空气压缩机(以下简称空压机)的爆炸事故，近期在国内企业曾发生过数起，给企业造成较大的损失。在国外也有发生爆炸事故的统计。空压机按设备传动、结构形式分类，主要有往复式和回转式两大类。易出现故障和发生爆炸损坏的，主要体现在往复式空压机上。因此，对往复式空压机的防爆应当引起我们的重视。下面着重对往复式空压机爆炸产生原因及预防措施进行说明。

2?形成空压机爆炸的三要素

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.

2.1 积炭

据实验证明:排气阀上生成积炭的发热反应是在154℃—250℃范围的温度下发生的。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3?mm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。一般润滑油受热分解，可产生的轻质碳化氢在空气中的爆炸界.%:CH45—15C2H63—12.5C2H42.8—28.6C3H82.1—9.35C3H62—11.1等。

由此可以看出，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.

2.1.1?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，基础油好(如兰州、)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，所以选好压缩机油很重要.

2.1.2?空压机缸体注油器加油量的大小，直接导致积炭、油泥、油气的生成量，如40?m3二级压缩的空压机，标准规定一级缸注油12—18滴/min，二级缸注油12—15滴/，超过此规定过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。

2.1.3?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。

2.2 温度

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℃的50%发生爆炸，因而各国均规定排气温度不得超过150℃o?

2.2.1 进气量减少10%，则排气温度会上升20℃。因而要求进口要有足够的进气量。

2.2.2 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.

2.2.3 水冷量不足、结垢严重会造成压缩空气冷却不好，导致温升偏高。此点至关重要。

3.防爆措施

见于上述针对复式空压机爆炸三要素和起因的说明，可加强以下几方面的工作.

3.1 加强润滑理

为了控制积炭的生成速度，应选用基础油好，残炭值小；适宜的粘度(IsOVG68-100)；良好的抗热氧化安定性(康式残炭增值＜3%)；燃点高的润滑油。如：兰炼产I，DAB空气压缩机油。汽缸供油量不能太大，最大不得超过50g/m3，以防止油气量增大和结焦积炭增多。严禁开口储油方式，防止润滑油机杂超标堵塞注油器。另外，空压机油要有产品合格证和油品化验单。

3.2 加强设备检修维护管理

空压机各部件的状况，要定期验证，要制定完整的大中修计划，项目要具体，有验收标准。尤其是定期清炭工作要有专人负责验收。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600?h检查清扫排气阀，每4000?h换新排气阀。

3.3 加强操作管理

空压机可作为危险源点来对待，因此要求操作人员要经培训后持证上岗。操作人员在严格按操作规程操作的同时，要能够对一般空压机故障进行判定和处理。要求操作人员对空压机工作原理、爆炸起因、合理注油、定时排污、严格执行开停机制度等要有明确的认识.

3.4 提高空压机运行状态的监控能力

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℃。

4 典型案例分析

某企业空压机车间，一台L5。5—40/8空压机于2000年3月发生了爆炸事故。经现场调查统计，空压机供气系统主要损坏形态有:

(1) 空压车间:空压机二级缸下部缸体、基座爆裂，阀室爆出，后冷却器爆裂、内芯爆出。二级缸至冷却器间的补偿器爆裂，铸铁管道爆裂，且此区段的油泥、结焦物等大量存在。厂房墙体上部隔断墙大部分塌落.

(2) 管网:从空压机车间至用气户间约200m?,Dg219?mm管道三分之二出现接口开焊，从支架上坠落地面。管道接口无坡口，焊缝高度3?mm且部分焊肉与管道相熔不足。

4.1 损坏状态分析

4.1.1 从损坏形态(1)分析，在空压机车间内为爆炸源点。二级缸至后冷却器为爆炸的区段和破坏形式，所以造成该区段设备的严重破损。爆炸冲击波使厂房墙体强度薄弱的部分，受冲击损坏塌落。

