空压装置的特点探究与改进

　　在我国煤矿，压缩空气不仅用于气动机械动力，井下部分安全设施也要采用压缩空气，用途越来越广，因而对空气压缩机提出越来越高的要求。开滦股份公司等大型煤矿企业过去都使用活塞式空压机，而且大部分已超期服役。目前，许多煤矿企业提出更新换代的改造方案，必须选用保护齐全、效率高、维护方便的空压机，如螺杆式空压机。

　　1活塞式空压机的基本原理活塞式空压机的基本动作原理：由电动机直接驱动曲轴旋转，通过连杆的传动，使活塞做往复运动；由气缸内壁、气缸头盖和活塞顶面所构成的工作容积会发生周期性变化。活塞从气缸头盖处开始运动，气缸内的工作容积逐渐增大；这时，气体沿着进气管推开进气阀进入气缸，当工作容积达到*大时进气阀关闭。活塞反向运动时，气缸内工作容积缩小，气体压力升高；当气缸内压力达到且略高于排气压力时，排气阀打开，气体排出气缸，待活塞运动到极限位置则排气阀关闭。综上所述，曲轴旋转一周，活塞往复一次，气缸内相继实现进气、压缩、排气的过程，即完成一个工作循环。

　　2活塞式空压机的工作过程如上所述，活塞式空压机依靠活塞的往复运动实现吸气、压缩及排气过程。由于其气缸头盖上安装有进气阀及排气阀，当活塞移动到气缸顶端时，为了避免活塞与气缸头盖相碰，所以气缸中就需要留有一定的空隙，这个空隙的容积被称为余隙容积。

　　正是这个余隙容积，使活塞式空压机的实际压气过程与理论上的压气过程有所不同，具体分析：如，活塞由*右端向左移动时，气体经历一个压缩过程1- 2；当气体的压力达到排气压力p 2时，排气阀自动打开，压缩过程结束并开始排气。活塞继续向左移动，高压气体在保持状态不变的情况下排出气缸。当活塞到达*左端时，排气阀关闭，排气过程结束；这时气缸的余隙容积中保留了一部分高压气体。而活塞由左向右回移时，余隙容积中高压气体完成膨胀降压过程3- 4；当气体压力降低到进气压力p 1时，进气阀打开并开始进气。在进气过程4- 1中，气体状态保持不变；随着活塞向右移动，气体在进气压力p 1下不断地流入气缸；当活塞移动到气缸*右端时，进气阀关闭，进气过程结束。到此为止，活塞式空压机才完成一个工作循环；以后，活塞继续做往复运动，循环重复出现。

　　3活塞式空压机存在缺陷活塞式空压机在我国推广应用较早，技术比较成熟，性能也较稳定，目前煤矿企业还在广泛使用。

　　但是随着空气压缩技术的快速发展，活塞式空压机的不足日趋明显，可列举以下几点：（ 1）结构复杂、零件多、附属器件多，笨重而不便移动。

　　（ 2）活塞在气缸中往复运动，工作循环分吸气、膨胀、压缩、排气4个过程，不仅振动和噪音大，而且压力波动也较大。

　　（ 3）由于结构、制造、装配、运转等方面的需要，在气缸中必须留有一定的余隙容积。正是由于存在余隙容积，致使一部分气缸工作容积失去了吸气作用，影响空压机的排气量，实际排气量随余隙容积的增大而减小。

　　（ 4）吸气阀存在弹簧阻力，使吸气终点压力总是低于公称吸气压力。要想达到公称吸气压力，需经一段时间预压缩，这相当于吸气容积减小，吸气能力下降。

　　（ 5）活塞式空压机相对运动的构件较多，其接合面上容易漏气；如气缸和活塞环，活塞杆和填料环，吸、排气阀的阀片和阀座，这些地点的漏气均会造成能量损失。

　　（ 6）由于受到余隙容积的影响和润滑油温度的限制，压缩比只有5倍。

　　4改造方案综上所述，由于活塞式空压机存在许多缺点，同时，大多数设备已经或者接近老化，应确定更新换代的改造方案。经过调查研究、分析比较，更换使用新型螺杆式空压机。

　　螺杆式空压机具有结构紧凑，移动方便、安全可靠、运转平稳、噪音低、寿命长、维护费用少、自动化程度高等优点，更适合作为矿山动力源设备。特别是煤矿井下空间狭窄、环境恶劣、用气地点不固定，尤其在有瓦斯和煤尘爆炸危险的矿井中使用防爆型螺杆式空压机，具有活塞式等其他空压机无可比拟的优点。

　　5结语通过分析找到了活塞式空压机的缺陷，更新换代螺杆式空压机，在煤矿使用能取得良好效果，达到安全、方便、节能的目的，具有较高的推广价值。