压风系统设计.doc

第二章 压风系统设计 第一节 空气压缩站布置 根据国家安全监管总局国家煤矿安监局［2007］167号文“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”，矿井必须安装压风系统，空气压缩机必须安装在地面。 结合矿方实际情况，设计在工业广场内距主井东部30m处布置空气压缩机站，空气压缩站内设计安装两台空气压缩机。压风管由主井入井。压气管路系统布置示意图见图2-1-1所示。 图2-1-1 压气管路系统布置示意图 空压机站布置见插图图2-1-2。 第二节 风动工具 根据矿方实际情况，井下使用的风动工具主要有 1、凿岩机 型号ZY-24；耗气量2.8m3/min；使用压力0.5Mpa；使用台数2台。 2、风镐 型号FG-8.3；耗气量1.2 m 3/min；使用压力0.4Mpa；使用台数1台。 3、混凝土喷射机 耗气量为6.0 m 3/min；使用压力0.4Mpa；使用台数1台，混凝土喷射机与凿岩机、风镐不同时工作。 第三节 空压机的选型 一、空压机排气量计算 ㈠、按最大作业班人员需风量计算 矿井生产规模为15万t/a， 根据“山西省控制煤矿井下作业人数的规定”，当班最多人数为44人。 根据国家安全监管总局国家煤矿安监局［2007］167号文“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”的要求和有关规定压缩空气的供给量，每人不得小于0.1m3/min。故按最大作业班人员需风量计算空压机排气量如下 Q排NQ440.156.6 m3/min 式中 Q排矿井总耗风量，m3/min； N当班最多人数，取44人； Q每人需风量，取0.15m3/min。 ㈡、按井下同时工作的风动工具需风量计算 经计算，2台凿岩机、1台风镐同时工作时的耗风量为6.8 m3/min。1台混凝土喷浆机工作时的耗风量为6m3/min，岩巷掘进工作面作业方式一般为两掘一喷，即风动工具和喷浆机不同时工作，混凝土喷浆机用风量小于2台凿岩机、1台风镐工作时的耗风量，故按2台凿岩机、1台风镐同时工作时的耗气量，计算空压机必需的排气量Q排 式中 Q排矿井总耗风量，m3/min； 管路漏网系数，全长小于1km时，α1.15； 风动机械磨损使耗风量增加的系数，取1.1； 高原修正系数（表2-3-2），海拔每提高100m系数增加1，这里取1.09； 同型号风动机具使用数量； 同型号风动机具同时使用系数，凿岩机同时使用系数见 表2-3-1，这里取0.9； 风动工具耗风量，m3/min Q排＝1.151.11.0922.80.911.2 ＝8.60 m3/min 经计算，按井下同时工作的风动工具计算的空压机需风量大于按最大作业班人员计算的需风量，故空压机需风量为8.60 m3/min。 凿岩机和风镐同时使用系数表 表2-3-1 使用台数/台 ≤10 11～30 31～60 60以上 同时使用系数 1.0～0.85 0.84～0.75 0.74～0.65 0.64 高原修正系数表 表2-3-2 海拔高度 /m 0 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 修正 系数 1.00 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 二、空压机必需的排气压力 空压机必需的排气压力按下式计算 风动工具的最大额定工作压力，取0.5 MPa; 输气管路各部分压力损失之和，； 单位长度的压力损失值，取35Pa/m； L管路全长，考虑最远线路，取870m。 计算得p0.63MPa。 三、空压机的选择 根据必需的排气量和排气压力的计算结果，和各种空气压缩机优缺点比较（见表2-3-4），使用卧式风冷空气压缩机最有利矿井的生产。