空壓機的爆炸事故，近期在國內企業(yè)曾發(fā)生過(guò)數起，給企業(yè)造成較大的損失，在國外也有發(fā)生爆炸事故的統計。2016年底了，美氟斯壓縮機溫馨提示您：切實(shí)保障空壓機的安全運行，過(guò)一個(gè)平安年。
 

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(guò)程，沿著(zhù)整個(gè)排汽通道形成油沉積物，這個(gè)沉積物稱(chēng)之為積碳。它在一定條件下能發(fā)生自燃，從而導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
 
    壓縮機油在氣缸內受高溫高壓作用，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(guò)的各個(gè)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帶走，達到熱平衡，不會(huì )產(chǎn)生自燃現象。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(shí)，將打破散熱平衡而造成沉積物自動(dòng)加熱，在排氣系統內達到自燃，導致空氣壓縮機系統的爆炸。
 
    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(guò)某一個(gè)極限值時(shí)，將會(huì )促成沉積物加速氧化自動(dòng)加熱，以致引起自燃。這個(gè)極限值是個(gè)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(shuō)，如果排氣溫度不增加而沉積物厚度不斷增加，將會(huì )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(shí)，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(diǎn)沉積物厚度大于2mm ，極限自燃溫度在150℃。后風(fēng)包爆炸點(diǎn)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(shí)，將會(huì )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(fēng)系統，這種現象最容易發(fā)生。另外，壓縮空氣流速降低時(shí)也會(huì )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。如果排氣總管內積碳相當厚，在空氣壓縮機停止運轉或進(jìn)行工況調節時(shí)，這時(shí)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?？諝鈮嚎s機爆炸的時(shí)間最容易發(fā)生在礦井負荷降低的時(shí)間內。交接班時(shí)間是空氣壓縮機爆炸的危險時(shí)間段。
 
    4) 由于吸入空氣溫度增加后，在壓縮過(guò)程中產(chǎn)生大量過(guò)熱水蒸氣，疏松的沉積物大量吸附過(guò)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(kāi)始卸荷的瞬間，二級吸氣閥動(dòng)作時(shí)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(kāi)始恢復正常工作時(shí)，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、預防空壓機爆炸的措施
 
    1、制度層面上
 
    1.1 加強設備檢修維護管理
 
    空壓機各部件的狀況，要定期驗證，要制定完整的大中修計劃，項目要具體，有驗收標準。尤其是定期清炭工作要有專(zhuān)人負責驗收。吸氣口不應設在室內，并保證規定的吸入量，防止空氣濾清器堵塞而減少進(jìn)氣量，造成排氣溫升高。加強水冷卻，保證冷卻槽進(jìn)出口水溫差不高于10℃，即使夏季時(shí)冷卻槽出口水溫也不得超過(guò)50℃。定期清除壓縮機內部積炭，一般每600h檢查清掃排氣閥，每4000h換新排氣閥。
 
    1.2 加強操作管理
 
    空壓機可作為危險源點(diǎn)來(lái)對待，因此要求操作人員要經(jīng)培訓后持證上崗。操作人員在嚴格按操作規程操作的同時(shí)，要能夠對一般空壓機故障進(jìn)行判定和處理。要求操作人員對空壓機工作原理、爆炸起因、合理注油、定時(shí)排污、嚴格執行開(kāi)停機制度等要有明確的認識。
 
    1.3 提高空壓機運行狀態(tài)的監控能力
 
    在保證空壓機空氣冷卻、溫度壓力儀表顯示、安全閥等基本安全設施的基礎上，還應在排氣閥出口管線(xiàn)接連處，裝自動(dòng)溫度報警器，嚴格控制溫度不超過(guò)規定的150℃。
 
    2、實(shí)際操作中，預防空氣壓縮機爆炸的主要措施：
 
    2.1 防止產(chǎn)生積碳的措施
 
    嚴格控制排氣溫度，雙缸不得超過(guò)160℃。
 
    使用閃點(diǎn)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。
 
    汽缸、吸排氣閥不許使用普通機械油。
 
    經(jīng)常清洗排氣閥和閥室。
 
    以定期清理排氣管路、冷卻器芯子和后風(fēng)包。
 
    對每臺空氣壓縮機的單位運行時(shí)間內耗油量進(jìn)行記錄、統計對耗油量異常增加要停機檢查空壓機的密封情況。
 
    2.2 濾風(fēng)器、冷卻器和儲氣罐的安全使用
 
    濾風(fēng)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(huì )造成汽缸鏡面和活塞桿的磨損，同時(shí)由于汽缸內的高溫，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(fēng)器上浸錠子油，當污濁空氣通過(guò)時(shí)，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(fēng)包和管路中將會(huì )形成易燃物，而水蒸氣帶到風(fēng)包和管路中凝結成水造成水擊，若后風(fēng)包距離空氣壓縮機較近，溫度不能有效降低，將會(huì )促進(jìn)易燃物的自燃，加劇水沖擊。
 
