一、前言

氧氣壓縮機是用來輸送氧氣的機械,把空分塔生產出來的低壓氧氣壓縮到用戶所需的壓力,送到用戶場地或充瓶供給用戶。

氧壓機根據結構不同可分透平式氧壓機和活塞式氧壓機。本文主要討論故障相對較多的活塞式氧壓機。活塞式氧壓機的結構與其它活塞式壓縮機基本相同,都是由電動機傳動帶動曲軸,由曲軸的圓周運動,通過連桿、十字頭,使活塞桿、活塞在氣缸內變為水平或上、下直線運動,改變氣缸中的容積變化,使氣體產生壓縮。氧壓機的運動機構與其它運轉機械一樣,運轉時必須有足夠的油進行潤滑,以使各傳動付的摩擦盡量減少。由于氧壓機的壓縮介質是氧氣,而氧氣是強氧化劑和強助燃劑,因此,對與氧接觸的零部件在設計、制造、選材、安裝修復和使用上都有特殊的要求,這就是氧壓機的特點。

二、氧壓機故障原因分析

爆炸的原因分析:氧壓機與氧有關的故障主要反映在燃燒和爆炸二個方面。綜合氧壓機燃爆的原因主要可分與氧接觸機件帶油和氣缸溫度升高兩大類。

(一)與氧氣接觸的零部件帶油或脫脂不完全

高壓氧(≥2.94MPa)有一個顯著特性,遇到油脂會發生自燃甚至爆炸,很多燃爆事故由此引起,分析油脂的來源有以下幾種可能性:

1、活塞桿密封器磨損或裝配不當,使活塞桿帶油。一般氧壓機的

活塞桿有下密封器和上密封器,下密封器用來刮油防止油脂帶入活塞桿,上密封器用來密封氧氣往下漏。若裝配不當或使用后磨損很容易造成帶油。

2、壓力表混用,使用時將不禁油的壓力表用于氧氣上,使沾油的壓力表通過氧氣的沖擊,油沿導管流落到氣缸內,當氣缸內溫度和壓力逐步升高時,就有可能引起燃燒和爆炸。

3、在修理時,活塞桿從曲軸箱內拉出氣缸維修過程中,活塞桿上帶有油脂,沒有用清洗劑清洗,油脂帶入上密封器。

4、凡是與氧氣接觸的零部件、工具、勞保用品、手觸零件等脫脂不完全,從空分塔內的管道、容器直至貯氣囊,氧壓機的閥門,墊片等帶油。

5、冷卻水帶油,若機件滲漏或修理時水進入機件,往往會留下帶油的隱患。

6、活塞桿與活塞連接螺紋拆不開,用煤油滲泡,拆開后只作表面清洗去油,螺紋內仍有殘留油脂。

(二)氣缸內溫度激劇升高,高溫引起氣缸活塞燃燒

管道內留有鐵銹、焊渣等雜物,氧氣管道有嚴格的要求,其中清潔度要求很高,若將鐵銹等帶入氣缸就會磨擦著火。

1、活門座升高限制器通道上有“毛刺”。“毛刺”進入氣缸磨擦

起火。

2、活塞體與氣缸壁干磨擦。在裝配活塞與汽缸不同心,或者活塞環磨損不及時更換,金屬之間干磨擦引起著火。

3、氣缸、冷卻器斷水,氣缸內溫度越來越高,引起著火。

4、未定期檢修,清除過濾器、管道中有雜質。

5、活門、彈簧、螺釘、螺母等落入氣缸。

6、與氧接觸的零部件選材不當,用碳鋼來制造。

7、用水潤滑的氧壓機潤滑水中斷。這種氧壓機氣缸的溫度主要依靠水蒸發來帶走熱量,若潤滑水中斷,熱量無法帶出,將會產生燃爆,特別在10MPa以上,只需斷水2分鐘就有可能燃爆。而造成潤滑水中斷的原因有以下幾種可能;一是沒有往潤滑水箱及時加潤滑水;二是使用連接管道軟管(橡膠或四氟)彎頭處折斷;三是氧壓機震動將滴水器自動關閉;四是開車時沒有把滴水器上閥門打開;五是氧氣進口壓力突然增大,大于進水壓頭,一般水壓頭2~3M潤滑水箱離地4~5m,由于停一臺氧壓機或氧氣產量增大,出口壓力大于進水壓頭,潤滑水就無法進入氣缸;六是氧壓機長期運行,氣缸橢圓或活塞環磨損過大,或是活塞環在活塞環槽內卡死,一、二級潤滑水漏入平衡腔或從上密封器漏出,當氣體進入三級時已無潤滑水。

