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對(duì)于空氣壓縮機(jī)的防爆技術(shù)概述，下面的文章先對(duì)空氣壓縮機(jī)進(jìn)行了概述，然后講述了空壓機(jī)爆炸的三要素，詳細(xì)對(duì)其進(jìn)行了描述，最后通過一案例來講解了下應(yīng)該如何來防爆。
1 概述
空氣壓縮機(jī)(以下簡稱空壓機(jī))的爆炸事故，近期在國內(nèi)企業(yè)曾發(fā)生過數(shù)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(tǒng)計(jì)�？諌簷C(jī)按設(shè)備傳動(dòng)、結(jié)構(gòu)形式分類，主要有往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式兩大類。易出現(xiàn)故障和發(fā)生爆炸損壞的，主要體現(xiàn)在往復(fù)式空壓機(jī)上。因此，對(duì)往復(fù)式空壓機(jī)的防爆應(yīng)當(dāng)引起我們的重視。下面著重對(duì)往復(fù)式空壓機(jī)爆炸產(chǎn)生原因及預(yù)防措施進(jìn)行說明。
2 形成空壓機(jī)爆炸的三要素
根據(jù)空壓機(jī)的工作特性，把空氣經(jīng)過一級(jí)或二級(jí)以上壓縮，制成壓縮空氣。缸體和活塞需要潤滑油潤滑必然會(huì)生成積炭，空氣壓縮會(huì)大幅升溫，空氣中含有氧氣，這樣就形成了空壓機(jī)爆炸的三要素:積炭、溫度、空氣。
2.1 積炭
據(jù)實(shí)驗(yàn)證明:排氣閥上生成積炭的發(fā)熱反應(yīng)是在154℃—250℃范圍的溫度下發(fā)生的。其過程為霧狀或粘在金屬表面上的潤滑油，在高溫高壓下，尤其是在有金屬接觸的條件下，迅速被空氣氧化，生成氧化聚合物(膠質(zhì)油泥等)，沉積在金屬表面上，繼續(xù)受熱作用，發(fā)生熱分解脫氫反應(yīng)，而形成氫質(zhì)類的積炭。積炭厚度到了3
mm以上時(shí)，就會(huì)有自燃的危險(xiǎn)。另外，積炭影響其散熱效率，蓄積熱量而形成火點(diǎn)，一部分潤滑油粘
在積炭火點(diǎn)上，被蒸發(fā)和分解，產(chǎn)生裂化輕質(zhì)炭化氫和游離炭，當(dāng)和高溫高壓空氣混合，達(dá)到爆炸極限時(shí)即發(fā)生爆炸。一般潤滑油受熱分解，可產(chǎn)生的輕質(zhì)碳化氫在空氣中的爆炸界限，%:CH45—15
C2H63—12.5C2H42.8—28.6C3H82.1—9.35C3H62—11.1等。
由此可以看出，積炭和局部過熱是爆炸的主要起因，而碳化氫氣體與空氣的混合物氣體是爆炸的主要介質(zhì)。
積炭產(chǎn)生量的大小與潤滑油的氧化安定性、加油量、潤滑油質(zhì)量及檢修有關(guān)。
2.1.1
空壓機(jī)活塞潤滑所需的潤滑油是在精制基礎(chǔ)油的基礎(chǔ)上添加各種添加劑制成。其基礎(chǔ)油的好壞直接影響殘?zhí)苛康拇笮�，基礎(chǔ)油好(如蘭州、新疆)抗熱氧化安定性好，殘?zhí)恐稻托�，潤滑油生成積炭的速度就低，不易形成大量積炭，所以選好壓縮機(jī)油很重要。
2.1.2 空壓機(jī)缸體注油器加油量的大小，直接導(dǎo)致積炭、油泥、油氣的生成量，如40
m3二級(jí)壓縮的空壓機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定一級(jí)缸注油12—18滴/min，二級(jí)缸注油12—15滴/，超過此規(guī)定過量的潤滑油就會(huì)吸附在凹陷處和管道壁上，生成油泥和積炭，只有一部分隨壓縮氣體排出。
2.1.3
檢修不及時(shí)、清炭效果不好，也是促使積炭累計(jì)生成量大的原因。據(jù)調(diào)查，中間冷卻箱、后冷卻器及管道是不易清炭的部位，此處一般生成積炭，油泥的量也較大。
2.2 溫度
壓縮氣體溫度升高是促使爆炸的一個(gè)重要條件，據(jù)統(tǒng)計(jì)空氣壓縮機(jī)超過170℃的50%發(fā)生爆炸，因而各國均規(guī)定排氣溫度不得超過150℃o
2.2.1 進(jìn)氣量減少10%，則排氣溫度會(huì)上升20℃。因而要求進(jìn)口要有足夠的進(jìn)氣量。
2.2.2 排氣閥積炭引起閥漏氣，也會(huì)造成排氣升溫。如:700
kPa的壓縮機(jī)正常排氣溫度為130℃，而閥漏氣時(shí)會(huì)產(chǎn)生270℃溫度，很容易發(fā)生爆炸事故。
2.2.3 水冷量不足、結(jié)垢嚴(yán)重會(huì)造成壓縮空氣冷卻不好，導(dǎo)致溫升偏高。此點(diǎn)至關(guān)重要。
3.防爆措施
見于上述針對(duì)復(fù)式空壓機(jī)爆炸三要素和起因的說明，可加強(qiáng)以下幾方面的工作。
3.1 加強(qiáng)潤滑油管理
為了控制積炭的生成速度，應(yīng)選用基礎(chǔ)油好，殘?zhí)恐敌。贿m宜的粘度(IsOVG68-100)；良好的抗熱氧化安定性(康式殘?zhí)吭鲋担?%)；燃點(diǎn)高的潤滑油。如：蘭煉產(chǎn)I，DAB空氣壓縮機(jī)油。汽缸供油量不能太大，更大不得超過50g/m3，以防止油氣量增大和結(jié)焦積炭增多。嚴(yán)禁開口儲(chǔ)油方式，防止?jié)櫥蜋C(jī)雜超標(biāo)堵塞注油器。另外，空壓機(jī)油要有產(chǎn)品合格證和油品化驗(yàn)單。