    所有后冷卻器可有效地保護風(fēng)包。風(fēng)包主要用來(lái)儲存一定量的壓縮空氣，保持供氣平衡，穩定壓力波動(dòng)，同時(shí)還可以除去壓縮空氣中的油、水。濾風(fēng)器、冷卻器和儲氣罐累計運行350－400h要進(jìn)行清感洗。
 
    2.3 防止空氣壓縮機爆炸的主要措施
 
    儲氣罐的容積盡良小。
 
    儲氣罐的安裝應當避開(kāi)共振點(diǎn)。
 
    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。
 
    空壓機織儲氣罐間的管路必須避免出現急劇擴張、突起部分。
 
    使用合格的潤滑油，司機應控制好耗油量。
 
    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。
 
    杜絕汽缸內串入機油。
 
    吸入干凈的冷空氣。
 
    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℃。
 
    使用軟化處理水。無(wú)條件使用軟化水時(shí)，要盡量少補充冷卻水，做到冷卻水循環(huán)使用不外流。
 
    堅持使用超高溫報警停機。
 
    對濾風(fēng)器、管路、風(fēng)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(shí)，然后清水沖洗，最后高溫干燥壓風(fēng)吹干。
 
    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(jìn)行整定效驗。
 
    三、典型案例分析
 
    1、案例：某企業(yè)空壓機車(chē)間，一臺L5.540/8空壓機發(fā)生爆炸事故。經(jīng)現場(chǎng)調查統計，空壓機供氣系統主要損壞形態(tài)有：
 
    空壓車(chē)間：空壓機二級缸下部缸體、基座爆裂，閥室爆出，后冷卻器爆裂、內芯爆出。二級缸至冷卻器間的補償器爆裂，鑄鐵管道爆裂，且此區段的油泥、結焦物等大量存在。廠(chǎng)房墻體上部隔斷墻大部分塌落。
 
    管網(wǎng)：從空壓機車(chē)間至用氣戶(hù)間約200m，Dg219mm管道三分之二出現接口開(kāi)焊，從支架上墜落地面。管道接口無(wú)坡口，焊縫高度3mm且部分焊肉與管道相熔不足。
 
    2、損壞狀態(tài)分析
 
    從損壞形態(tài)(a)分析，在空壓機車(chē)間內為爆炸源點(diǎn)。二級缸至后冷卻器為爆炸的區段和破壞形式，所以造成該區段設備的嚴重破損。爆炸沖擊波使廠(chǎng)房墻體強度薄弱的部分，受沖擊損壞塌落。
 
管網(wǎng)損壞是由于焊縫強度不足，受爆炸氣體沖擊波的波及造成焊口撕裂。另外加上管道在支架上固定不牢，管道多彎曲布置受力不均，造成管道受沖擊后彈起墜落。
 
    3、爆炸起因分析
 
    從現場(chǎng)油污、中冷卻器結焦物（34mm厚）、閥室（積油嚴重，局部油泥厚度達10mm）來(lái)看，說(shuō)明該空壓機注油器注油量大和定時(shí)排污不及時(shí)、檢修清炭不徹底，造成油泥、結焦、積炭量大。
 
    空壓機進(jìn)風(fēng)口設置于臨近化鐵車(chē)間，粉塵量大，易堵塞空氣濾清器，造成進(jìn)氣量小、排氣升溫高。另外，從結焦物的成分檢查證明有小顆粒狀灰塵，灰塵與潤滑油結合易生成油泥和結焦等，不利于壓縮空氣冷卻。結焦物和積炭會(huì )使排氣閥不嚴，產(chǎn)生漏氣造成排氣升溫，因而具有產(chǎn)生高溫的條件。
 
    該空壓機氣缸潤滑采用HS-13號壓縮機油，無(wú)油品合格證及化驗單。后經(jīng)油品化驗該油，機雜和灰份均超標，熱氧化安定性指標受條件所限沒(méi)有做。該油品與現今LDAB空氣壓縮機油相比，由于其生成積炭速度快已被淘汰，因而使用老牌號油品是積炭增多的原因之一。
 
    綜合起來(lái)，由于空壓機氣缸潤滑用油管理不規范，操作、檢修等問(wèn)題，造成空壓機積炭生成量大、排氣溫度高，在二級缸排氣閥處產(chǎn)生積炭和火點(diǎn)，潤滑油在高溫下熱氧化分解加劇，當產(chǎn)生的輕質(zhì)炭化氫和游離炭在壓縮空氣中達到爆炸界限時(shí)，而形成爆炸。所以說(shuō)積炭和局部過(guò)熱是產(chǎn)生爆炸的主要起因，運行人員發(fā)現異常不及時(shí)也是事故原因之一。
 
    四、結論
 
    本文對空壓機爆炸原因進(jìn)行分析，描述了燃燒爆炸發(fā)生的機理及預防措施。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。