三、故障的排除及預防

針對以上可能產生故障的原因,對氧壓機故障的排除及預防提出以下建議:

(一)?防止油脂引起燃爆事故的措施建議:

1、凡屬與氧氣有接觸的零部件,在新裝、更換、檢修時,均要嚴格、徹底地脫脂,用過的脫脂劑只能進行粗脫脂,然后再用未使用過的脫脂劑進行精脫脂;同時,必須注意檢修工具和操作者手套等的脫脂,以保證這些零部件無油脂。

2、凡是與氧氣接觸的零部件用煤油清洗過的,都必須拆開用脫脂劑清洗干凈,決不能只作表面處理。

3、對氧氣壓力表進行嚴格管理:“禁油”與“不禁油”分開存放,嚴禁混放,凡與氧氣接觸的壓力表嚴格使用“禁油”壓力表,并做好檢查與記錄。

4、在活塞桿上再增裝一個擋油盤、與原擋油盤開口互成90度,實現兩級擋油,從而防止活塞桿上的油脂上升至汽缸。

5、氧壓機密封器選材要適當,不得用易燃的橡膠材料,密封器不得漏油、漏氣,發現泄漏及時更換,新換上的密封器不能一次壓得很緊,以免過熱損壞密封器,正確的做法是運行時只要不漏氣松一點為好,發現泄漏逐步壓緊。為了避免活塞桿帶油,在中間座裝擋油板,可有效的防止帶油。中間座應敞開,防止氧氣漏入曲軸箱;在曲軸箱內裝抽油氣機,防止油霧進入中間體。

6、修理中需拉出活塞桿時,應該邊拉的同時,仔細的對活塞桿進行清洗、脫脂,嚴禁油脂帶入密封器。

7、氧壓機冷卻水嚴禁油脂,應確保系統無油,不準在氧壓機冷卻水箱中洗手,必要時氧壓機采用自來水冷卻或自成閉路循環。

8、經常注意中間下座、下密封函的工作情況:如果密封性不好要及時更換填料及刮油環,以免機油沿著活塞環上升帶入氧壓機汽缸內,每次抽活塞桿修理時,都要將上密封函和下刮油環拆卸下清洗,必要時更換。

9、在每次修理后都要進行一次復查,看是否達到維修要求,是否有工具落在機器內,修理后一定要打掃現場,用舊脫脂劑將機身和地面上的油污擦洗干凈,再進行試車運轉。

總之凡是與氧氣有關的一切部位,都要有嚴格防止油脂進入的措施。

(二)防止氣缸溫度升高的措施建議:

1、氧氣管道內的鐵銹焊渣是引起氧壓機及管道燃爆的危險因素。鐵銹既是一種激發能源,又是一種可燃物且具有可爆性。鐵銹進入氣缸,由活塞與氣缸壁磨擦,使鐵銹變成粉塵狀,粉塵靜電位可達數千伏甚至數萬伏,靜電累積增大到氧及鐵銹的擊穿場強時,就會產生靜電花放電,進而導致燃爆事故的發生。所以對鐵銹類雜質的溫度升高不能忽視。

2、氧氣管道制造、安裝、操作要遵循GB16912-1997《氧氣及相關氣體安全技術規程》第8部分氧氣管道,和JB/T5902-20**《空氣分離設備用氧氣管道技術條件》的有關規定執行。不得用涂鋅管來做氧氣管,氧氣管內必須光滑不得有焊渣、鐵銹。新換上去的活門座、升高限制器應用專用工具,修去“毛刺”。

3、更換活塞和氣缸時應調整中心偏差,使活塞桿中心與氣缸中心不同軸度控制在0.20mm以下。維修中要注意不得任意改變零件材質,與氧接觸的零件嚴禁用碳鋼來制造。

4、操作中密切注意工藝參數的變化,發現壓縮比、溫度不正常應立即停車查明原因,特別注意冷卻水是否中斷,水潤滑的氧壓機潤滑水供應量,發現活塞桿漏水要及時停車修理。

5、要制訂維修計劃,定期維修保養是確保長期安全運行的根本措施。一般氧壓機運行時間1000~1500小時小修一次;運行4000~5000小時中修一次;運行2年半~3年(實際運行時間)大修一次。

