技能培訓專題：礦用空壓機風包爆炸事故的原因分析及預防

1、礦用空壓機風包爆炸事故的原因分析及預防 空壓機是煤礦重要動力設(shè)備之一,是一種生產(chǎn)和輸送壓縮空氣的設(shè)備,廣泛應(yīng)用于各種風動機械及風動工具,如采掘工作面的風鎬、風鉆、鑿巖機、鑿巖臺車、風動裝巖機、混凝土噴射機;鑿井使用的氣動抓巖機、環(huán)形及傘形吊架;地面使用的鍛釬機、空氣錘等。目前煤礦使用的空壓機主要是活塞式4L 20/ 8 型和5L 40/ 8 型2種。近年來,礦用空壓機系統(tǒng)時常發(fā)生重大事故,如徐州某礦4 號機組曾發(fā)生2 級氣缸排氣閥室和2級活塞爆炸,國內(nèi)其他礦也曾發(fā)生風包爆炸、輸送管道爆炸及設(shè)備損壞等事故,造成人員傷亡、停工停產(chǎn)和巨大經(jīng)濟損失,因而正確識別空壓機的故障,分析原因,提出預防措施是非

2、常必要的。本文僅對其中的風包爆炸問題進行探討。1、空壓機風包爆炸事故的原因分析1.1風包缺陷 造成空壓機風包爆炸的根本原因是風包內(nèi)風壓超過風包的強度,目前礦用空壓機風包的風壓額定壓力一般為0、8 MPa。若風包局部存在缺陷,如壁厚不均勻、存在氣孔和裂紋、材質(zhì)差、銹蝕嚴重等,則風包強度已達不到標準的要求。盡管風包仍在額定壓力下工作,可仍然會發(fā)生爆炸。如某礦風包上蓋板因焊縫開裂發(fā)生爆炸事故。1.2風包超壓 風包內(nèi)氣體額定壓力是由壓力調(diào)節(jié)器和安全閥來確定的。一旦二者出現(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,風包內(nèi)氣體壓力急劇上升,超過風包的強度極限時,會發(fā)生爆炸。

3、如某礦因維修工操作失誤發(fā)生過風包爆炸事故。正常調(diào)節(jié)時,壓力調(diào)節(jié)器的手柄調(diào)節(jié)螺套所處的初始位置應(yīng)使彈簧處于松馳狀態(tài),然后開動空壓機,逐步旋轉(zhuǎn)手柄調(diào)節(jié)螺套,使彈簧逐步受到壓縮,這樣可保證不會超壓;但該礦維修工操作相反,調(diào)節(jié)時手柄調(diào)節(jié)螺套的位置使彈簧處于壓縮極限狀態(tài),開動空壓機后,處于全負荷狀態(tài),氣體壓力上升沒有限制,正好安全閥失靈,空壓機供氣系統(tǒng)對外不供氣,風包內(nèi)氣體壓力達1MPa 以上,造成風包爆炸。1.3積碳燃燒 空壓機的氣缸、排氣管、閥門、風包及分離器中,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

4、渣、灰塵)組成。積碳的形成除了與油的質(zhì)量不好、不定期清掃有關(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)境溫度及空壓二級排氣溫度過高,或者因其達到自燃溫度,就會著火燃燒,使積碳中的油迅速汽化。當產(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。氣體壓力時大時小,氣流速度時快時慢。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

5、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,會引起管道機械共振,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包、閥門、冷卻器之間的連續(xù)部位經(jīng)受反復的振動應(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,釀成事故。2、空壓機風包爆炸事故的預防措施2.1風包缺陷的預防措施(1) 風包是壓力容器之一,風包的大修、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) 風包按照質(zhì)量標準進行檢驗并定期清掃,不合標準堅決不用。新安裝或修理后的風

6、包必須進行有關(guān)的試驗。2.2風包超壓的預防措施(1) 設(shè)立風包內(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,保證靈活好使。(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。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。一是加強空壓機冷卻系統(tǒng)的改造和管理,如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;二是降低管路、風包內(nèi)的氣體溫度并加強檢修、改造配件質(zhì)量

