田永法

（中煤平朔集團(tuán)公司 露天設(shè)備維修中心，山西 朔州 036000）

平朔安太堡礦早期使用的電鏟均為活塞式空壓機(jī)，因其工作時噪音大、效率低、故障率高等影響等因素，現(xiàn)已改為螺桿式空壓機(jī)（具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、易損件少、工作可靠、壽命長、維修簡單等優(yōu)點(diǎn)）。

1 螺桿式空壓機(jī)的工作原理

現(xiàn)以P&H4100XPC電鏟上用的空壓機(jī)為例，說明其工作原理。

EMD08HH/30/A：功率為30HP；電壓為380 V；類型為雙螺桿式；額定排氣量150psi；冷卻方式為風(fēng)冷；潤滑油使用壽力24K。螺桿壓縮機(jī)是容積式氣體壓縮機(jī)械，容積的變化借助壓縮機(jī)的一對轉(zhuǎn)子在機(jī)殼內(nèi)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)。見圖1，壓縮機(jī)的機(jī)體中，平行地配置著一對相互嚙合的螺旋形轉(zhuǎn)子。工作時，一個轉(zhuǎn)子按順時針轉(zhuǎn)動，另一個轉(zhuǎn)子按逆時針轉(zhuǎn)動。通常把節(jié)圓外具有凸齒的轉(zhuǎn)子，稱為陽轉(zhuǎn)子或陽螺桿（5齒）；把節(jié)圓內(nèi)具有凹齒的轉(zhuǎn)子，稱為陰轉(zhuǎn)子或陰螺桿（6齒）。陽螺桿與陰螺桿構(gòu)成的不對稱形狀，剛好與噴油式空氣壓縮機(jī)的壓力條件匹配。一般陽螺桿與電機(jī)連接，由陽螺桿帶動陰螺桿轉(zhuǎn)動。在壓縮機(jī)機(jī)體的兩端，分別開設(shè)一定形狀和大小的孔口。一個供吸氣用，稱為進(jìn)氣口；另一個供排氣用，稱為排氣口。

圖1 螺桿式空壓機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

2 空壓機(jī)的系統(tǒng)組成

螺桿式空壓機(jī)由吸氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻潤滑系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。見圖2。

1）吸氣系統(tǒng)：主要由空氣濾芯、進(jìn)氣控制閥組成。運(yùn)行時空氣經(jīng)過濾芯后由進(jìn)氣閥進(jìn)入壓縮機(jī)工作腔。由于顆粒狀塵埃和空氣中的雜質(zhì)是螺桿空壓機(jī)的第一號天敵?？諝鉃V芯是抵御微塵顆粒進(jìn)入機(jī)體的第一道防線，若空濾芯失效，進(jìn)氣中的顆粒微塵得不到良好過濾，進(jìn)入主機(jī)冷卻潤滑系統(tǒng)，會導(dǎo)致冷卻油變臟、排氣溫度高、堵塞油濾、油氣分離芯壓差大，控制閥件失靈，降低主機(jī)的壽命，嚴(yán)重時還會造成主機(jī)卡死。

2）排氣系統(tǒng)：由油氣分離器、最小壓力閥、后冷卻器、水氣分離器、連接管路組成。經(jīng)過壓縮后的油氣混合物，進(jìn)入油氣分離器進(jìn)行油氣分離，分離后的壓縮空氣經(jīng)最小壓力閥進(jìn)入冷卻器，冷卻后再經(jīng)水氣分離器分離水分后進(jìn)入供氣管道。油氣混合物進(jìn)入儲油器，撞擊弧形表面，流速大大降低，流向改變，形成大的油滴，由于它們較重，大部分落入罐體底部。其余少部分油流經(jīng)兩個分離芯時分離出來，沉積在濾芯底部，通過回油管接回到壓縮機(jī)主機(jī)。在壓力達(dá)到60psi（4.2bar）后，最小壓力閥打開，氣體送出。停機(jī)或卸載時，最小壓力閥防止氣體倒流。

