由于空氣壓縮機采用壓縮機油作潤滑油,壓縮機油隨壓縮機壓氣過程,沿著整個排汽通道形成油沉積物,這個沉積物稱之為積碳。它在一定條件下能發(fā)生自燃,從而導(dǎo)致空氣壓縮機裝置爆炸。汽缸、汽閥室、管路、冷卻器和儲氣罐等有積碳的地方都有可能發(fā)生爆炸。

一、空氣壓縮機爆炸原因分析

1空氣壓縮機爆炸原因

壓縮機油在氣缸內(nèi)受高溫高壓作用,發(fā)生蒸發(fā)、分餾和氧化形成酸瀝青和其它一些化合物。這些物質(zhì)在缸體內(nèi)形成變質(zhì)的油霧,并和空氣中的灰塵、磨損的金屬?；旌显谝黄鸲又?。這些變質(zhì)和加重的壓縮機油被排出氣缸后,就在排氣通路經(jīng)過的各個部位器壁上形成沉積物-積碳。正常情況下,所產(chǎn)生的熱量被空氣壓縮機冷卻系統(tǒng)帶走,達到熱平衡,不會產(chǎn)生自燃現(xiàn)象。當空氣壓縮機工作壓力或溫度急劇增高,沉積物達到一定厚度時,將打破散熱平衡而造成沉積物自動加熱,在排氣系統(tǒng)內(nèi)達到自燃,導(dǎo)致空氣壓縮機系統(tǒng)的爆炸。

2誘發(fā)空氣壓縮機爆炸的主要因素

1)若壓縮空氣的溫度超過某一個極限值時,將會促成沉積物加速氧化自動加熱,以致引起自燃。這個極限值是個變值,與沉積物的厚度密切相關(guān)。因此,促發(fā)空氣壓縮機爆炸的主要因素是空氣壓縮機的溫度。

2)沉積物的厚度直接影響其自燃溫度極限值。也就是說,如果排氣溫度不增加而沉積物厚度不斷增加,將會降低沉積物自燃溫度界限而發(fā)生自燃。沉積物越厚,自燃極限溫度越低;沉積物越薄,自燃極限溫度越高。如沉積物的厚度為1mm時,極限自燃溫度為160℃。因而,沉積物的厚度是促發(fā)空氣壓縮機爆炸的又一因素。一礦空壓機幾次發(fā)生的釋壓閥和后冷卻器爆炸事故,經(jīng)事后分析推算,中間冷卻器爆炸點沉積物厚度大于2mm,極限自燃溫度在150℃。后風包爆炸點的沉積物厚度大于3mm,極限自燃溫度在115℃。

3)當壓縮空氣的流速降低時,將會使這里的壓縮空氣溫度升高,對于多臺空氣壓縮機組成的壓風系統(tǒng),這種現(xiàn)象最容易發(fā)生。另外,壓縮空氣流速降低時也會使沉積物自燃溫度界限下降。所以,二級排氣缸至儲氣罐一段是最敏感地域,冷卻器和儲氣罐最容易發(fā)生爆炸。如果排氣總管內(nèi)積碳相當厚,在空氣壓縮機停止運轉(zhuǎn)或進行工況調(diào)節(jié)時,這時的流速突然下降或降至為零,極易發(fā)生沉積物自燃爆炸的危險。空氣壓縮機爆炸的時間最容易發(fā)生在礦井負荷降低的時間內(nèi)。交接班時間是空氣壓縮機爆炸的危險時間段。

4)由于吸入空氣溫度增加后,在壓縮過程中產(chǎn)生大量過熱水蒸氣,疏松的沉積物大量吸附過熱水蒸氣并散出熱量,使排氣溫度升高而造成沉積物自燃。雨天和霧天也易發(fā)生空氣壓縮機爆炸。

5)在空氣壓縮機開始卸荷的瞬間,二級吸氣閥動作時間比一級吸氣閥滯后1.5-2s,仍處在正常工作狀態(tài),造成二級排氣溫度急劇升高;當卸荷終了開始恢復(fù)正常工作時,被切斷的這段空氣受氣缸與活塞加熱,溫度由常溫升至150℃,吸入高溫、空氣其二級排氣溫度可達250℃。因此,頻繁卸荷也可能促發(fā)空氣壓縮機爆炸。沉積物在自燃后產(chǎn)生大量的一氧化碳,當壓縮空氣中含有1.5%-7.5%的一氧化碳即可發(fā)生爆炸。

