1 概述

       空(kōng)氣壓縮機(以下簡稱空(kōng)壓機)的爆炸事故，近期在國內(nèi)企業曾發生(shēng)過數(shù)起，給企業造成較大(dà)的損失。在國外也有(yǒu)發生(shēng)爆炸事故的統計(jì)。空(kōng)壓機按設備傳動、結構形式分類，主要有(yǒu)往複式和(hé)回轉式兩大(dà)類。易出現故障和(hé)發生(shēng)爆炸損壞的，主要體(tǐ)現在往複式空(kōng)壓機上(shàng)。因此，對往複式空(kōng)壓機的防爆應當引起我們的重視(shì)。下面着重對往複式空(kōng)壓機爆炸産生(shēng)原因及預防措施進行(xíng)說明(míng)。

2 形成空(kōng)壓機爆炸的三要素

       根據空(kōng)壓機的工作(zuò)特性，把空(kōng)氣經過一級或二級以上(shàng)壓縮，制(zhì)成壓縮空(kōng)氣。缸體(tǐ)和(hé)活塞需要潤滑油潤滑必然會(huì)生(shēng)成積炭，空(kōng)氣壓縮會(huì)大(dà)幅升溫，空(kōng)氣中含有(yǒu)氧氣，這樣就形成了空(kōng)壓機爆炸的三要素:積炭、溫度、空(kōng)氣。

       2.1 積炭 據實驗證明(míng):排氣閥上(shàng)生(shēng)成積炭的發熱反應是在154℃—250℃範圍的溫度下發生(shēng)的。其過程為(wèi)霧狀或粘在金屬表面上(shàng)的潤滑油，在高(gāo)溫高(gāo)壓下，尤其是在有(yǒu)金屬接觸的條件下，迅速被空(kōng)氣氧化，生(shēng)成氧化聚合物(膠質油泥等)，沉積在金屬表面上(shàng)，繼續受熱作(zuò)用，發生(shēng)熱分解脫氫反應，而形成氫質類的積炭。積炭厚度到了3mm以上(shàng)時(shí)，就會(huì)有(yǒu)自燃的危險。另外，積炭影(yǐng)響其散熱效率，蓄積熱量而形成火(huǒ)點，一部分潤滑油粘 在積炭火(huǒ)點上(shàng)，被蒸發和(hé)分解，産生(shēng)裂化輕質炭化氫和(hé)遊離炭，當和(hé)高(gāo)溫高(gāo)壓空(kōng)氣混合，達到爆炸極限時(shí)即發生(shēng)爆炸。一般潤滑油受熱分解，可(kě)産生(shēng)的輕質碳化氫在空(kōng)氣中的爆炸界限，%:CH45—15 C2H63—12.5C2H42.8—28.6C3H82.1—9.35C3H62—11.1等。

       由此可(kě)以看出，積炭和(hé)局部過熱是爆炸的主要起因，而碳化氫氣體(tǐ)與空(kōng)氣的混合物氣體(tǐ)是爆炸的主要介質。 積炭産生(shēng)量的大(dà)小(xiǎo)與潤滑油的氧化安定性、加油量、潤滑油質量及檢修有(yǒu)關。

       2.1.1 空(kōng)壓機活塞潤滑所需的潤滑油是在精制(zhì)基礎油的基礎上(shàng)添加各種添加劑制(zhì)成。其基礎油的好壞直接影(yǐng)響殘炭量的大(dà)小(xiǎo)，基礎油好(如蘭州、新疆)抗熱氧化安定性好，殘炭值就小(xiǎo)，潤滑油生(shēng)成積炭的速度就低(dī)，不易形成大(dà)量積炭，所以選好壓縮機油很(hěn)重要。

       2.1.2 空(kōng)壓機缸體(tǐ)注油器(qì)加油量的大(dà)小(xiǎo)，直接導緻積炭、油泥、油氣的生(shēng)成量，如40 m3二級壓縮的空(kōng)壓機，标準規定一級缸注油12—18滴/min，二級缸注油12—15滴/，超過此規定過量的潤滑油就會(huì)吸附在凹陷處和(hé)管道(dào)壁上(shàng)，生(shēng)成油泥和(hé)積炭，隻有(yǒu)一部分随壓縮氣體(tǐ)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(shēng)成量大(dà)的原因。據調查，中間(jiān)冷卻箱、後冷卻器(qì)及管道(dào)是不易清炭的部位，此處一般生(shēng)成積炭，油泥的量也較大(dà)。