6、加強設備維護管理,嚴格按設備的各項操作規程進行操作,定期對設備實行大、中、小修工作。

(三)加強自動化控制監控預防

1、增設溫度、壓力檢測顯示點:實踐證明,機械故障往往可以由溫度、壓力等參數的點滴變動表現出來,但因為變化的絕對值不大且迅速,極易被操作人員忽視,針對上訴現象,增設多個溫度及壓力檢測點,同時變模擬指示針顯示為快速數字式顯示記錄報警。這樣氧壓機各部件的微小異常都可以通過數值變動及時發現。

2、利用報警信號,彌補操作人員的疏忽:可以設定六種報警方式:測量值絕對值高報警H;測量值絕對值低報警L;測量值增加時變化率超限報警RH;測量值減低時變化率超限報警RL;兩測量點測量值差高于報警設定值時報警dH;兩測量點測量值差低于報警設定值時報警dL。

3、增設振動檢測點:根據實踐經驗,氧壓機在事故爆發前常有振動的征兆,運轉機械系統轉動平衡發生異常,引起系統振動加劇。針對上述特征,增設在線振動檢測儀表,進行振動檢測報警、連鎖,即在緊急狀態下連鎖跳車保護機組。

篇2:氧壓機故障及預防措施

一、問題的提出

氧氣壓縮機是用來輸送氧氣的機械,把空分塔生產出來的低壓氧氣壓縮到用戶所需的壓力,送到用戶場地或充裝供給用戶。

氧壓機根據結構不同可分透平式氧壓機和活塞式氧壓機。透平式氧壓機主要由轉子和靜子兩大部所構成,轉子包括葉轉、主軸、平衡盤,推力盤,聯軸器等轉動部分;靜子包括機殼,擴壓器、彎道、回流器、蝸室、密封器、軸承、中間冷卻器供油系統、儀電控制系統所組成,似乎沒有易損件,定期檢修,一般故障很少,即使有故障都是專門的維修人員和制造廠家來修復,所以不作為該文討論題。

活塞式氧壓機用來管道輸送和充瓶,據有關部門統計,我國空分制造業至今累計生產各種空分設備約8600余套,現運行設備按70%估算,每套設備平均配2臺活塞式氧壓機計算,目前在國內運行的活塞式氧壓機約1.2萬臺,對這樣量大面廣的設備進行故障研究和維修的研究,對提高企業經濟效益和社會經濟效益有重大的現實意義。

從氣體生產廠家實際運行來看,氧壓機的故障相對較多,燃燒、爆炸事故時有發生,有的企業的氧壓機操作工不敢到機房去操作。總之,氧壓機崗位是事故易發崗位,加強對氧壓機故障的研究,正確的維修是確保氧壓機的安全運行、是企業安全管理的重大課題。

二、氧壓機與其它機械相比的特點

活塞式氧壓機的結構與其它活塞式機械相比似乎相同,都是由電動機傳動帶動曲軸,由曲軸的圓周運動,通過連桿、十字頭、活塞桿、活塞,氣缸為上、下直線運動,改變氣缸中的容積變化,使氣體產生壓縮。所以氧壓機的運動機構與其它機械是一樣的,同時必須有足夠的油進行潤滑。而氧壓機的特點是氧氣是強氧化劑和強烈的助燃劑,因此,對與氧接觸的零部件在設計、制造、選材、安裝修復和使用上都提出特殊的要求,這就是氧壓機的特點。

氧壓機的下部運轉機構,必須要有足夠的潤滑油,而氧壓機上部(密封器以上)的氣缸、活塞、活門等凡是與氧接觸的所有零部件不得用碳鋼制造,且使用前都必須要徹底進行脫脂處理,不得有油脂。

氧壓機運動機構結構與其它機械機構相同,所產生的故障與其它機械故障也相同,機械師們對此比較熟悉,限于篇幅就不作詳細分析,而今天討論的重點是與氧有關的故障排除與預防。

三、氧壓機故障原因分析

氧壓機與氧有關的故障集中反映在燃燒和爆炸。

燃燒爆炸的特定部位和特定時機:

氧壓機燃燒爆炸的部門與機器型號有關,2-1.67/150型、2-2.833/150型、3Z3.5-1.67/150型高壓氧壓機燃燒爆炸部位大都發生在壓縮機中間座的平衡腔或三級密封器,三級氣缸頭,個別發生在二級氣缸,一級氣缸似乎未發生過。2Z2-3/165-Ⅰ型氧壓機大都發生在四、五級氣缸、活門、活塞桿,一般火焰都從四級排氣活門噴出。4M12-59/44型氧壓機、4M-8-62.5/32型氧壓機等3~4MPa等級的氧壓機一般都發生在高壓級活塞桿密封器。