二、預(yù)防空氣壓縮機爆炸的主要措施

1防止產(chǎn)生積碳的措施

1)嚴格控制排氣溫度,雙缸不得超過160℃。

2)使用閃點不低于215℃,經(jīng)化驗合格的壓縮機油。壓縮機油不得與其它潤滑油混雜存放。

3)汽缸、吸排氣閥不許使用普通機械油。

4)經(jīng)常清洗排氣閥和閥室。

5)以定期清理排氣管路、冷卻器芯子和后風包。

6)對每臺空氣壓縮機的單位運行時間內(nèi)耗油量進行記錄、統(tǒng)計對耗油量異常增加要停機檢查空壓機的密封情況。

2濾風器、冷卻器和儲氣罐的安全使用

濾風器的功能是清除吸入空氣中的灰塵和雜質(zhì)。當含有灰塵和雜質(zhì)的空氣被吸入汽缸后,不但會造成汽缸鏡面和活塞桿的磨損,同時由于汽缸內(nèi)的高溫,雜質(zhì)和油混合物易粘附在氣閥、汽缸壁和活塞槽中形成積垢,滯死活塞環(huán)。吸入空氣溫度每提高3℃,空氣壓縮機效率降低1%。通常在金屬網(wǎng)濾風器上浸錠子油,當污濁空氣通過時,灰塵和雜質(zhì)經(jīng)網(wǎng)的阻隔,油的吸附作用使之粘在鐵絲網(wǎng)上。清洗濾網(wǎng)用1%-5%的苛性鈉溶液煮沸清洗。由于活塞式空氣壓縮機最后一級排氣溫度達140-160℃,在此溫度下壓縮空氣中的油質(zhì)、水分均為氣態(tài),氣態(tài)的油帶到風包和管路中將會形成易燃物,而水蒸氣帶到風包和管路中凝結(jié)成水造成水擊,若后風包距離空氣壓縮機較近,溫度不能有效降低,將會促進易燃物的自燃,加劇水沖擊。所有后冷卻器可有效地保護風包。風包主要用來儲存一定量的壓縮空氣,保持供氣平衡,穩(wěn)定壓力波動,同時還可以除去壓縮空氣中的油、水。濾風器、冷卻器和儲氣罐累計運行350-400h要進行清感洗。

3防止空氣壓縮機爆炸的主要措施

1)儲氣罐的容積盡良小。

2)儲氣罐的安裝應(yīng)當避開共振點。

3)使用后冷卻器,使儲氣罐的溫度降知100-110℃,則沉積為自燃就可避免。

4)空壓機織儲氣罐間的管路必須避免出現(xiàn)急劇擴張、突起部分。

5)使用合格的潤滑油,司機應(yīng)控制好耗油量。

6)經(jīng)常清洗油水分離器,排法放油水分離器、儲氣罐、冷卻器中的潤滑油。

7)杜絕汽缸內(nèi)串入機油。

8)吸入干凈的冷空氣。

9)冷卻水壓力在0.1-0.15MPa,溫度不高于35℃,入水和回水溫度在6-12℃。

10)使用軟化處理水。無條件使用軟化水時,要盡量少補充冷卻水,做到冷卻水循環(huán)使用不外流。

11)堅持使用超高溫報警停機。

12)對濾風器、管路、風包、冷卻器和管網(wǎng)水垢定期清洗。清洗工序為5%苛性鈉浸泡8小時,然后清水沖洗,最后高溫干燥壓風吹干。

13)定期檢修整定安全保護裝置,對一級排氣安全閥定期卸下進行整定效驗。

3總結(jié)

本文對空壓機爆炸原因進行分析,描述了燃燒爆炸發(fā)生的機理及預(yù)防措施。這些措施對于改善空壓機運行工況,避免空壓機燃燒爆炸起到相當大的作用。

篇2:空壓機風包爆炸原因分析預(yù)防措施

空壓機是煤礦重要動力設(shè)備之一,專為各種風動機械及風動工具提供動力源,如風鎬、風鉆、混凝土噴射機、鍛釬機、空氣錘等。2005年8月29日李村煤礦使用的活塞式4L-20/8型空壓機發(fā)生了風包爆炸事故。

1空壓機風包爆炸事故的原因分析

1.1風包缺陷造成空壓機風包爆炸的根本原因是風包內(nèi)風壓超過風包的強度,礦用空壓機風包的額定壓力一般為0.8MPa。若風包局部存在缺陷,如壁厚不均勻、存在氣孔和裂紋、材質(zhì)差、銹蝕嚴重等,則風包強度已達不到標準的要求。盡管風包仍在額定壓力下工作,可仍然會發(fā)生爆炸。

1.2風包超壓風包內(nèi)氣體額定壓力是由壓力調(diào)節(jié)器和安全閥來確定的。一旦出現(xiàn)故障,如壓力調(diào)節(jié)器操作失誤或其中的卸荷閥管道等零部件出現(xiàn)故障、安全閥失靈、風包內(nèi)氣體壓力急劇上升,超過風包的強度極限時,就會發(fā)生爆炸。

