空壓機是煤礦重要動力設(shè)備之一,專為各種風(fēng)動機械及風(fēng)動工具提供動力源,如風(fēng)鎬、風(fēng)鉆、混凝土噴射機、鍛釬機、空氣錘等。2005 年8 月29 日李村煤礦使用的活塞式4L -20/8 型空壓機發(fā)生了風(fēng)包爆炸事故。
        1 　空壓機風(fēng)包爆炸事故的原因分析
        1. 1 　風(fēng)包缺陷造成空壓機風(fēng)包爆炸的根本原因是風(fēng)包內(nèi)風(fēng)壓超過風(fēng)包的強度,礦用空壓機風(fēng)包的額定壓力一般為0. 8MPa。若風(fēng)包局部存在缺陷,如壁厚不均勻、存在氣孔和裂紋、材質(zhì)差、銹蝕嚴重等,則風(fēng)包強度已達不到標(biāo)準(zhǔn)的要求。盡管風(fēng)包仍在額定壓力下工作,可仍然會發(fā)生爆炸。
        1. 2 　風(fēng)包超壓風(fēng)包內(nèi)氣體額定壓力是由壓力調(diào)節(jié)器和安全閥來確定的。一旦出現(xiàn)故障,如壓力調(diào)節(jié)器操作失誤或其中的卸荷閥管道等零部件出現(xiàn)故障、安全閥失靈、風(fēng)包內(nèi)氣體壓力急劇上升,超過風(fēng)包的強度極限時,就會發(fā)生爆炸。
        1. 3 　積碳燃燒空壓機的氣缸、排氣管、閥門、風(fēng)包及分離器中,伴隨氣流的潤滑油,在熱空氣的作用下氧化而形成碳化物,這種碳化物逐漸增多就成為積碳,具有易燃性。它是由固態(tài)氧、碳氫化合物及雜質(zhì)(金屬粉末、碳渣、灰塵) 組成。積碳的形成除了與油的質(zhì)量不好、沒有定期清掃有關(guān)外,還與給油量過度、空氣過濾不好和高溫有關(guān)。積碳因機械沖擊、硬顆粒在運動時發(fā)生的沖擊以及靜電放電等產(chǎn)生的火花,或者因環(huán)境溫度及空壓機二級排氣溫度過高,達到自燃溫度,就會著火燃燒,使積碳中的油迅速汽化。當(dāng)產(chǎn)生可燃性碳化氫為主體的氣體在空氣中達到爆炸的濃度時,就使燃燒轉(zhuǎn)為爆炸。
        1. 4 　管道振動往復(fù)式空壓機由于吸排氣過程具有間歇性,因而管道內(nèi)氣流的壓力和速度呈脈動性和周期性變化。這種脈動氣流通過管道的彎管、閥門或異徑管時,會產(chǎn)生激振力,引起管路振動,脈動壓力的不均勻越大,振動也越大;輸送壓氣的壓力越高、管道的直徑越大,激振力也越大;脈動氣流引起管路振動的頻率,若與管道結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的固有頻率相同或相近,會引起管道機構(gòu)共振,即使激振力不大,管道的振動也會特別強烈。管道振動的結(jié)果是使管與管之間或管與風(fēng)包、閥門、冷卻器之間的連續(xù)部位經(jīng)受反復(fù)的振動應(yīng)力,使管路系統(tǒng)受到附加疲勞載荷,會出現(xiàn)松動以致開裂現(xiàn)象,輕則產(chǎn)生泄露,重則引起爆炸。
        2 　空壓機風(fēng)包爆炸事故的預(yù)防措施
        2. 1 　風(fēng)包缺陷的預(yù)防措施(1) 風(fēng)包是壓力容器之一,風(fēng)包的大修、改造必須按照壓力容器的管理辦法,只有持有許可證的單位才能進行,如無損檢測的合格證書等。(2) 風(fēng)包按照質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進行檢驗并定期清掃,不合標(biāo)準(zhǔn)堅決不用。新安裝或修理后的風(fēng)包必須進行有關(guān)的試驗。
        2. 2 　風(fēng)包超壓的預(yù)防措施(1) 設(shè)立風(fēng)包內(nèi)壓力保護裝置,一旦超壓能自動斷電。(2) 壓力調(diào)節(jié)器、安全閥必須經(jīng)過正確調(diào)整,保證靈活好用。(3) 操作維護人員必須按安全知識規(guī)程的有關(guān)規(guī)定對空壓機進行操作和維修。
        2. 3 　積碳的預(yù)防措施(1) 合理選用潤滑油,使其閃點、粘度、抗氧化能力及熱氧化安定性等性能符合規(guī)定。(2) 潤滑油用量要適當(dāng)。不要過量或不足,應(yīng)遵照設(shè)備技術(shù)文件執(zhí)行。(3) 控制排氣溫度。①加強空壓機冷卻系統(tǒng)的改造和管理,合理選用冷卻水水質(zhì)、及時清除冷卻器管壁和缸冷卻水腔壁的結(jié)垢,控制冷卻水的進出溫差不大于10 ℃; ②降低管路、風(fēng)包內(nèi)的氣體溫度并加強檢修、改造配件質(zhì)量,保證氣閥不漏氣,防止氣體循環(huán)壓縮,如配備后冷卻器; ③設(shè)立各級排氣溫度、風(fēng)包內(nèi)氣體溫度、泠卻水溫度的保護裝置,在超溫時能自動切斷電源。(4) 加強吸氣過濾,防止吸入的氣體灰塵多和含有硬顆粒;加強風(fēng)包的清掃,防止積碳層過厚;提高填料箱的密封作用,防止曲軸箱內(nèi)的機油漏入氣缸,進入風(fēng)包。
        2. 4 　管道振動的預(yù)防措施(1) 設(shè)計或安裝壓氣管道時,應(yīng)盡量減少彎管、閥門和異徑管,或者使彎曲的曲率半徑大一些,以減小激振力。(2) 對已經(jīng)產(chǎn)生振動的管道,要在距空氣壓縮機很近的地方加設(shè)緩沖器,風(fēng)包也是一種緩沖器。如容積不夠大,則應(yīng)適當(dāng)加大,以減小脈動壓力的不均勻度。(3) 如發(fā)現(xiàn)某段管道振動強烈,可用木楔卡緊管道的某