圖2 螺桿式空壓機(jī)的系統(tǒng)組成（工作原理圖）

3）冷卻及潤滑系統(tǒng)：由油冷卻器、溫控閥、油過濾器、連接管路組成。a.油冷卻器：用來冷卻高溫潤滑油，其效率的好壞將影響到主機(jī)的排氣溫度（T1）。b.溫控閥：由閥和控溫元件兩大部分組成?？販卦ㄌ胤N膨脹感溫石蠟和紫銅殼體，在特定的相變溫度下，膨脹石蠟的膨脹應(yīng)力是定值，遠(yuǎn)大于恒溫閥所需推力。膨脹石蠟密封在殼體中，當(dāng)溫度上升到石蠟熔點(diǎn)時，體積膨脹而推動頂桿。使驅(qū)動控溫閥的滑閥移動；溫度下降時，石蠟遇冷收縮，在彈簧回彈作用下，閥門復(fù)位。這種溫控閥推力大，元件內(nèi)部石蠟膨脹時能達(dá)到200多個大氣壓，行程溫度曲線的線性好，因而控溫能力強(qiáng)、元件剛性大、強(qiáng)度高、壽命長。潤滑油從儲油器流出后進(jìn)入溫控閥。當(dāng)油溫低于設(shè)定溫度時，油是不經(jīng)過冷卻器的，直接進(jìn)入主機(jī)；當(dāng)油溫高于設(shè)定值時，油要經(jīng)過冷卻器再送入主機(jī)。若油溫高于235°F(113℃)，位于集油器底部的溫度傳感器將切斷空壓機(jī)電機(jī)電源。c.油過濾器：其作用是過濾油中的雜質(zhì)，防止固體雜質(zhì)進(jìn)入主機(jī)而損壞主機(jī)軸承及轉(zhuǎn)子。

4）控制系統(tǒng)：主要用于調(diào)節(jié)進(jìn)氣量，使供氣量與用氣量匹配?？刂葡到y(tǒng)包括：進(jìn)氣控制閥、壓力調(diào)節(jié)器、啟動電磁閥、加載/卸載電磁閥、往復(fù)閥、放空閥等?？諌簷C(jī)在形成系統(tǒng)氣壓時，將持續(xù)以最快速度壓縮空氣。當(dāng)系統(tǒng)壓力接近其最大設(shè)置點(diǎn)時，空壓機(jī)進(jìn)氣控制閥將開始閉合，并降低壓縮速度。當(dāng)壓力為160 psi(11.2 bar)左右時，該閥開始閉合。隨著系統(tǒng)氣壓持續(xù)上升，進(jìn)氣閥將保持閉合。壓力為170 psi(11.9bar)時，進(jìn)氣控制閥應(yīng)完全閉合，并停止壓縮?？諌簷C(jī)將持續(xù)運(yùn)行，必要時將系統(tǒng)氣壓下降至170 psi，進(jìn)氣控制閥將開始開啟，并增加壓縮量?？諌簷C(jī)從而可調(diào)節(jié)壓縮量，并產(chǎn)生接近恒定的系統(tǒng)壓力170 psi，同時空壓機(jī)無需停止、卸載、啟動再加載。進(jìn)氣控制閥由控制線路內(nèi)的氣動壓力控制?？刂凭€路氣壓上升，進(jìn)氣控制閥閉合；控制線路壓力下降，進(jìn)氣控制閥將相應(yīng)地開啟，以便更多的空氣可以進(jìn)入空壓機(jī)。

控制系統(tǒng)分為啟動工況、加載工況、調(diào)整工況、卸載工況。a.啟動工況：啟動方式為Y-△轉(zhuǎn)換啟動（設(shè)置時間5s），在5s轉(zhuǎn)換時間內(nèi)，進(jìn)氣控制閥在螺桿轉(zhuǎn)動下產(chǎn)生的壓差作用下打開，少量的控制氣體通過加載/卸載電磁閥將進(jìn)氣控制閥關(guān)閉。此時加載/卸載電磁閥無電，放空閥通向大氣，處于排氣狀態(tài)，空壓機(jī)輕載啟動。b.加載工況：5 s后，加載/卸載電磁閥得電，進(jìn)氣控制閥完全打開，機(jī)組處于加載模式。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到60psi后，最小壓力閥打開，開始向系統(tǒng)供氣，在達(dá)到設(shè)定壓力（一般為160psi）之前，機(jī)組一直在這種狀態(tài)下運(yùn)行。說明：加載/卸載電磁閥為常開電磁閥，無電常通，帶電關(guān)閉。c.調(diào)節(jié)工況：如果用氣量小于機(jī)組的額定供氣量，管線壓力會上升超過160 psi。這個壓力能克服調(diào)壓閥的彈簧壓力，調(diào)壓閥打開，控制氣體將作用在進(jìn)氣控制閥上，部分關(guān)閉進(jìn)口閥，減小進(jìn)氣量，使之與用氣量匹配。此時，壓力會通過調(diào)壓閥的排氣小孔來保持系統(tǒng)氣壓穩(wěn)定。當(dāng)管線壓力處在160～170psi之間時，控制系統(tǒng)總是通過以上方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。d.卸載工況：當(dāng)手動使空壓機(jī)停機(jī)或突然停電造成停機(jī)時，加載/卸載電磁閥斷電，控制氣將通過加載/卸載電磁閥到達(dá)放空閥的控制端P端，使得集油器內(nèi)的氣體通過放空閥的排氣端I端排出。說明只有在手動停機(jī)或停電時，空壓機(jī)才會卸載，否則將一直處于“調(diào)節(jié)工況”。

