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    空壓機爆炸的原因分析及如何避免

    作者:于朋  蘇健
    (沈陽遠大壓縮機股份有限公司,遼寧沈陽 1 1 0027)
    本文摘自: 《中國科技縱橫》 2014(2) 《空氣壓縮機爆炸的原因分析及如何避免》

    【摘 要】 從空氣壓縮機站工作安全角度,分析空壓機站爆炸與燃燒的原因,及導致燃燒物濃度增加的因素,提出避免火災爆炸事故的防范措施。
    【關鍵詞】 空壓機站 燃燒爆炸 防范措施

     


    1 前言

        石油、石化、 礦業、化工等工業部門都需要有一定壓力的空氣源,這些空氣源是由空氣壓縮機壓縮氣體建立的(簡稱空壓機站)。通常大家認為空氣是不可燃燒氣體,沒有燃燒爆炸的危險。但是每年幾乎都有空壓機站爆炸的例子。在此淺析空壓機站的爆炸原因,并提出對空壓機站如何避免爆炸提出建議。

    2 空壓機站爆炸誘因


        燃燒與爆炸有三個必要因素:可燃物、助燃劑、溫度達到燃點。也就是說這三個因素缺少任何一個,都可以有效避免空壓機站的爆炸與燃燒。下面分別就這三個因素來介紹。

    2.1 燃燒物

        有油潤滑或少油潤滑的壓縮機往往比無油潤滑的發生爆炸概率最大,
    其罪魁禍首就是油。活塞在快速往復運動的過程快速沖擊、摩擦潤滑油,使潤滑油形成微小顆粒的油霧,極少部分通過填料函導走,而絕大部分跟隨工藝氣(空氣)進入管道。含有油霧和油蒸氣的空氣在排氣管線中繼續向前運行。管路中的潤滑油被管道中的鐵銹和積碳吸附,潤滑油逐漸濃度變大沉淀,燃燒爆炸的可能性提高。
    使空氣中潤滑油濃度增加的因素:

    (1)一級填料刮油環性能失效。空氣壓縮機
    一級填料刮油環磨損嚴重,或因為其他因素失效,機身側的潤滑油也會進入氣缸,這就更加劇了危險性,這種情況應該特別注意,應當定期檢查填料刮油環并及時更換。另外一級氣缸蓋側作用時,軸側為負壓(低于大氣壓),這是如果填料的密封性不好,機身側的潤滑油會被吸入到氣缸內。

    (2)溫度。隨著溫度的增加,潤滑油蒸汽壓力很快增加,文獻 [4] 記載:當壓力為6 bar,溫度由40℃提高到80℃,油蒸氣的壓力增加40~100倍,當溫度由80℃升到160℃,壓縮機油的蒸汽壓力增加250~500倍,而
    溫度高于180℃,潤滑油的蒸氣壓力達到爆炸極限??諝鈮嚎s機如果沒有溫度自 動調節裝置,一旦冷卻水的冷卻效果下降,或其他因素導致含有潤滑油蒸氣的空氣溫度過高,排氣溫度將升高,短時間內達到200℃ ,達到爆炸極限。

    (3)壓縮機壓縮氣量減少。壓縮機的氣流有波動性,這時通常采用卸荷器作用(使吸氣閥一直打開),或者采用旁路卸荷來減少氣量。此時注油器正常注油,導致潤滑油蒸汽濃度增加。

    (4)局部油霧濃度過高。
    油霧的爆炸極限受溫度、壓力、流向、管徑、濃度的相關因素影響。如果油霧的蒸氣均勻的在管道氣中流動,油霧也不會達到爆炸極限。但是如冷卻器、分離器和不易流動的盲區、盲管會導致油霧濃度的積攢,這些地方的油霧濃度容易達到爆炸極限。

