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空氣壓縮機常見產生爆炸原因及預防措施

人氣:818發表時間:2015-05-31【

1概述

空氣壓縮機(以下簡稱空壓機)的爆炸事故,近期在國內企業曾發生過數起,給企業造成較大的損失。在國外也有發生爆炸事故的統計??昭夠瓷璞復?、結構形式分類,主要有往復式和回轉式兩大類。易出現故障和發生爆炸損壞的,主要體現在往復式空壓機上。因此,對往復式空壓機的防爆應當引起我們的重視。下面著重對往復式空壓機爆炸產生原因及預防措施進行說明。

2形成空壓機爆炸的三要素

根據空壓機的工作特性,把空氣經過一級或二級以上壓縮,制成壓縮空氣。缸體和活塞需要潤滑油潤滑必然會生成積炭,空氣壓縮會大幅升溫,空氣中含有氧氣,這樣就形成了空壓機爆炸的三要素:積炭、溫度、空氣。

2.1積炭

據實驗證明:排氣閥上生成積炭的發熱反應是在154℃一250℃范圍的溫度下發生的。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(膠質油泥等),沉積在金屬表面上,繼續受熱作用,發生熱分解脫氫反應,而形成氫質類的積炭?;亢穸鵲攪?mm以上時,就會有自燃的危險。另外,積炭影響其散熱效率,蓄積熱量而形成火點,一部分潤滑油粘在積炭火點上,被蒸發和分解,產生裂化輕質炭化氫和游離炭,當和高溫高壓空氣混合,達到爆炸極限時即發生爆炸。一般潤滑油受熱分解,可產生的輕質碳化氫在空氣中的爆炸界限,%:CH4 5~15,C2H6 3~12.5, C3H8 2.1~9.35,C3H6 2~11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。

積炭產生量的大小與潤滑油的氧化安定性、加油量、潤滑油質量及檢修有關。

2.1.1空壓機活塞潤滑所需的潤滑油是在精制基礎油的基礎上添加各種添加劑制成。其基礎油的好壞直接影響殘炭量的大小,基礎油好(如蘭州、新疆)抗熱氧化安定性好,殘炭值就小,潤滑油生成積炭的速度就低,不易形成大量積炭,所以選好壓縮機油很重要。

2.1.2空壓機缸體注油器加油量的大小,直接導致積炭、油泥、油氣的生成量,如40m?二級壓縮的空壓機,標準規定一級缸注油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、清炭效果不好,也是促使積炭累計生成量大的原因。據調查,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重要條件,據統計空氣壓縮機超過170℃的50%發生爆炸,因而各國均規定排氣溫度不得超過150℃。

2.2.1進氣量減少10%,則排氣溫度會上升20℃。因而要求進口要有足夠的進氣量。

2.2.2排氣閥積炭引起閥漏氣,也會造成排氣升溫。如:700kPa的壓縮機正常排氣溫度為130℃,而閥漏氣時會產生270℃溫度,很容易發生爆炸事故。

2.2.3水冷量不足、結垢嚴重會造成壓縮空氣冷卻不好,導致溫升偏高。此點至關重要。

2.3空氣

由于壓縮工作介質是空氣,空氣中含有20%的氧氣。氧氣會促使潤滑油氧化分解,它是助燃、爆炸的基本元素。

3防爆措施

見于上述針對往復式空壓機爆炸三要素和起因的說明,可加強以下幾方面的工作。

3.1加強潤滑油管理

為了控制積炭的生成速度,應選用基礎油好,殘炭值小;適宜的粘度(ISOVG68一100);良好的抗熱氧化安定性(康式殘炭增值<3%);燃點高的潤滑油。如:蘭煉產L一DAB空氣壓縮機油。汽缸供油量不能太大,大不得超過50g/m?,以防止油氣量增大和結焦積炭增多。嚴禁開口儲油方式,防止潤滑油機雜超標堵塞注油器。另外,空壓機油要有產品合格證和油品化驗單。

3.2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氣量,造成排氣溫升高。加強水冷卻,保證冷卻槽進出口水溫差不高于10℃,即使夏季時冷卻槽出口水溫也不得超過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。

3.3加強操作管理

空壓機可作為危險源點來對待,因此要求操作人員要經培訓后持證上崗。操作人員在嚴格按操作規程操作的同時,要能夠對一般空壓機故障進行判定和處理。要求操作人員對空壓機工作原理、爆炸起因、合理注油、定時排污、嚴格執行開?;貧鵲紉忻魅返娜?

識。

3.4提高空壓機運行狀態的監控能力

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接連處,裝自動溫度報警器,嚴格控制溫度不超過規定的150℃。

4典型案例分析

某企業空壓機車間,一臺L5。5一40/8空壓機于2000年3月發生了爆炸事故。經現場調查統計,空壓機供氣系統主要損壞形態有:

(l)空壓車間: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。廠房墻體上部隔斷墻大部分塌落。

(2)管網:從空壓機車間至用氣戶間約200m,Dg219mm管道三分之二出現接口開焊,從支架上墜落地面。管道接口無坡口,焊縫高度3mm且部分焊肉與管道相熔不足。

4.1損壞狀態分析

4.1.1 從損壞形態(l)分析,在空壓機車間內為爆炸源點。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。爆炸沖擊波使廠房墻體強度薄弱的部分,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從現場油污、中冷卻器結焦物(3一4mm厚)、閥室(積油嚴重,局部油泥厚度達10mm)來看,說明該空壓機注油器注油量大和定時排污不及時、檢修清炭不徹底,造成油泥、結焦、積炭量大。

4.2.2空壓機進風口設置于臨近化鐵車間,粉塵量大,易堵塞空氣濾清器,造成進氣量小、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。結焦物和積炭會使排氣閥不嚴,產生漏氣造成排氣升溫,因而具有產生高溫的條件。

4.2.3該空壓機氣缸潤滑采用HS-13號壓縮機油,無油品合格證及化驗單。后經油品化驗該油,機雜和灰份均超標,熱氧化安定性指標受條件所限沒有做。該油品與現今L一DAB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,由于空壓機氣缸潤滑用油管理不規范,操作、檢修等問題,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生積炭和火點,潤滑油在高溫下熱氧化分解加劇,當產生的輕質炭化氫和游離炭在壓縮空氣中達到爆炸界限時,而形成爆炸。所以說積炭和局部過熱是產生爆炸的主要起因。運行人員發現異常不及時也是事故原因之一。

5結論

目前的往復式空壓機存在不可避免的三要素:積炭、溫度和空氣,具有爆炸的可行性。因而它要求對于空壓機的防爆工作落實到日常的綜合管理之中,防爆措施落實的明確、細致,空壓機的安全運行就有了切實的保證。對于企業今后的設備改造中,盡量選用無油往復式空壓機,從根源上可杜絕爆炸事故的發生。

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