一、空气压缩机爆炸与防爆措施
(1)空气压缩机爆炸的原因
往复式空压机易发生爆炸损坏的事故。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、沥青和其他一些化合物。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–积炭。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。
根据空压机的工作特性,把空气经过一级或二级以上压缩,制成压缩空气。缸体和活塞需要润滑油润滑必然会生成积炭,空气压缩会大幅升温,空气中含有氧气,这样就形成了空压机爆炸的三要素:积炭、温度、空气。
据实验证明:排气阀上生成积炭的发热反应是在154~250℃范围下发生的。其过程为雾状或粘在金属表面上的润滑油,在高温高压下,尤其是在有金属接触的条件下,迅速被空气氧化,生成氧化聚合物(胶质油泥等)。沉积物在金属表面上,继续受热作用,发生热分解脱氢反应,而形成氢质类的积炭。积炭厚度到了3mm以上时,就会有自燃的危险。另外,积炭影响其散热效率,蓄积热量而形成火点,一部分润滑油粘在积炭火点上,被蒸发和分解,产生裂化轻质炭化氢和游离炭,当和高温高压空气混合,达到爆炸极限时即发生爆炸。可以看出,积炭和局部过热是爆炸的主要起因,而碳化氢气体与空气的混合物气体是爆炸的主要介质。
积炭产生量的大小与润滑油的氧化安定性、加油量、润滑油质量及检修有关。
空压机活塞润滑所需的润滑油是在精制基础油的基础上添加各种添加剂制成。其基础油的好坏直接影响残炭量的大小,基础油抗热氧化安定性好,残炭值就小,润滑油生成积炭的速度就低,不易形成大量积炭。
空压机缸体注油器加油量的大小,也直接导致积炭、油泥、油气的生成量。如超过规定量的润滑油,就会吸附在凹陷处和管道壁上,生成油泥和积炭,只有一部分随压缩气体排出。
检修不及时、清炭效果不好,也是促使积炭累计生成量大的原因。据调查,中间冷却箱、后冷却器及管道是不易清炭的部位,此处一般生成积炭,油泥的量也较大。
压缩气体温度升高是促使爆炸的一个重要条件,据统计,空气压缩机超过170℃时,50%发生爆炸,因而各国均规定排气温度不得超过150℃。进气量减少10%,则排气温度会上升20℃,因而要求进口有足够的进气量。排气阀积炭引起阀漏气,也会造成排气升温。如700 kPa的压缩机正常排气温度为130℃,而阀漏气时会产生270℃温度,很容易发生爆炸事故。水冷量不足、结垢严重会造成压缩空气冷却不好,也导致温升偏高。
(2)预防空气压缩机爆炸的主要措施
为了控制积炭的生成速度,要使用残炭值小、黏度适宜、抗热氧化安定性良好、燃点高的润滑油。气缸供油量不能太大,以防止油气量增大和结焦积炭增多。严禁开口储油方式,防止润滑油机械杂质超标堵塞注油器。严格控制排气温度,双缸不得超过160℃。使用的油品闪点不低于215℃,经化验合格的压缩机油,不得与其他润滑油混杂存放。经常清洗排气阀和阀室,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。
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气缸后,不但会造成气缸镜面和活塞杆的磨损,同时由于气缸内的高温,杂质和油混合物易黏附在气阀、气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要进行清洗。
空压机各部件的状况,要定期验证。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。
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℃。
二、压缩机油乳化原因及对策
(1)压缩机油乳化原因
在润滑油使用过程中,大多数品种只允许有痕迹水分。因为水可以使润滑油乳化、促进油品的氧化及加剧低分子有机酸对机械的腐蚀,影响油品低温流动性,使润滑油的闪点、黏度降低。润滑油乳化的原因是润滑油中含有水分,将油和水搅拌就会乳化。
压缩机密封不严,造成介质泄漏,极易破坏油品性能。若空压机气阀关不严,使低压安全阀喷风,含一定水分的润滑油则会乳化。
因空压机的活塞环断裂,磨耗大,与槽间隙过大,气缸内壁磨损等,造成活塞与气缸气密性不良时,会从气缸窜出热气。气缸中的压力空气最高温度可达190℃以上,容易使油老化,品质变差,而对油的抗乳化性也构成影响。
空压机冷却器的主要作用是将低压气缸送过来的压缩空气冷却,再向高压气缸输送,在冷却过程中,气体中的水蒸气也随着凝析,极易积水。而冷却器的排水阀不开启,或开启时机不对,均会在空压机停止泵风时,使水气向气缸弥漫,造成水分侵人曲轴的润滑油中。
曲轴箱通气孔在空压机曲轴转动时,提供透气的通道,避免曲轴箱内背压。但同时,也给空气中的水分进人曲轴箱提供了便利。