發生的時機大都在高壓級壓力在設計壓力為多,充瓶氧壓機大都發生在10MPa以上。另一時機是修理后用氧氣試車期間,各級壓力接近于正常工作壓力時。

燃爆的原因分析:

綜合氧壓機燃爆的原因主要可分與氧接觸機件帶油和氣缸溫度升高兩大類。

1、與氧氣接觸的零部件帶油或脫脂不干凈,高壓氧(≥2.94MPa)有一個顯著特性,遇到油脂會發生自燃、爆炸,很多燃爆事故從此引起,分析油脂的來源有以下幾種可能性:

第一種,活塞桿密封器磨損或裝配不當,使活塞桿帶油,一般氧壓機的活塞桿有下密封器和上密封器,下密封器用來刮油防止油脂帶入活塞桿,上密封器用密封氧氣往下漏。若裝配不當或使用后磨損很容易造成帶油。

第二種,在修理時,將活塞桿從曲軸箱內拉出氣缸過程中,活塞桿上有油脂,沒有用清洗劑清洗,油脂帶入上密封器。

第三種,凡是與氧氣接觸的零部件、工具、操作工的勞保用品、手接觸零件脫脂不干凈,從空分塔內的管道、容器直至貯氣囊,氧壓機的閥門,墊片等帶油。

第四種,冷卻水帶油:有的企業氧壓機冷卻水與空壓機等其它機械共用一個冷卻水系統,循環用水且通過地溝回入系統,空壓機漏油,油浸入冷卻水中,氧壓機氣缸,冷卻器敞開式水箱,若機件滲漏或修理時水進入機件,就會留下帶油的隱患。

第五種,活塞桿與活塞連接螺紋拆不開,用煤油滲泡,拆開后只作表面去油,螺紋內仍有油脂。

2、氣缸內溫度激劇升高,高溫引起氣缸活塞燃燒。

造成溫度升高原因有:

第一,管道內有鐵銹、焊渣等雜物,氧氣管道有嚴格的要求,其中清潔度要求很高若將鐵銹等帶入氣缸就有磨擦著火。

第二,用鍍鋅鋼管來輸送氧氣,有的用戶認為涂鋅管干凈無鐵銹,而且忽略鋅粉在氧氣中是易燃物。

第三,活門座升高限制器通道上有“飛邊”,“飛邊”進入氣缸磨擦起火。

第四,活塞體與氣缸壁干磨擦,在裝配活塞與汽缸不同心,或者活塞環磨損不及時更換,引起金屬之間干磨擦引起著火。

第五,氣缸、冷卻器斷水,氣缸內溫度越來越高,引起著火。

第六,未定期檢修,清除過濾器、管道中的雜質。

第七,活門、彈簧、螺釘、螺母等落入氣缸。

第八,氣缸內壁涂層脫落。

第九,與氧接觸零部件選材不當,用碳鋼來制造。

第十,用水潤滑的氧壓機潤滑水中斷,這種氧壓機氣缸的溫度主要依靠水蒸發來帶走熱量,若潤滑水中斷,熱量無法帶出,將會產生燃爆,特別在10MPa以上,只需斷水2分鐘就有可能燃爆。而造成潤滑水中斷的原因有以下幾種可能;一是沒有往潤滑水箱及時加潤滑水;二是使用連接管道是軟管(橡膠或四氟)彎頭處折斷;三是氧壓機震動將滴水器自動關閉;四開車時沒有把滴水器上閥門打開;五氧氣進口壓力突然增大,大于進水壓頭,一般水壓頭2-3M潤滑水箱離地4~5m,由于停一臺氧壓機或氧氣產量增大,出口壓力大于進水壓頭,潤滑水就無法進入氣缸;六是氧壓機長期運行,氣缸橢圓或活塞環磨損過大,或是活塞環在活塞環槽內卡死,一、二級潤滑水漏入平衡腔或從上密封器漏出,當氣體進入三級時已無潤滑水。