7、,以保證氣閥不漏氣,防止氣體循環(huán)壓縮,如配備后冷卻器;三是設(shè)立各級排氣溫度、風包內(nèi)氣體溫度、冷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,進入風包。2.4管道振動的預防措施(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,風包雖然也是一種緩沖器。如容積不夠大,則應(yīng)適當加大,以減少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

8、管道的某一處;或增加某處管道的支承;或用重物壓緊管道的某一處。若發(fā)現(xiàn)振動明顯減小或消除,則說明原來的管道振動是管道的機械共振;若無效果則說明不是。(4) 為了防止每個風包的剩余脈動量在集管器內(nèi)有時會因曲拐相位相同而加強,可把集管器容積擴大。3、結(jié)語(1) 空壓機風包發(fā)生爆炸事故主要由于風包本身的缺陷。風包內(nèi)空氣超壓、積碳燃燒和管道振動造成。(2) 空壓機風包發(fā)生爆炸事故應(yīng)引起煤礦管理人員和工程技術(shù)人員的重視。根據(jù)自身空壓機系統(tǒng)的情況正確分析造成風包爆炸的因素。采取相應(yīng)的措施可避免此類事故的發(fā)生,確保礦井安全生產(chǎn)的順利進行。(3) 事故樹分析方法能直觀形象地說明風包爆炸的頂事故、一級事故、二級事

9、故、三級事故的相互關(guān)系及含有的因素。 附：煤礦安全規(guī)程第四百三十七條 空氣壓縮機必須有壓力表和安全閥。壓力表必須定期校準。安全閥和壓力調(diào)節(jié)器必須動作可靠，安全閥動作壓力不得超過額定壓力的1.1倍。使用潤滑油的空氣壓縮機必須裝設(shè)斷油保護裝置或斷油信號顯示裝置。冷水式空氣壓縮機必須裝設(shè)斷水保護裝置貨斷水信號顯示裝置。第四百三十八條 空氣壓縮機的排氣溫度單缸不得超過190、雙缸不得超過160。必須裝設(shè)溫度保護裝置，在超溫時能自動切斷電源?？諝鈮嚎s機吸氣口必須設(shè)置過濾裝置?？諝鈮嚎s機必須使用閃點不低于215壓縮機油。第四百三十九條 空氣壓縮機的風包，在地面應(yīng)設(shè)在室外陰涼處，在井下應(yīng)設(shè)在空氣流暢的地方。

10、在井下，固定式壓縮機和風包應(yīng)分別設(shè)置在2個硐室內(nèi)。風包內(nèi)的溫度應(yīng)保持在120以下，并裝有超溫保護裝置，在超溫時可自動切斷電源和報警。風包上必須裝有動作可靠的安全閥和放水閥，并有檢查孔。必須定期清楚風包內(nèi)的油垢。新安裝或檢修后的風包，應(yīng)用1.5倍空氣壓縮機工作壓力做水壓試驗。在風包出口管路上必須加裝釋壓閥，釋壓閥的口徑不得小于出風管路的直徑，釋放壓力應(yīng)為空氣壓縮機最高工作壓力的1.251.4倍。風包超溫保護裝置主要功能：1.數(shù)顯六路溫度測定值：本裝置可數(shù)顯風包溫度、一級缸溫度、二級缸溫度、潤滑油溫度、冷卻水進、出水溫度。測試精度為1；2.超溫報警功能：當測定的風包溫度、一級缸溫度、二級缸溫度、潤

11、滑油油溫、冷卻水進、出水溫度分別超過120、160、160、70、35、40時其對應(yīng)指示燈閃爍，聲光報警；3.超風壓保護功能：當風壓超過設(shè)定值，本裝置對應(yīng)指示燈閃爍，聲光報警；4.超油壓保護功能：當潤滑油超過設(shè)定值，本裝置對應(yīng)指示燈閃爍，聲光報警；5.超水壓保護功能：當水壓超過設(shè)定值時，本裝置對應(yīng)指示燈閃爍，聲光報警；6.油壓過低保護功能：當潤滑油低于設(shè)定值，本裝置對應(yīng)指示燈閃爍，聲光報警；7.斷水保護功能：本裝置共設(shè)三路斷水信號，當有開機信號25秒后，其中任一路斷水，其對應(yīng)指示燈閃爍，聲光報警；8.喇叭報警后輸出繼電器吸合，控制壓風機停機。釋壓閥：一、 用途：本釋壓閥用于地面或井下空氣壓縮機

