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    1 前言空壓機是煤礦重要動力設備之一,是一種生產和輸送壓縮空氣的設備,廣泛應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1 。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,國內其他礦也曾發(fā)生風包爆炸、輸送管道爆炸及設備損壞等事故,造成人員傷亡、停工停產和巨大

2、經濟損失,因而正確識別空壓機的故障,分析原因,提出預防措施是非常必要的。本文僅對其中的風包爆炸問題進行探討。2 空壓機風包爆炸事故的原因分析2.1 風包缺陷造成空壓機風包爆炸的根本原因是風包內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018 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。2.2 風包超壓風包內氣體額定壓力是由壓力調節(jié)器和安全閥來確定的。一旦二者出現(xiàn)故障,如壓力調節(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

3、失靈,風包內氣體壓力急劇上升,超過風包的強度極限時,會發(fā)生爆炸。如某礦因維修工操作失誤發(fā)生過風包爆炸事故。正常調節(jié)時,壓力調節(jié)器的手柄調節(jié)螺套所處的初始位置應使彈簧處于松馳狀態(tài),然后開動空壓機,逐步旋轉手柄調節(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,調節(jié)時手柄調節(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,風包內氣體壓力達1 MPa 以上,造成風包爆炸。2.3 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

4、成為積碳,具有易燃性。它是由固態(tài)氧、碳氫化合物及雜質(金屬粉末、碳渣、灰塵) 組成。積碳的形成除了與油的質量不好、不定期清掃有關外,還與給油量過度、空氣過濾不好和高溫有關。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,就使燃燒轉為爆炸。2.4 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,會產生激振

5、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,若與管道結構系統(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)部位經受反復的振動應力,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,輕則產生泄露,重則引起爆炸,釀成事故。3 空壓機風包爆炸事故的預防措施3.1 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

6、包按照質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包必須進行有關的試驗。3.2 風包超壓的預防措施(1) 設立風包內壓力保護裝置,一旦超壓能自動斷電。(2) 壓力調節(jié)器、安全閥必須經過正確調整,保證靈活好使。(3) 操作維護人員必須按煤礦安全規(guī)程的有關規(guī)定對空壓機進行操作和維修。3.3 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3 。不要過量或不足,應遵照設備技術文件執(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、及時清除冷卻器管壁和缸冷卻水腔壁的結垢,控制冷卻

7、水的進出溫差不大于10 ;二是降低管路、風包內的氣體溫度并加強檢修、改造配件質量,以保證氣閥不漏氣,防止氣體循環(huán)壓縮,如配備后冷卻器;三是設立各級排氣溫度、風包內氣體溫度、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,防止曲軸箱內的機油漏入氣缸,進入風包。3.4 管道振動的預防措施(1) 設計或安裝壓氣管道時,應盡量減少彎管、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) 對已經產生振動的管道,要在距空氣壓縮機很近的地方加設緩沖器,風包雖然也是一種緩沖器。如容積不夠大,則應適當加大,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有時會因曲拐相位相同而加強,可把集管器容積擴大。4 結語(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)生爆炸事故應引起煤礦管理人員和