3 常見故障及分析處理

1）故障描述：空壓機(jī)不加載，壓力建立不起來。原因分析：a.首先檢查是否進(jìn)氣。將手放在空氣濾芯進(jìn)氣口，若無明顯吸入感覺，則說明空氣濾芯堵塞。解決方法：更換空氣濾芯。b.若有大量氣體進(jìn)入，則說明系統(tǒng)有漏氣處。當(dāng)空壓機(jī)卸載時，主機(jī)內(nèi)的氣體只能通過放空閥的排氣端（I端）排出，其前提必須是控制端（P端）得到壓力信號。而P端的壓力信號只能從加載電磁閥通過。此時需檢查是否有氣通過加載電磁閥，導(dǎo)致放空閥一直處于排氣狀態(tài)。解決方法：更換加載電磁閥或電磁閥內(nèi)部的密封墊。c.若加載電磁閥完好，則檢查放空閥是否一直處于排氣狀態(tài)。其內(nèi)部活塞桿犯卡或銹死，無法回位。解決方法：更換放空閥。

2）故障描述：無法啟動。原因分析：a.首先排除電氣故障。b.若無電氣故障，則查看控制面板上的P1燈是否閃爍。若P1燈閃爍，則說明主機(jī)內(nèi)仍有氣壓未排出。此種空壓機(jī)不允許負(fù)載啟動，當(dāng)主機(jī)內(nèi)有氣壓時，按下啟動按鈕后則會顯示故障。解決方法：等待，直到主機(jī)內(nèi)的氣壓降到5 psi以下，此時P1燈將不再閃爍，可以正常啟動；主機(jī)內(nèi)有氣壓，說明在卸載狀態(tài)時氣壓沒有迅速排出，此時則要檢查是否有氣體到達(dá)放空閥的控制端，若無，則更換加載電磁閥；若有，則更換放空閥。

3）故障描述：油溫高，T1燈閃爍。原因分析：a.首先檢查油散熱器是否良好，查看散熱器上是否有大量積土、或雜質(zhì)，造成散熱效果不良。解決方法：清理積土、雜質(zhì)，保證熱量能正常散出。b.若散熱器良好，則需檢查溫控閥是否良好。潤滑油在溫度升高后未通過散熱器，則說明溫控閥故障。解決方法：更換溫控閥。c.取樣分析空壓機(jī)潤滑油是否污染變質(zhì)，油品的好壞直接關(guān)系到散熱的效果。解決方法：更換空壓機(jī)油。

4 日常使用的注意事項(xiàng)

由于礦區(qū)的作業(yè)環(huán)境較差，空壓機(jī)受到振動和灰塵的侵害較多，故在日常使用中特別加強(qiáng)對灰塵的防范，可利用電鏟保養(yǎng)時對空壓機(jī)進(jìn)行清潔處理，對空氣濾芯進(jìn)行吹風(fēng)清理或更換，減少灰塵的進(jìn)入；檢查油散熱器的表面是否有積土或雜質(zhì)，并對散熱器進(jìn)行清理；定期對空壓機(jī)油進(jìn)行取樣分析，根據(jù)實(shí)際情況更換空壓機(jī)油；定期檢查水氣分離器的工作狀態(tài)是否良好，排污系統(tǒng)是否正常，以減少電鏟各系統(tǒng)的水分進(jìn)入。