初选两台VF-10/7型空气压缩机,一台使用，一台备用，主要技术参数见表2-3-3。 VF-10/7型空气压缩机主要技术参数表 表2-3-3 电机功率 55KW 排气量 10m3/min 排气压力 0.7Mpa 转速 980r/min 外型尺寸 ＬWH250012001450mm 常用空气压缩机优缺点对照表 表2-3-4 类型 优 点 缺 点 立式 结构紧凑、占地面积少、动平衡性能好、机体重量小、效率高、磨损均匀 高度大，拆装、维护、监视均不方便 卧式 高度小操作维修方便 动平衡差，转速低、机体笨重、占地面积大垂直高度、维修不方便，中小型产品多，占地面积略大两个机身安装时比较困难 ，功率消耗、运转时噪音大、制造工艺要求高 L式 运转平稳兼备卧式及立式空气压缩机的优点 对称平衡式 平衡性能、惯性力矩小，具有卧式压缩机优点 螺杆式 外形尺寸小，重量轻，供气均匀，安装简单，转子与机壳不接触，运动部分少，气体无脉冲现象，容积效率高 离心式 外形尺寸小，重量轻，供气均匀，振动小，结构简单、紧凑，易损件少，转速高，机体内不需润滑 效率较低，冷却水消耗大，运转欠稳定，供气量小的压缩机站不能用 第四节 压风管路选型 一、压风管管径的选择 按煤炭工业矿井设计规范规定，压缩空气管道干管管径应按矿井服务年限内最远采区供气距离确定；采区管道管径可按矿井达到设计生产能力时，采区内供气最远距离计算。根据流体动力学的压力损失，压风管路内径计算如下 式中 Q通过管路的供气量，m3/min； L管路计算长度，取最远长度，为870m； 59. 14mm 根据计算的管径，选取稍大于其值的标准管径，查表可知，主管（指井筒、运输大巷敷设的管路）选用φ834的普通焊接钢管，支管（指分支管路）选用φ573.5的普通焊接钢管。压风管由主井井筒敷设到井下。压风管路布置见插图2-4-1。 二、校验管路的压力损失 取最远一路管道进行验算，该管道中各段的压力损失按下式计算 式中 该管径的标准管径，m； 考虑局部损失在内的该管段折算长度，1.15，m； 该管段实际管长，m； 通过管段的空气流量，m3/min； 总压力损失为各管段压力之和，即 灾变时，一台空压机即可满足要求，最远的供风位置为3106掘进工作面，距离为870m，该路线上共有4段管路（见插图2-1-1），各管段上压力损失计算如下表2-4-1所示 表2-4-1 各管段上压力损失计算表 管段代号 管段实际长度（m） 折算长度 （m） 通过压气量（m3/min） 管径 （m） 压力损失 （Mpa） 1-2 30 34.5 10 0.083 0.0006 2-3 167 192.1 10 0.083 0.0035 3-4 650 747.5 10 0.083 0.0134 4-5 93 107.0 2 0.057 0.0006 合计 870 0.0181 由上表计算可知， 0.0181（MPa） 根据煤炭工业矿井设计规范的要求，用风地点的供气压力要比风动机械工作压力高0.1 Mpa，即 式中 压缩机额定排气压力，Mpa； 风动机械排气压力，Mpa。 经验算，，灾变时压力损失符合要求。 三、压风管路的安装 压风管路系统内必须安装安全阀、释压阀、风冷闭锁等安全保护装置，另设气水分离器（见图2-4-2）,每400～500m设一台。 空气压缩机房管路出口总阀门处安装有空气过滤净化器。根据煤矿安全规程第459条有关规定，为防雷电波及到井下，由地面入井的压风管，在井口附近将金属体进行良好的集中接地。 第五节 压风机供电 根据煤炭工业矿井设计规范中的有关规定，主要空气压缩机属于二级负荷，其供电电源宜由两回路供电，且接于不同的母线段上，所以，空压机站的两回路电源线路接于矿井地面变电所的不同母线段上，以保证负荷对矿井供电可靠性的要求。设计空压机两回路供电电源分别引自矿井工业场地变电所不同母线段，一回路电源停止供电时，另一回路能够保证空压机全部负荷的运行。空压机站供电方式见插图2-5-1所示。