       2.2 溫度 壓縮氣體(tǐ)溫度升高(gāo)是促使爆炸的一個(gè)重要條件，據統計(jì)空(kōng)氣壓縮機超過170℃的50%發生(shēng)爆炸，因而各國均規定排氣溫度不得(de)超過150℃o 2.2.1 進氣量減少(shǎo)10%，則排氣溫度會(huì)上(shàng)升20℃。因而要求進口要有(yǒu)足夠的進氣量。

       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的壓縮機正常排氣溫度為(wèi)130℃，而閥漏氣時(shí)會(huì)産生(shēng)270℃溫度，很(hěn)容易發生(shēng)爆炸事故。

       2.2.3 水(shuǐ)冷量不足、結垢嚴重會(huì)造成壓縮空(kōng)氣冷卻不好，導緻溫升偏高(gāo)。此點至關重要。

3.防爆措施

       見于上(shàng)述針對複式空(kōng)壓機爆炸三要素和(hé)起因的說明(míng)，可(kě)加強以下幾方面的工作(zuò)。

       3.1 加強潤滑油管理(lǐ) 為(wèi)了控制(zhì)積炭的生(shēng)成速度，應選用基礎油好，殘炭值小(xiǎo)；适宜的粘度(IsOVG68-100)；良好的抗熱氧化安定性(康式殘炭增值＜3%)；燃點高(gāo)的潤滑油。如：蘭煉産I，DAB空(kōng)氣壓縮機油。汽缸供油量不能太大(dà)，最大(dà)不得(de)超過50g/m3，以防止油氣量增大(dà)和(hé)結焦積炭增多(duō)。嚴禁開(kāi)口儲油方式，防止潤滑油機雜超标堵塞注油器(qì)。另外，空(kōng)壓機油要有(yǒu)産品合格證和(hé)油品化驗單。

       3.2 加強設備檢修維護管理(lǐ) 空(kōng)壓機各部件的狀況，要定期驗證，要制(zhì)定完整的大(dà)中修計(jì)劃，項目要具體(tǐ)，有(yǒu)驗收标準。尤其是定期清炭工作(zuò)要有(yǒu)專人(rén)負責驗收。吸氣口不應設在室內(nèi)，并保證規定的吸入量，防止空(kōng)氣濾清器(qì)堵塞而減少(shǎo)進氣量，造成排氣溫升高(gāo)。加強水(shuǐ)冷卻，保證冷卻槽進出口水(shuǐ)溫差不高(gāo)于10℃，即使夏季時(shí)冷卻槽出口水(shuǐ)溫也不得(de)超過50℃。定期清除壓縮機內(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 加強操作(zuò)管理(lǐ) 空(kōng)壓機可(kě)作(zuò)為(wèi)危險源點來(lái)對待，因此要求操作(zuò)人(rén)員要經培訓後持證上(shàng)崗。操作(zuò)人(rén)員在嚴格按操作(zuò)規程操作(zuò)的同時(shí)，要能夠對一般空(kōng)壓機故障進行(xíng)判定和(hé)處理(lǐ)。要求操作(zuò)人(rén)員對空(kōng)壓機工作(zuò)原理(lǐ)、爆炸起因、合理(lǐ)注油、定時(shí)排污、嚴格執行(xíng)開(kāi)停機制(zhì)度等要有(yǒu)明(míng)确的認識。

       3.4 提高(gāo)空(kōng)壓機運行(xíng)狀态的監控能力 在保證空(kōng)壓機空(kōng)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(shàng)，還(hái)應在排氣閥出口管線接連處，裝自動溫度報警器(qì)，嚴格控制(zhì)溫度不超過規定的150℃。

4 典型案例分析

       某企業空(kōng)壓機車(chē)間(jiān)，一台L5。5—40/8空(kōng)壓機于2000年3月發生(shēng)了爆炸事故。經現場(chǎng)調查統計(jì)，空(kōng)壓機供氣系統主要損壞形态有(yǒu)：

