫度表的選取

由于電接點溫度表安裝在室外儲氣罐上， 氣候條件比較惡劣。 因此選取 WSSX-401 系列電接點雙金屬溫度計。

（2）繼電器的選取

由于繼電器的工作時間長，電壓波動大。因此選取 JZX-22F(D)/2Z 小型繼電器。 選擇其合理參數(shù)及技術(shù)性能： 觸點材料銀合金， #大開關(guān)電壓 250 VAC/125 VDC，#大開關(guān)電流 4 A，電氣壽命 1 萬次、機械壽命 10 萬次，動作時間小于 25 ms、釋放時間小于25 ms。

（3）電喇叭的選取

由于警報器和操作人員距離比較遠，再加上空壓機的噪聲也很大，所以選取DDJ-1 車用警報器。其 特 點：外 殼 具 有 防水性能，并裝有定向發(fā)射聲音及增加輸出聲音功率的喇叭筒，從而使聲音能達到90 dB。

 

在儲氣罐上安裝電接點溫度計，通過電接點溫度計內(nèi)的觸點開閉控制空壓機的急停開關(guān)動作，使儲氣罐溫度超過設(shè)定值時自動停機，避免儲氣罐溫度超限；在電路中加裝蜂鳴器報警，使儲氣罐溫度達到上限時報警的目的。

 

2.3 冷卻系統(tǒng)

針對原涼水塔采用防水防潮電機，電機置于塔頂，事故率高，檢修不方便；原抽出式?jīng)鏊�塔冬季進風易堵塞，影響冷卻效果；以及費水不防塵的問題。采取了將鼓風機配置普通電機，安裝在塔體外，便于維護維修，涼水塔采用壓入風流，風流由下而上，熱交換時間長，冷卻效果好，以及外套全封閉結(jié)構(gòu)和塔體上出口置于側(cè)面，避免了水的浪費和防塵。原來由40 ℃只能降到 35 ℃左右，現(xiàn)在可以降低到 30 ℃左右。 設(shè)計圖如圖 2 所示。

壓入式?jīng)鏊�塔原理由原來的抽出式空氣交換改造成壓入式空氣交換，其優(yōu)點：①塔體全封閉，保證了水質(zhì)；②鼓風機使用普通電機、安在塔體外便于維護，以前是防水防潮電機，安裝在塔體頂端事故率高，檢修不方便；③抽出式冬季進風易堵塞，影響冷卻效果，這是針對北方地區(qū)冬季保障涼水塔正常使用的適用性改造，使用效果良好。

 

3 分析與探討

（1）儲氣罐積油排污傳感器和很高溫限制的溫度傳感器，生產(chǎn)廠家統(tǒng)籌考慮后在制造中安設(shè)更合理的傳感器。 就像大型電動機定子繞組溫度傳感器一樣，在制造電機中預埋定子內(nèi)壁中。 使用方便，性能準確，安全可靠。 安全監(jiān)控內(nèi)容更全面、更完善，為遠程監(jiān)控和無人值守奠定基礎(chǔ)；

（2）涼水塔也應(yīng)該制造出不同結(jié)構(gòu)類型的，作為可選配置部分，由用戶依據(jù)現(xiàn)場條件和環(huán)境進行合理配置，更好發(fā)揮系統(tǒng)的綜合性能和安全可靠性；

（3）在壓風機安全集中控制系統(tǒng)上又增加了視頻監(jiān)視系統(tǒng)。 建議將集中控制系統(tǒng)和視頻監(jiān)視系統(tǒng)結(jié)合起來，加入圖像識別技術(shù)等，開發(fā)出功能更強大、安全更可靠的智能監(jiān)控系統(tǒng)，為真正意義上的無人值守奠定基礎(chǔ)。