礦用空壓機(jī)風(fēng)包爆炸事故的原因分析及預(yù)防

1、礦用空壓機(jī)風(fēng)包爆炸事故的原因分析及預(yù)防    1 前言空壓機(jī)是煤礦重要?jiǎng)恿υO(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(fēng)動(dòng)機(jī)械及風(fēng)動(dòng)工具,如采掘工作面的風(fēng)鎬、風(fēng)鉆、鑿巖機(jī)、鑿巖臺(tái)車、風(fēng)動(dòng)裝巖機(jī)、混凝土噴射機(jī);鑿井使用的氣動(dòng)抓巖機(jī)、環(huán)形及傘形吊架;地面使用的鍛釬機(jī)、空氣錘等1 。目前煤礦使用的空壓機(jī)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(jī)系統(tǒng)時(shí)常發(fā)生重大事故,如徐州某礦4 號(hào)機(jī)組曾發(fā)生2 級(jí)氣缸排氣閥室和2 級(jí)活塞爆炸,國內(nèi)其他礦也曾發(fā)生風(fēng)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

2、經(jīng)濟(jì)損失,因而正確識(shí)別空壓機(jī)的故障,分析原因,提出預(yù)防措施是非常必要的。本文僅對其中的風(fēng)包爆炸問題進(jìn)行探討。2 空壓機(jī)風(fēng)包爆炸事故的原因分析2.1 風(fēng)包缺陷造成空壓機(jī)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(qiáng)度,目前礦用空壓機(jī)風(fēng)包的風(fēng)壓額定壓力一般為018 MPa 。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(yán)重等,則風(fēng)包強(qiáng)度已達(dá)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(huì)發(fā)生爆炸。如某礦風(fēng)包上蓋板因焊縫開裂發(fā)生爆炸事故。2.2 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

3、失靈,風(fēng)包內(nèi)氣體壓力急劇上升,超過風(fēng)包的強(qiáng)度極限時(shí),會(huì)發(fā)生爆炸。如某礦因維修工操作失誤發(fā)生過風(fēng)包爆炸事故。正常調(diào)節(jié)時(shí),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(dòng)空壓機(jī),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(huì)超壓;但該礦維修工操作相反,調(diào)節(jié)時(shí)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(dòng)空壓機(jī)后,處于全負(fù)荷狀態(tài),氣體壓力上升沒有限制,正好安全閥失靈,空壓機(jī)供氣系統(tǒng)對外不供氣,風(fēng)包內(nèi)氣體壓力達(dá)1 MPa 以上,造成風(fēng)包爆炸。2.3 積碳燃燒空壓機(jī)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

4、成為積碳,具有易燃性。它是由固態(tài)氧、碳?xì)浠衔锛半s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、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(jī)械沖擊、硬顆粒在運(yùn)動(dòng)時(shí)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(jí)排氣溫度過高,或者因其達(dá)到自燃溫度,就會(huì)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(dá)到爆炸的濃度時(shí),就使燃燒轉(zhuǎn)為爆炸。2.4 管道振動(dòng)往復(fù)式空壓機(jī)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(dòng)性和周期性變化。氣體壓力時(shí)大時(shí)小,氣流速度時(shí)快時(shí)慢。這種脈動(dòng)氣流通過管道的彎管、閥門或異徑管時(shí),會(huì)產(chǎn)生激振

5、力,引起管路振動(dòng),脈動(dòng)壓力的不均勻越大,振動(dòng)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(dòng)氣流引起管路振動(dòng)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(huì)引起管道機(jī)械共振,即使激振力不大,管道的振動(dòng)也會(huì)特別強(qiáng)烈。管道振動(dòng)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(dòng)應(yīng)力,使管路系統(tǒng)受到附加疲勞載荷,會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)以致開裂現(xiàn)象,輕則產(chǎn)生泄露,重則引起爆炸,釀成事故。3 空壓機(jī)風(fēng)包爆炸事故的預(yù)防措施3.1 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(jìn)行,如無損檢測的合格證書等。(2) 風(fēng)

6、包按照質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)并定期清掃,不合標(biāo)準(zhǔn)堅(jiān)決不用。新安裝或修理后的風(fēng)包必須進(jìn)行有關(guān)的試驗(yàn)。3.2 風(fēng)包超壓的預(yù)防措施(1) 設(shè)立風(fēng)包內(nèi)壓力保護(hù)裝置,一旦超壓能自動(dòng)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(hù)人員必須按煤礦安全規(guī)程的有關(guān)規(guī)定對空壓機(jī)進(jìn)行操作和維修。3.3 積碳的預(yù)防措施(1) 合理選用潤滑油,使其閃點(diǎn)、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)3 。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(qiáng)空壓機(jī)冷卻系統(tǒng)的改造和管理,如合理選用冷卻水水質(zhì)、及時(shí)清除冷卻器管壁和缸冷卻水腔壁的結(jié)垢,控制冷卻

7、水的進(jìn)出溫差不大于10 ;二是降低管路、風(fēng)包內(nèi)的氣體溫度并加強(qiáng)檢修、改造配件質(zhì)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(shè)立各級(jí)排氣溫度、風(fēng)包內(nèi)氣體溫度、冷卻水溫度的保護(hù)裝置,在超溫時(shí)能自動(dòng)切斷電源。(4) 加強(qiáng)吸氣過濾,防止吸入的氣體灰塵多和含有硬顆粒;加強(qiáng)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(jī)油漏入氣缸,進(jìn)入風(fēng)包。3.4 管道振動(dòng)的預(yù)防措施(1) 設(shè)計(jì)或安裝壓氣管道時(shí),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(dòng)的管道,要在距空氣壓縮機(jī)很近的地方加設(shè)緩沖器,風(fēng)包雖然也是一種緩沖器。如容積不夠大,則應(yīng)適當(dāng)加大,以減少脈動(dòng)壓力的不均勻度。(3) 如發(fā)現(xiàn)某段管道振動(dòng)強(qiáng)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(dòng)明顯減小或消除,則說明原來的管道振動(dòng)是管道的機(jī)械共振;若無效果則說明不是。(4) 為了防止每個(gè)風(fēng)包的剩余脈動(dòng)量在集管器內(nèi)有時(shí)會(huì)因曲拐相位相同而加強(qiáng),可把集管器容積擴(kuò)大。4 結(jié)語(1) 空壓機(jī)風(fēng)包發(fā)生爆炸事故主要由于風(fēng)包本身的缺陷。風(fēng)包內(nèi)空氣超壓、積碳燃燒和管道振動(dòng)造成。(2) 空壓機(jī)風(fēng)包發(fā)生爆炸事故應(yīng)引起煤礦管理人員和