1.3積碳燃燒空壓機的氣缸、排氣管、閥門、風包及分離器中,伴隨氣流的潤滑油,在熱空氣的作用下氧化而形成碳化物,這種碳化物逐漸增多就成為積碳,具有易燃性。它是由固態(tài)氧、碳氫化合物及雜質(zhì)(金屬粉末、碳渣、灰塵)組成。積碳的形成除了與油的質(zhì)量不好、沒有定期清掃有關(guān)外,還與給油量過度、空氣過濾不好和高溫有關(guān)。積碳因機械沖擊、硬顆粒在運動時發(fā)生的沖擊以及靜電放電等產(chǎn)生的火花,或者因環(huán)境溫度及空壓機二級排氣溫度過高,達到自燃溫度,就會著火燃燒,使積碳中的油迅速汽化。當產(chǎn)生可燃性碳化氫為主體的氣體在空氣中達到爆炸的濃度時,就使燃燒轉(zhuǎn)為爆炸。

1.4管道振動往復(fù)式空壓機由于吸排氣過程具有間歇性,因而管道內(nèi)氣流的壓力和速度呈脈動性和周期性變化。這種脈動氣流通過管道的彎管、閥門或異徑管時,會產(chǎn)生激振力,引起管路振動,脈動壓力的不均勻越大,振動也越大;輸送壓氣的壓力越高、管道的直徑越大,激振力也越大;脈動氣流引起管路振動的頻率,若與管道結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的固有頻率相同或相近,會引起管道機構(gòu)共振,即使激振力不大,管道的振動也會特別強烈。管道振動的結(jié)果是使管與管之間或管與風包、閥門、冷卻器之間的連續(xù)部位經(jīng)受反復(fù)的振動應(yīng)力,使管路系統(tǒng)受到附加疲勞載荷,會出現(xiàn)松動以致開裂現(xiàn)象,輕則產(chǎn)生泄露,重則引起爆炸。

2空壓機風包爆炸事故的預(yù)防措施

2.1風包缺陷的預(yù)防措施(1)風包是壓力容器之一,風包的大修、改造必須按照壓力容器的管理辦法,只有持有許可證的單位才能進行,如無損檢測的合格證書等。(2)風包按照質(zhì)量標準進行檢驗并定期清掃,不合標準堅決不用。新安裝或修理后的風包必須進行有關(guān)的試驗。

2.2風包超壓的預(yù)防措施(1)設(shè)立風包內(nèi)壓力保護裝置,一旦超壓能自動斷電。(2)壓力調(diào)節(jié)器、安全閥必須經(jīng)過正確調(diào)整,保證靈活好用。(3)操作維護人員必須按安全知識規(guī)程的有關(guān)規(guī)定對空壓機進行操作和維修。

2.3積碳的預(yù)防措施(1)合理選用潤滑油,使其閃點、粘度、抗氧化能力及熱氧化安定性等性能符合規(guī)定。(2)潤滑油用量要適當。不要過量或不足,應(yīng)遵照設(shè)備技術(shù)文件執(zhí)行。(3)控制排氣溫度。①加強空壓機冷卻系統(tǒng)的改造和管理,合理選用冷卻水水質(zhì)、及時清除冷卻器管壁和缸冷卻水腔壁的結(jié)垢,控制冷卻水的進出溫差不大于10℃;②降低管路、風包內(nèi)的氣體溫度并加強檢修、改造配件質(zhì)量,保證氣閥不漏氣,防止氣體循環(huán)壓縮,如配備后冷卻器;③設(shè)立各級排氣溫度、風包內(nèi)氣體溫度、泠卻水溫度的保護裝置,在超溫時能自動切斷電源。(4)加強吸氣過濾,防止吸入的氣體灰塵多和含有硬顆粒;加強風包的清掃,防止積碳層過厚;提高填料箱的密封作用,防止曲軸箱內(nèi)的機油漏入氣缸,進入風包。

2.4管道振動的預(yù)防措施(1)設(shè)計或安裝壓氣管道時,應(yīng)盡量減少彎管、閥門和異徑管,或者使彎曲的曲率半徑大一些,以減小激振力。(2)對已經(jīng)產(chǎn)生振動的管道,要在距空氣壓縮機很近的地方加設(shè)緩沖器,風包也是一種緩沖器。如容積不夠大,則應(yīng)適當加大,以減小脈動壓力的不均勻度。(3)如發(fā)現(xiàn)某段管道振動強烈,可用木楔卡緊管道的某