3.2 加強(qiáng)設(shè)備檢修維護(hù)管理
空壓機(jī)各部件的狀況，要定期驗(yàn)證，要制定完整的大中修計(jì)劃，項(xiàng)目要具體，有驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。尤其是定期清炭工作要有專人負(fù)責(zé)驗(yàn)收。吸氣口不應(yīng)設(shè)在室內(nèi)，并保證規(guī)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(qiáng)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50℃。定期清除壓縮機(jī)內(nèi)部積炭，一般每600
h檢查清掃排氣閥，每4000 h換新排氣閥。
3.3 加強(qiáng)操作管理
空壓機(jī)可作為危險(xiǎn)源點(diǎn)來對(duì)待，因此要求操作人員要經(jīng)培訓(xùn)后持證上崗。操作人員在嚴(yán)格按操作規(guī)程操作的同時(shí)，要能夠?qū)σ话憧諌簷C(jī)故障進(jìn)行判定和處理。要求操作人員對(duì)空壓機(jī)工作原理、爆炸起因、合理注油、定時(shí)排污、嚴(yán)格執(zhí)行開停機(jī)制度等要有明確的認(rèn)識(shí)。
3.4 提高空壓機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控能力
在保證空壓機(jī)空氣冷卻、溫度壓力儀表顯示、安全閥等基本安全設(shè)施的基礎(chǔ)上，還應(yīng)在排氣閥出口管線接連處，裝自動(dòng)溫度報(bào)警器，嚴(yán)格控制溫度不超過規(guī)定的150℃。
4 典型案例分析
某企業(yè)空壓機(jī)車間，一臺(tái)L5。5—40/8空壓機(jī)于2000年3月發(fā)生了爆炸事故。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查統(tǒng)計(jì)，空壓機(jī)供氣系統(tǒng)主要損壞形態(tài)有:
(1)
空壓車間:空壓機(jī)二級(jí)缸下部缸體、基座爆裂，閥室爆出，后冷卻器爆裂、內(nèi)芯爆出。二級(jí)缸至冷卻器間的補(bǔ)償器爆裂，鑄鐵管道爆裂，且此區(qū)段的油泥、結(jié)焦物等大量存在。廠房墻體上部隔斷墻大部分塌落。
(2) 管網(wǎng):從空壓機(jī)車間至用氣戶間約200m ,Dg219 mm管道三分之二出現(xiàn)接口開焊，從支架上墜落地面。管道接口無坡口，焊縫高度3
mm且部分焊肉與管道相熔不足。
4.1 損壞狀態(tài)分析
4.1.1
從損壞形態(tài)(1)分析，在空壓機(jī)車間內(nèi)為爆炸源點(diǎn)。二級(jí)缸至后冷卻器為爆炸的區(qū)段和破壞形式，所以造成該區(qū)段設(shè)備的嚴(yán)重破損。爆炸沖擊波使廠房墻體強(qiáng)度薄弱的部分，受沖擊損壞塌落。
4.1.2
管網(wǎng)損壞是由于焊縫強(qiáng)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。
4.2 爆炸起因分析
4.2.1 從現(xiàn)場油污、中冷卻器結(jié)焦物(3—4 mm厚)、閥室(積油嚴(yán)重，局部油泥厚度達(dá)10
mm)來看，說明該空壓機(jī)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(jié)焦、積炭量大。
4.2.2
空壓機(jī)進(jìn)風(fēng)口設(shè)置于臨近化鐵車間，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(jié)焦物的成分檢查證明有小顆粒狀灰塵，灰塵與潤滑油結(jié)合易生成油泥和結(jié)焦等，不利于壓縮空氣冷卻。結(jié)焦物和積炭會(huì)使排氣閥不嚴(yán)，產(chǎn)生漏氣造成排氣升溫，因而具有產(chǎn)生高溫的條件。
4.2.3
該空壓機(jī)氣缸潤滑采用HS—13號(hào)壓縮機(jī)油，無油品合格證及化驗(yàn)單。后經(jīng)油品化驗(yàn)該油，機(jī)雜和灰份均超標(biāo)，熱氧化安定性指標(biāo)受條件所限沒有做。該油品與現(xiàn)今L—DAB空氣壓縮機(jī)油相比，由于其生成積炭速度快已被淘汰。因而使用老牌號(hào)油品是積炭增多的原因之一。
綜合起來，由于空壓機(jī)氣缸潤滑用油管理不規(guī)范，操作、檢修等問題，造成空壓機(jī)積炭生成量大、排氣溫度高，在二級(jí)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(dāng)產(chǎn)生的輕質(zhì)炭化氫和游離炭在壓縮空氣中達(dá)到爆炸界限時(shí)，而形成爆炸。所以說積炭和局部過熱是產(chǎn)生爆炸的主要起因。運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)異常不及時(shí)也是事故原因之一。
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作者:德耐爾@德耐爾空壓機(jī) 空壓機(jī)修訂日期：2011-05-31
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