    2.2 助燃劑
        空氣中有20%的氧氣,這為爆炸提供了足夠的助燃劑。

    2.3 溫度達到燃點
        活塞往復運動產生大量的摩擦熱,和連續不斷的脈動沖擊。高流速的氣體和容器管道壁的摩擦也會產生高壓靜電,當靜電釋放時可能會產生火花。同時氣體經過銳利部分的摩擦可能會產生很多熱量,局部溫度可能瞬間過高。

    3 空壓機站燃燒爆炸的防范措施

    3.1 選用無油潤滑空壓機


        需要購置空壓機站時,
    盡量使用無油潤滑空壓機,最大限度減少油霧源。傳統觀念認為無油潤滑空壓機比有油潤滑價格昂貴,但是有油潤滑的空壓機每年要用大量的潤滑油,同時清理冷卻器、分離器等盲區的工作量巨大,如果忽略清理可能導致爆炸。從上面的物資損耗、人力成本、爆炸危險綜合來看,選擇無油潤滑的空壓機也是合理的。

    3.2 空壓機應設置后冷卻器和分離器

        有的空壓機站可能考慮成本的原因,沒有
    設置后冷卻器和分離器,可能認為壓縮的空氣沒有溫度和油量的限制,也可能認為管路長能起到降溫的作用。但是事實上,較長的管線恰恰造成積碳,容易達到爆炸極限,所以設置后冷卻器和分離器是必要的。

    3.3 注意潤滑油的種類

        選擇合適的潤滑油也是必要的。
    閃點較低的潤滑油比閃點高的潤滑油更穩定。(閃點:物質在大氣壓下蒸發成氣的的壓力。)閃點越高的油積碳越多,而閃點越低的物體積碳越少。因此應選用閃點低的潤滑油。

    3.4 注意選擇耗油量

        注油量的選用也是考究的,
    過多的注油量會產生更多的積碳。壓縮機廠提出的注油量通常比較實際需要的略大,實際的耗油量需要試驗所得。通常認為, 注油量減少一半, 積碳的數量將減少數十倍。注油量控制不好,導致積碳增加,這往往與設備操作人員對定額耗油量的問題理解不足有關。另外也應盡量減少使用容易積碳的結構,如盲管、盲區、氣囊、通徑由小突然變大的管件。

    3.5 減少燃燒源

       
    為避免靜電,壓縮機設備應接地。壓縮機附屬設備如閥門等不應突然開啟或關閉,防止產生電火花。避免管道容器等松動,脈動撞擊也可能產生電火花。尤為重要的是,大多壓縮機工藝氣出口都設有止回閥,應盡量避免使用升降式止回閥(重力試),這種止回閥靠閥瓣自 身重力下降,與閥座撞擊時很容易產生火花,而不斷的撞擊就更危險了。推薦使用氣閥式止回閥,閥片通常用聚四氟乙烯(PEEK),這種結構沖擊力小,閥片重量輕,不易產生火花。

    3.6 合理選用材料

        在工藝氣管路中避免使用
    鋁、銅、鋅等材料,因為鋁、銅、鋅容易形成催化劑,使潤滑油加快氧化。
     

    參考文獻:
    [1 ]Ⅱ·N伏羅巴伊,A·A沙列 諾夫著,揚紹佩,盒光熹等譯《提高話塞式壓縮機的可靠性與 經濟性》[M][蘇].
    [2] “活塞式壓縮機設計”編寫組, 《活塞式壓縮機設計》[M].北京:機械工業出版社,1 974.
    [3]劉振聲譯. 《空氣壓縮機的火災鬻炸問題探討》[M ]. 安生工學,1 976.
    [4]Lahner K, Olverbrancb, Ol dampf durck MdF1 m pI.Ⅱ ,ktbei~igeldlhlten[J],1996,1 7(9):9-1 2.
    [5]Tettmar B Willson M, contamiation of compressed Air byLubricating Oil,The ENGineer [M],1 967,April 28:625—627.
    [6]Thoenes H.W.Brand—undExplo sionsgexahren durch Verdichtermilalgea chimerren Druckraumen.technische aberwachung.1 964,b.s.

     


     

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