12、系統(tǒng)中，安裝在風包出口管路正對氣流方向上，起保護作用。二、適用條件：各種規(guī)格的釋壓閥適用條件如下：表1型號工作壓力(Pa)環(huán)境溫度()適用的空壓機容量(m3/min)QHF-1007.34105(8kgf/cm2)-40120 10QHF-12520QHF-15040QHF-20060QHF-250100 三、規(guī)格與性能：表2型號工作壓力(Pa)釋放壓力(Pa)重量(kg)氣缸內(nèi)徑(mm)外形尺寸(mm)連接法蘭螺孔分布圓直徑(mm)QHF-1007.34105(8kgf/cm2)(1.030.049)(10.5kgf/cm2)16100215364180QHF-125211252454042

13、10QHF-15032150280454240QHF-20046200335546295QHF-25065205390613350四、 工作原理與結(jié)構(gòu)特征： 本釋壓閥由氣缸、活塞組、保護罩等組成(見圖1)、氣缸由左、右端法蘭及氣缸體組焊而成，為了增強耐磨性和防止生銹，氣缸內(nèi)表面鍍硬鉻?；钊M由卡板、O形密封圈、活塞、拉桿等組成?；钊M可從氣缸左端裝入并通過卡板對將活塞組固定在氣缸中，使之無法左右移動。保護罩由法蘭、簡體和擋蓋組焊而成。當釋壓閥釋壓時，保護罩可防止活塞飛出傷人，起安全保護作用。本釋壓閥安裝在空氣壓縮機系統(tǒng)中風包出口管路正對氣流方向上，當空壓機系統(tǒng)正常工作時，系統(tǒng)壓力0.785(8

14、kgf/cm2 )，在此壓力下，釋對閥正常工作。當風包因積炭著火或由于某種原因?qū)е嘛L包內(nèi)氣體爆炸時，系統(tǒng)內(nèi)溫度、壓力1、卡板 5、O形密封圈2、拉桿 6、保護罩3、氣缺 7、緩沖墊4、活塞瞬時升高，當壓力升至1.030.049MPa(10.50.5kgf/cm2)時，拉桿立即拉斷，釋壓閥釋壓，風 包及管路中的高溫、高壓氣體得以迅速釋放，從而起到緩解爆炸沖擊波，避免產(chǎn)生事故的作用。五、 安裝與調(diào)試：5.1釋壓閥安裝于空氣壓縮機中風包出口管路正對氣流向上，距風包出口彎頭部位30-40cm。釋壓閥與風包間需安裝閘閥。空氣壓縮機風包水平放置安裝時如圖2，空氣壓縮機風包安裝如圖3.釋壓閥安裝時應(yīng)注意一下幾點：5.1.1 釋壓閥釋壓方向不要向正對行人，設(shè)備及易損物件，防止釋壓閥釋壓時造成事故。5.1.2 釋壓閥活塞組在汽缸中的松緊程度應(yīng)適應(yīng)，應(yīng)不漏氣?；钊M的軸向拉力應(yīng)符合表3規(guī)定：規(guī)格活塞組的軸向拉力（kgf）QHF-100255QHF-125QHF-150QHF-2005.1.3 安裝前檢查拉桿，不應(yīng)有銹蝕，變形現(xiàn)象。5.1.4 安裝時，O形密封圈涂上防腐油。5.2 釋壓閥調(diào)整：5.2.1 釋壓閥安裝好以后，應(yīng)檢查汽缸活塞、法蘭連接處、管路等，不應(yīng)有漏氣現(xiàn)象。5.2.2 釋壓閥缸體和保護罩應(yīng)同心，保護罩內(nèi)孔不應(yīng)有毛刺、飛邊、臟物等，以免影響釋壓閥正常工作。5.2.3 保