4.1.2 管网损坏是由于焊缝强度不足，受爆炸气体冲击波的波及造成焊口撕裂。另外加上管道在支架上固定不牢，管道多弯曲布置受力不均，造成管道受冲击后弹起坠落。

4.2 爆炸起因分析

4.2.1 从现场油污、中冷却器结焦物(3—4?mm厚)、阀室(积油严重，局部油泥厚度达10?mm)来看，说明该空压机注油器注油量大和定时排污不及时、检修清炭不彻底，造成油泥、结焦、积炭量大。

4.2.2?空压机进风口设置于临近化铁车间，粉尘量大，易堵塞空气滤清器，造成进气量小、排气升温高。另外，从结焦物的成分检查证明有小颗粒状灰尘，灰尘与润滑油结合易生成油泥和结焦等，不利于压缩空气冷却。结焦物和积炭会使排气阀不严，产生漏气造成排气升温，因而具有产生高温的条件。

4.2.3 该空压机气缸润滑采用HS—13号压缩机油，无油品合格证及化验单。后经油品化验该油，机杂和灰份均超标，热氧化安定性指标受条件所限没有做。该油品与现今L—DAB空气压缩机油相比，由于其生成积炭速度快已被淘汰。因而使用老牌号油品是积炭增多的原因之一。

综合起来,由于空压机气缸润滑用理不规范，操作、检修等问题，造成空压机积炭生成量大、排气温度高，在二级缸排气阀处产生积炭和火点，润滑油在高温下热氧化分解加剧，当产生的轻质炭化氢和游离炭在压缩空气中达到爆炸界限时，而形成爆炸。所以说积炭和局部过热是产生爆炸的主要起因。运行人员发现异常不及时也是事故原因之一。

5 结论

根据空压机装置着火与爆炸原因的分析，最危险的因素是空压机油积碳沉淀的自燃。空压机油积碳沉淀物不仅可以促使可燃性混合物自燃，而且使油从沉淀物中蒸发，又不断形成可燃性的烃类混合物。因此使含有气、液两相空压机润滑油的压缩空气具有产生爆炸的条件。本文系浙江复盛空压机整理原创，想看更多文章请搜索浙江复盛空压机，转载时请保留此版权信息 

一、空压机油与着火爆炸问题 

          空压机油在空压机的气缸和管道装置内的动态特性，很大程度上取决于润滑油的质量。因此正确选择空压机润滑油对空压机的正常运转具有重要意义。 

      一味追求采用闪点高的空压机油是错误的，因为闪点与自燃温度彼此之间并无关系。压缩空气的温度通常不会高于180-200℃，在这样的条件下空压机油蒸汽或积碳沉淀物不一定会发生自燃。闪点决定于有爆炸危险的油蒸汽压力，即燃油的物理性质；燃油的着火和自燃温度则取决于它的热稳定性。对于化学结构相同的烃类，复杂分子物质的沸点高于简单分子物质，蒸汽压力则前者低于后者，或者说前者闪点高于后者。但是随着分子结构的复杂化，其热稳定性和燃温度均要降低。 

      闪点高的空压机油容易产生较多的积碳，闪点较低时不仅积碳少而且稳定。在难以预测空压机中润滑的动态特性和某种工艺工况下形成积碳的情况下，应特别注意使积碳层最小。因此不要使用闪点太高的空压机油。 

      根据对空压机油的氧化速率及化学成分的研究，环烷基油的积碳比常用的石蜡基油少。为了延缓氧化过程和减少积碳，在空压机油中增加抗氧化的添加剂是有效的。常用的抗氧化添加剂有酚类化合物和芳氨类有机硫化物等。 

      从形成油积碳沉淀的观点，空压机润滑油最本质的特性，是与馏分有关的蒸发性能和粘度。较好的空压机油不应含有低粘度及高粘度的宽馏分，而应是一种均质的窄馏分。因为气缸内的热作用非常强烈，所以希望注入气缸的润滑油在瞬间完成润滑气缸的摩擦表面后，迅速离开气缸。否则便会因温度的作用，使润滑油过度氧化，从而导致积碳的增加。这样就要求气缸内的润滑油迅速蒸发，并随气流一起带至空压机装置中的冷区。 

