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| 空气压缩机爆炸的原因分析及预防措施 |
空压机的爆炸事故，近期在国内企业曾发生过数起，给企业造成较大的损失，在国外也有发生爆炸事故的统计。2016年底了，美氟斯压缩机温馨提示您：切实保障空压机的安全运行，过一个平安年。
由于空气压缩机采用压缩机油作润滑油，压缩机油随压缩机压气过程，沿着整个排汽通道形成油沉积物，这个沉积物称之为积碳。它在一定条件下能发生自燃，从而导致空气压缩机装置爆炸。汽缸、汽阀室、管路、冷却器和储气罐等有积碳的地方都有可能发生爆炸。
一、空气压缩机爆炸原因分析
压缩机油在气缸内受高温高压作用，发生蒸发、分馏和氧化形成酸沥青和其它一些化合物。这些物质在缸体内形成变质的油雾，并和空气中的灰尘、磨损的金属粒混合在一起而加重。这些变质和加重的压缩机油被排出气缸后，就在排气通路经过的各个部位器壁上形成沉积物－积碳。正常情况下，所产生的热量被空气压缩机冷却系统带走，达到热平衡，不会产生自燃现象。当空气压缩机工作压力或温度急剧增高，沉积物达到一定厚度时，将打破散热平衡而造成沉积物自动加热，在排气系统内达到自燃，导致空气压缩机系统的爆炸。
诱发空气压缩机爆炸的主要因素
1) 若压缩空气的温度超过某一个极限值时，将会促成沉积物加速氧化自动加热，以致引起自燃。这个极限值是个变值，与沉积物的厚度密切相关。因此，促发空气压缩机爆炸的主要因素是空气压缩机的温度。
2) 沉积物的厚度直接影响其自燃温度极限值。也就是说，如果排气温度不增加而沉积物厚度不断增加，将会降低沉积物自燃温度界限而发生自燃。沉积物越厚，自燃极限温度越低；沉积物越薄，自燃极限温度越高。如沉积物的厚度为1mm时，极限自燃温度为160℃。因而，沉积物的厚度是促发空气压缩机爆炸的又一因素。一矿空压机几次发生的释压阀和后冷却器爆炸事故，经事后分析推算，中间冷却器爆炸点沉积物厚度大于2mm ，极限自燃温度在150℃。后风包爆炸点的沉积物厚度大于3mm ，极限自燃温度在115℃。
3) 当压缩空气的流速降低时，将会使这里的压缩空气温度升高，对于多台空气压缩机组成的压风系统，这种现象最容易发生。另外，压缩空气流速降低时也会使沉积物自燃温度界限下降。所以，二级排气缸至储气罐一段是最敏感地域，冷却器和储气罐最容易发生爆炸。如果排气总管内积碳相当厚，在空气压缩机停止运转或进行工况调节时，这时的流速突然下降或降至为零，极易发生沉积物自燃爆炸的危险。空气压缩机爆炸的时间最容易发生在矿井负荷降低的时间内。交接班时间是空气压缩机爆炸的危险时间段。
4) 由于吸入空气温度增加后，在压缩过程中产生大量过热水蒸气，疏松的沉积物大量吸附过热水蒸气并散出热量，使排气温度升高而造成沉积物自燃。雨天和雾天也易发生空气压缩机爆炸。
5)在空气压缩机开始卸荷的瞬间，二级吸气阀动作时间比一级吸气阀滞后1.5－2s，仍处在正常工作状态，造成二级排气温度急剧升高；当卸荷终了开始恢复正常工作时，被切断的这段空气受气缸与活塞加热，温度由常温升至150℃，吸入高温、空气其二级排气温度可达250℃。因此，频繁卸荷也可能促发空气压缩机爆炸。沉积物在自燃后产生大量的一氧化碳，当压缩空气中含有1.5% －7.5% 的一氧化碳即可发生爆炸。
二、预防空压机爆炸的措施
1、制度层面上
1.1 加强设备检修维护管理
空压机各部件的状况，要定期验证，要制定完整的大中修计划，项目要具体，有验收标准。尤其是定期清炭工作要有专人负责验收。吸气口不应设在室内，并保证规定的吸入量，防止空气滤清器堵塞而减少进气量，造成排气温升高。加强水冷却，保证冷却槽进出口水温差不高于10℃，即使夏季时冷却槽出口水温也不得超过50℃。定期清除压缩机内部积炭，一般每600h检查清扫排气阀，每4000h换新排气阀。
1.2 加强操作管理
空压机可作为危险源点来对待，因此要求操作人员要经培训后持证上岗。操作人员在严格按操作规程操作的同时，要能够对一般空压机故障进行判定和处理。要求操作人员对空压机工作原理、爆炸起因、合理注油、定时排污、严格执行开停机制度等要有明确的认识。
1.3 提高空压机运行状态的监控能力
在保证空压机空气冷却、温度压力仪表显示、安全阀等基本安全设施的基础上，还应在排气阀出口管线接连处，装自动温度报警器，严格控制温度不超过规定的150℃。
2、实际操作中，预防空气压缩机爆炸的主要措施：
2.1 防止产生积碳的措施
严格控制排气温度，双缸不得超过160℃。
使用闪点不低于215℃，经化验合格的压缩机油。压缩机油不得与其它润滑油混杂存放。
