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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。空壓機(jī)按設(shè)備傳動、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。
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?？諝庵泻醒鯕猓@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)實驗證明：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3mm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(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：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(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（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40m3二級壓縮的空壓機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定一級缸注油12～18滴/min，二級缸注油12～15滴/。超過此規(guī)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(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重要條件，據(jù)統(tǒng)計空氣壓縮機(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℃。
2.2.1進(jìn)氣量減少10%，則排氣溫度會上升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，也會造成排氣升溫。如：700kPa的壓縮機(jī)正常排氣溫度為130℃，而閥漏氣時會產(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)重會造成壓縮空氣冷卻不好，導(dǎo)致溫升偏高，此點至關(guān)重要。
2.3空氣
由于壓縮工作介質(zhì)是空氣，空氣中含有20%的氧氣。氧氣會促使?jié)櫥脱趸纸?，它是助燃、爆炸的基本元素?/span>
防爆措施
鑒于上述針對往復(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?；適宜的粘度（ISOVG68100）；良好的抗熱氧化安定性（康式殘?zhí)吭鲋?lt;3%）；燃點高的潤滑油。如：蘭煉產(chǎn)LDAB空氣壓縮機(jī)油。汽缸供油量不能太大，最大不得超過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，要定期驗證，要制定完整的大中修計劃，項目要具體，有驗收標(biāo)準(zhǔn)。尤其是定期清炭工作要有專人負(fù)責(zé)驗收。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600h檢查清掃排氣閥，每4000h換新排氣閥。
3.3 加強(qiáng)操作管理
空壓機(jī)可作為危險源點來對待，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，要能夠?qū)σ话憧諌簷C(jī)故障進(jìn)行判定和處理。要求操作人員對空壓機(jī)工作原理、爆炸起因、合理注油、定時排污、嚴(yán)格執(zhí)行開停機(jī)制度等要有明確的認(rèn)識。
3.4 提高空壓機(jī)運行狀態(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，裝自動溫度報警器，嚴(yán)格控制溫度不超過規(guī)定的150℃。
典型案例分析
某企業(yè)空壓機(jī)車間，一臺L5.540/8空壓機(jī)發(fā)生爆炸事故。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查統(tǒng)計，空壓機(jī)供氣系統(tǒng)主要損壞形態(tài)有：
(l)空壓車間：空壓機(jī)二級缸下部缸體、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，Dg219mm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3mm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)(l)分析，在空壓機(jī)車間內(nèi)為爆炸源點。二級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（34mm厚）、閥室（積油嚴(yán)重，局部油泥厚度達(dá)10mm）來看，說明該空壓機(jī)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(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號壓縮機(jī)油，無油品合格證及化驗單。后經(jīng)油品化驗該油，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LDAB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，在二級缸排氣閥處產(chǎn)生積炭和火點，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，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，運行人員發(fā)現(xiàn)異常不及時也是事故原因之一。
結(jié)論
目前的往復(fù)式空壓機(jī)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(jī)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(xì)致，空壓機(jī)的安全運行就有了切實的保證。對于企業(yè)今后的設(shè)備改造，盡量選用無油往復(fù)式空壓機(jī)，從根源上杜絕爆炸事故的發(fā)生。