四、故障的排除及預防

要使氧壓機長期安全運行,必須定期檢修和更換零部件,特別是與接觸部分的氣缸、活塞、活塞環、導向環、活門等易損件要機器運行的工藝參數而定,發現壓縮比、溫度不符合要求時要及時修理,下面對常見故障排除及預防提些建議:

1、防止油脂引起燃爆事故的措施建議:

1.1要求與氧氣接觸的零部件徹底脫脂;從狹義上講凡是與氧氣接觸的機件要徹底脫脂,指氧壓機活門、活塞環、導向環、氣缸、活塞、密封器等零部件這是直接的。廣義上講除氧壓機本身以外的管道,空分塔中的容器管道,操作工的手套、工作服、工具都是忌油的范圍。

1.2凡是與氧氣接觸機件用煤油清洗過的,都必須拆開用脫脂劑清洗干凈,決不能只作表面處理。

1.3氧壓機密封器選材要適當,不得用易燃的橡膠材料,密封器不得漏油、漏氣,發現泄漏及時更換,新換上的密封器不能一次壓得很緊,以免過熱損壞密封器,準確的做法是運行時只要不漏氣松一點為好,發現泄漏逐步壓緊。為了避免活塞桿帶油,在中間座裝擋油板,可有效的防止帶油。中間座應敞開,防止氧氣漏入曲軸箱;在曲軸箱內裝抽油氣機,防止油霧進入中間體。

1.4修理中需拉出活塞桿時,應該邊拉的同時,仔細的對活塞桿進行清洗、脫脂,嚴禁油脂帶入密封器。

1.5氧壓機冷卻水嚴禁油脂,應確保系統無油,不準在氧壓機冷卻水箱中洗手,必要時氧壓機采用自來水冷卻或自成閉路循環。

總之凡是與氧氣有關的一切部位,都要有嚴格防止油脂進入的措施。

2、防止氣缸溫度升高的措施建議:

2.1氧氣管道內的鐵銹焊渣是引起氧壓機及管道燃爆的危險因素。鐵銹既是一種激發能源,又是一種可燃物且具有可爆性。鐵銹進入氣缸,由活塞與氣缸壁磨擦,使鐵銹變成粉塵狀,粉塵靜電位可達數千伏甚至數萬伏,靜電累積增大到氧及鐵銹的擊穿場強時,就會產生靜電花放電,就會導致燃爆事故的發生。所以對鐵銹此類的溫度升高不能忽視。

氧氣管道制造、安裝、操作中要遵循GB16912-1997《氧氣及相關氣體安全技術規程》第8部分氧氣管道,和JB/T5902-20**《空氣分離設備用氧氣管道技術條件》的有關規定執行。不得用涂鋅管來當氧氣管,氧氣管內必須光滑不得有焊渣、鐵銹。新換上去的活門座、升高限制器應用十景銼,修去“飛邊”。

2.2更換活塞和氣缸時應調整中心偏差,使活塞桿中心與氣缸中心不同軸度控制在0.20mm以下。修理中要注意不得任意改變零件材質,與氧接觸的零件嚴禁用碳鋼來制造。

2.3操作中密切注意工藝參數的變化,發現壓縮比、溫度不正常應立即停車查明原因,特別注意冷卻水是否中斷,用水潤滑的氧壓機潤滑水供應量,發現活塞桿漏水要及時停車修理。

2.4要制訂維修計劃,定期維修保養是確保長期安全運行的根本措施。一般氧壓機運行時間1000~1500小時小修一次;運行4000~5000小時中修一次;運行2年半~3年(實際運行時間)大修一次。

小修的主要內容是:清洗進口過濾器、管道過濾器,檢修各級進、排閥門;檢查各運動機構連接部位是否松動,緊固是否良好,檢查清洗油路;消除跑冒、滴漏;校驗壓力表、安全閥、溫度計等。清洗氣缸、活塞,更換活塞環;清洗蒸餾水滴水杯;清洗氣缸夾套或水箱;檢查或更換填料密封器。

中修內容:除了小修內容外再增加檢查氣缸和活塞,必要時搪磨氣缸和更換活塞;研刮調整各軸承的間隙,必要時換軸瓦;清洗油過濾器、曲軸箱、更換潤滑油。

大修內容除中小內容外增加:更換各軸承、十字頭、連桿軸承,并調整間隙,研磨曲軸頸,并進行無損探傷檢查,必要時進行更換;檢修管道及附件,必要時更換,檢查更換皮帶輪,檢查水分離器;對中間座、曲軸箱體全面檢查,必要時進行更換;重新油漆。

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