汽缸、吸排气阀不许使用普通机械油。
经常清洗排气阀和阀室。
以定期清理排气管路、冷却器芯子和后风包。
对每台空气压缩机的单位运行时间内耗油量进行记录、统计对耗油量异常增加要停机检查空压机的密封情况。
2.2 滤风器、冷却器和储气罐的安全使用
滤风器的功能是清除吸入空气中的灰尘和杂质。当含有灰尘和杂质的空气被吸入汽缸后，不但会造成汽缸镜面和活塞杆的磨损，同时由于汽缸内的高温，杂质和油混合物易粘附在气阀、汽缸壁和活塞槽中形成积垢，滞死活塞环。吸入空气温度每提高3℃，空气压缩机效率降低1% 。
通常在金属网滤风器上浸锭子油，当污浊空气通过时，灰尘和杂质经网的阻隔，油的吸附作用使之粘在铁丝网上。清洗滤网用1%－5% 的苛性钠溶液煮沸清洗。由于活塞式空气压缩机最后一级排气温度达140－160℃，在此温度下压缩空气中的油质、水分均为气态，气态的油带到风包和管路中将会形成易燃物，而水蒸气带到风包和管路中凝结成水造成水击，若后风包距离空气压缩机较近，温度不能有效降低，将会促进易燃物的自燃，加剧水冲击。
所有后冷却器可有效地保护风包。风包主要用来储存一定量的压缩空气，保持供气平衡，稳定压力波动，同时还可以除去压缩空气中的油、水。滤风器、冷却器和储气罐累计运行350－400h要进行清感洗。
2.3 防止空气压缩机爆炸的主要措施
储气罐的容积尽良小。
储气罐的安装应当避开共振点。
使用后冷却器，使储气罐的温度降知100－110℃，则沉积为自燃就可避免。
空压机织储气罐间的管路必须避免出现急剧扩张、突起部分。
使用合格的润滑油，司机应控制好耗油量。
经常清洗油水分离器，排法放油水分离器、储气罐、冷却器中的润滑油。
杜绝汽缸内串入机油。
吸入干净的冷空气。
冷却水压力在0.1－0.15MPa，温度不高于35℃，入水和回水温度在6－12℃。
使用软化处理水。无条件使用软化水时，要尽量少补充冷却水，做到冷却水循环使用不外流。
坚持使用超高温报警停机。
对滤风器、管路、风包、冷却器和管网水垢定期清洗。清洗工序为5% 苛性钠浸泡8小时，然后清水冲洗，最后高温干燥压风吹干。
定期检修整定安全保护装置，对一级排气安全阀定期卸下进行整定效验。
三、典型案例分析
1、案例：某企业空压机车间，一台L5.540/8空压机发生爆炸事故。经现场调查统计，空压机供气系统主要损坏形态有：
空压车间：空压机二级缸下部缸体、基座爆裂，阀室爆出，后冷却器爆裂、内芯爆出。二级缸至冷却器间的补偿器爆裂，铸铁管道爆裂，且此区段的油泥、结焦物等大量存在。厂房墙体上部隔断墙大部分塌落。
管网：从空压机车间至用气户间约200m，Dg219mm管道三分之二出现接口开焊，从支架上坠落地面。管道接口无坡口，焊缝高度3mm且部分焊肉与管道相熔不足。
2、损坏状态分析
从损坏形态(a)分析，在空压机车间内为爆炸源点。二级缸至后冷却器为爆炸的区段和破坏形式，所以造成该区段设备的严重破损。爆炸冲击波使厂房墙体强度薄弱的部分，受冲击损坏塌落。
管网损坏是由于焊缝强度不足，受爆炸气体冲击波的波及造成焊口撕裂。另外加上管道在支架上固定不牢，管道多弯曲布置受力不均，造成管道受冲击后弹起坠落。
3、爆炸起因分析
从现场油污、中冷却器结焦物（34mm厚）、阀室（积油严重，局部油泥厚度达10mm）来看，说明该空压机注油器注油量大和定时排污不及时、检修清炭不彻底，造成油泥、结焦、积炭量大。
空压机进风口设置于临近化铁车间，粉尘量大，易堵塞空气滤清器，造成进气量小、排气升温高。另外，从结焦物的成分检查证明有小颗粒状灰尘，灰尘与润滑油结合易生成油泥和结焦等，不利于压缩空气冷却。结焦物和积炭会使排气阀不严，产生漏气造成排气升温，因而具有产生高温的条件。
该空压机气缸润滑采用HS-13号压缩机油，无油品合格证及化验单。后经油品化验该油，机杂和灰份均超标，热氧化安定性指标受条件所限没有做。该油品与现今LDAB空气压缩机油相比，由于其生成积炭速度快已被淘汰，因而使用老牌号油品是积炭增多的原因之一。
综合起来，由于空压机气缸润滑用油管理不规范，操作、检修等问题，造成空压机积炭生成量大、排气温度高，在二级缸排气阀处产生积炭和火点，润滑油在高温下热氧化分解加剧，当产生的轻质炭化氢和游离炭在压缩空气中达到爆炸界限时，而形成爆炸。所以说积炭和局部过热是产生爆炸的主要起因，运行人员发现异常不及时也是事故原因之一。
四、结论
本文对空压机爆炸原因进行分析，描述了燃烧爆炸发生的机理及预防措施。这些措施对于改善空压机运行工况, 避免空压机燃烧爆炸起到相当大的作用。 |
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