       (1) 空(kōng)壓車(chē)間(jiān)：空(kōng)壓機二級缸下部缸體(tǐ)、基座爆裂，閥室爆出，後冷卻器(qì)爆裂、內(nèi)芯爆出。二級缸至冷卻器(qì)間(jiān)的補償器(qì)爆裂，鑄鐵(tiě)管道(dào)爆裂，且此區(qū)段的油泥、結焦物等大(dà)量存在。廠房(fáng)牆體(tǐ)上(shàng)部隔斷牆大(dà)部分塌落。

       (2) 管網：從空(kōng)壓機車(chē)間(jiān)至用氣戶間(jiān)約200m ,Dg219 mm管道(dào)三分之二出現接口開(kāi)焊，從支架上(shàng)墜落地面。管道(dào)接口無坡口，焊縫高(gāo)度3 mm且部分焊肉與管道(dào)相熔不足。

4.1 損壞狀态分析

       4.1.1 從損壞形态(1)分析，在空(kōng)壓機車(chē)間(jiān)內(nèi)為(wèi)爆炸源點。二級缸至後冷卻器(qì)為(wèi)爆炸的區(qū)段和(hé)破壞形式，所以造成該區(qū)段設備的嚴重破損。爆炸沖擊波使廠房(fáng)牆體(tǐ)強度薄弱的部分，受沖擊損壞塌落。

       4.1.2 管網損壞是由于焊縫強度不足，受爆炸氣體(tǐ)沖擊波的波及造成焊口撕裂。另外加上(shàng)管道(dào)在支架上(shàng)固定不牢，管道(dào)多(duō)彎曲布置受力不均，造成管道(dào)受沖擊後彈起墜落。

4.2 爆炸起因分析

       4.2.1 從現場(chǎng)油污、中冷卻器(qì)結焦物(3—4 mm厚)、閥室(積油嚴重，局部油泥厚度達10 mm)來(lái)看，說明(míng)該空(kōng)壓機注油器(qì)注油量大(dà)和(hé)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(dà)。

       4.2.2 空(kōng)壓機進風口設置于臨近化鐵(tiě)車(chē)間(jiān)，粉塵量大(dà)，易堵塞空(kōng)氣濾清器(qì)，造成進氣量小(xiǎo)、排氣升溫高(gāo)。另外，從結焦物的成分檢查證明(míng)有(yǒu)小(xiǎo)顆粒狀灰塵，灰塵與潤滑油結合易生(shēng)成油泥和(hé)結焦等，不利于壓縮空(kōng)氣冷卻。結焦物和(hé)積炭會(huì)使排氣閥不嚴，産生(shēng)漏氣造成排氣升溫，因而具有(yǒu)産生(shēng)高(gāo)溫的條件。

       4.2.3 該空(kōng)壓機氣缸潤滑采用HS—13号壓縮機油，無油品合格證及化驗單。後經油品化驗該油，機雜和(hé)灰份均超标，熱氧化安定性指标受條件所限沒有(yǒu)做(zuò)。該油品與現今L—DAB空(kōng)氣壓縮機油相比，由于其生(shēng)成積炭速度快已被淘汰。因而使用老牌号油品是積炭增多(duō)的原因之一。

       綜合起來(lái)，由于空(kōng)壓機氣缸潤滑用油管理(lǐ)不規範，操作(zuò)、檢修等問題，造成空(kōng)壓機積炭生(shēng)成量大(dà)、排氣溫度高(gāo)，在二級缸排氣閥處産生(shēng)積炭和(hé)火(huǒ)點，潤滑油在高(gāo)溫下熱氧化分解加劇(jù)，當産生(shēng)的輕質炭化氫和(hé)遊離炭在壓縮空(kōng)氣中達到爆炸界限時(shí)，而形成爆炸。所以說積炭和(hé)局部過熱是産生(shēng)爆炸的主要起因。運行(xíng)人(rén)員發現異常不及時(shí)也是事故原因之一。

5 結論

       目前的往複式空(kōng)壓機存在不可(kě)避免的三要素:積炭、溫度和(hé)空(kōng)氣，具有(yǒu)爆炸的可(kě)行(xíng)性。因而它要求對于空(kōng)壓機的防爆工作(zuò)落實到日常的綜合管理(lǐ)之中，防爆措施落實的明(míng)确、細緻，空(kōng)壓機的安全運行(xíng)就有(yǒu)了切實的保證。對于企業今後的設備改造中，盡量選用無油往複式空(kōng)壓機，從根源上(shàng)可(kě)杜絕爆炸事故的發生(shēng)。