空压机的空气滤尘器采用油浸式网状滤芯,主要是对大气中的泥沙和尘埃进行过滤,而对水气却不能除去。所以,在春夏季节,特别是梅雨和回潮天气,空气湿度大,水气甚至是雨水都可以通过滤尘器和通气孔直接进人曲轴箱,使润滑油加快乳化。
(2)预防措施
及时拆检空压机出风管路逆止阀,加强对空压机出风管路逆止阀的检查,发现逆止阀关不严,要及时更换。每次小修,要求拆检逆止阀,清洗阀芯,吹扫阀体及风管,清除异物,确保逆止阀作用良好。
加强空压机气阀和气缸的检查。在检修中加强空压机气阀、气缸套、活塞和活塞环的检查。在一个中修期内的小修中,更换一次高压气缸的气阀。特别是在打风时出现异常声音、打风速度慢、出风温度偏高、冷却器上的低压安全阀喷风等异常情况时,应及时停止空压机的工作,对气阀、气缸套、活塞连杆组、曲轴、润滑油泵等部位进行全面检查和处理。
安装空压机自动排水阀。在空压机冷却器安装排除内部凝结水分的自动排水阀。在运用中,应加强排水阀的检查,避免堵塞或开关不灵活。
更换润滑油。为延长用油时间,对已严重乳化的润滑油补加部分新油,认为新油可以弥补旧油的变质部分。实际上这样做是不科学的。因为新旧油混用并非单纯混合,旧油中的氧化物与新油反应,影响新油性能,盲目补油有时反而会使新油变质更快。因此,对已严重乳化的润滑油必须全部更换处理。
三、离心式压缩机轴承温度高的原因及处理方法
(1)离心式压缩机轴承温度高的原因
离心式压缩机轴承温度高主要有供油系统的原因和机器和轴承本身的原因两个方面。
在供油系统方面,由于润滑油量不足或中断,将会引起轴承温度升高,使轴承产生咬合,严重的使巴氏合金熔化。造成油量不足或中断的原因可能是:主油泵损坏而辅助油泵又未能及时投入供油;供油系统管路及联接法兰漏油或破裂,油管路堵塞;油箱中油位过低,使油泵吸油量不足或者吸不上油来。润滑油不清洁,含有沙粒杂质等异物,带入轴承后使轴瓦刮伤,甚至使轴承温度升高而引起巴氏合金熔化。应对油箱中油进行循环过滤,滤掉油中杂质,清洗检查供油管线上油过滤器,必要时更换新滤芯,提高滤油效果。因润滑油冷却器工作失常,进油温度过高,油的黏度下降,轴承的热量不能及时被带走,会使轴瓦内不能形成良好的润滑油膜。此时应加大冷却水量,若油冷器结垢或堵塞,要进行除垢、疏通,提高冷却效果。润滑油中含水,降低了油的润滑性能,影响了压力油膜的形成。应用分离机对油箱中油进行油水分离,分离出油中水分。
在机器和轴承方面,压缩机转子由于不平衡引起的轴承振动过大,使轴瓦磨损。应对转子作动平衡,减小不平衡量。轴承安装不符合要求,例如止推轴承的轴承座歪斜,会使止推轴承瓦块负荷不均,承载的瓦块温度会升高,将大大减少轴承的承载能力,很可能引起止推轴承的损坏。轴瓦的巴氏合金浇铸质量不合格,巴氏合金可能有脱落、裂纹、砂眼等缺陷,含有铁屑、沙粒等杂质。轴承结构不合理,轴瓦处于超负荷运行,轴瓦和轴承无法形成液体摩擦。压缩机平衡盘密封、级间密封齿损坏或隔板漏气,使转子轴向受力增大,止推轴承负荷增加。
(2)离心式压缩机轴承温度高的处理方法
轴承的正常运转不仅取决于轴承结构本身、制造安装和检修的质量,而且还取决于压缩机运行情况的变化和供油系统的工作情况。所以,在检修时,必须严格遵守检修工艺标准的规定,保证质量。在运行中应该特别注意监视轴瓦温度、润滑油温度、轴向位移以及供油系统的工作是否正常、轴承的振动是否过大和有无异音等。如有异常,应立即分析判断,采取有效措施,进行处理,避免事故发生。
四、压缩机油压低原因分析
压缩机的润滑系统是保证压缩机能够正常可靠运行所必不可少的部分。油泵出口的润滑油压力必须保证在适宜的范围。当油压过高供油量大于摩擦面间最大通过量时,破坏了油膜,使压力无限升高,并导致破坏事故。当油压力过低时,供油量不足,各摩擦面无油膜或油膜厚度不够而发生抱瓦等事故,大小头瓦处得不到及时的供油造成干磨发热而发生事故。
(1)运动部件的间隙偏大
运动部件的间隙过大,将会增加油压的泄露量使压力下降。这里所说的运动部件的间隙主要指大头瓦与曲轴之间的间隙,小头瓦与十字头销之间的间隙以及十字头滑块与十字头滑道之间的间隙。
(2)润滑油变质
润滑油的黏度过低也是影响润滑油油压低的重要因素之一,而润滑油在使用过程中往往会因为一些原因导致油品变质,黏度下降。气封泄露,凝缩油进入油箱,导致油品黏度降低。油箱内进水导致润滑油乳化,影响润滑油的质量,影响油压。
(3)冷油器冷却效果不好
润滑油在整个润滑过程中经过不断的摩擦温度会逐渐升高,这样就会引起油温太高,从而使油的黏度降低,油压降低。
(4)油泵故障
压缩机采用的油泵是齿轮泵,靠工作容积的扩大和缩小来实现吸油和排油。油泵齿轮磨损,间隙过大,工作效率差。当齿轮油泵的侧盖间隙或齿周间隙过大时,或齿牙经磨损后间隙增大时,就会形成油液在泵内短路回流,油压不够。油泵轴头的密封橡胶圈损坏,也会导致密封失败,油泵打出的油将会通过泵轴周围的间隙泄露出来,增加泄露点,从而使油的压力降低。
(5)过滤网过脏或管线堵塞
由于设备的长期运行,润滑油将会逐渐变脏,这样很有可能引起过滤器内的过滤网上附着大量杂物,过滤网变脏,此时未作相应清洗保养将导致堵塞,从而使机油供油不足,导致油压降低。处理方法是对过滤网定期进行清洗。