      在空气流中，空压机油的液体馏分移动过程及在该过程中的蒸发作用，均受到油的粘度影响。粘度越大，蒸发温度越高。换而言之，粘度越大，空压机油在空压机装置中的热区滞留时间越长，积碳沉淀物就越多。 

二、防止着火与爆炸的措施 

      彻底解决空压机中空压机油的安全问题，是完全消除系统内的可燃物质，即采用无油润滑空压机。由于受到成本、使用寿命及运转可*性的，在某些使用场合使用无油润滑空压机既不经济也不合理。在有油润滑的空压机中如何解决润滑油的安全问题，这就必须寻找另外的途径。 

      对于气缸采用空压机油润滑的压缩机装置中，保证其安全运转的措施是： 

      （1）改善空压机油的物理化学性质 

      在保证气缸与活塞组件正常的摩擦与磨损的条件下，即使闪点低一点也要使用热稳定性较好和粘度较低的空压机油。 

      在空压机油的炼制过程中，因保证油中具有适量的沥青芳香族组分，以防止空压机油的氧化。 

      在空压机油中加入防止氧化和积碳沉淀的添加剂。 

      （2）改善油的工作条件 

      应尽可能地降低压缩机气缸中的工作温度，高温对空压机油作用的区域和时间。 

      采用高质量的空压机油，工作温度不高于150℃或者低于空压机油闪点28℃时，可以认为能保证空压机的安全运转。但气缸温度并不能保证绝对安全，这是因为即使对同样的空压机，在正常温度下也有可能出现局部过热。在一定条件，油积碳沉淀物吸收空压机油后发生的氧化反应属于放热反应。其本身就成为温度升高的燃烧源，并且与气缸内的温度无直接关系。 

   避免空压机油在压缩空气流通区域内的聚集非常重要。如果积碳和铁锈浸入空压机油，则会强烈地阻止空压机油的流通。用不锈钢材料或者管道内表面涂以特殊涂层，管道的热区就难以形成油积碳沉淀物。 

   正常选择空压机油耗量，能大大减少油积碳沉淀物。据有关资料表明如果空压机油的耗量减少一半，油积碳沉淀物就可以降至原来的1/20-1/30。一般说来空压机制造厂规定的气缸润滑油耗量均偏高，所以在通常情况下可以通过运转试验来确定空压机油的耗量。 

   为减少管道内的油积碳沉淀物，冷却器应尽量*近气缸安装。在空压机后面应考虑设置高效的油气分离器。在压缩空气管路系统中，应避免促使油蒸汽或积碳聚集的结构缺陷，如容器中的死区、盲管及管道直径的突然变化处。 

   （3）排除油积碳沉淀物 

   完全避免油的氧化和分解是不可能的。因此应适时和定期地清除压缩空气系统中的老化的润滑油及其分解物。容器进行吹除时，除吹除油水乳浊液或压缩冷凝液外，另一个作用是对容器的死区进行通风净化。 

   我国《固定式空气压缩机安全规则和操作规程》规定：有油润滑空压机的任何积碳应定期予以有效清除。对于一般动力用空压机，检查和清除的次数，应使积碳层厚度不超过3mm为准。这个厚度被认为是安全的厚度。 

   （4）防止形成油与空气混合物的爆炸浓度 

   为了使压缩气流能有效地带走油积碳沉淀物，从安全角度，应正确选择压缩机装置中各个区段的气流速度。据瑞典Atlas Copco 公司的研究：当空气流速超过8m/s时，油沿排气管内壁移动较快。该公司在设计压缩机冷却器时，空气流速大约10m/s。 

   空压机空运转或进行其它方式的排气量调节时，减低排气量的调节时间不应太长，因为此时的供油量将相对急剧增加，从而导致混合物爆炸组分的浓度提高。 

   （5）消除燃烧源 

   为了避免静电积聚引起火花，空压机装置应接地，这在移动式空压机装置中应特别注意。撞击和零件非正常咬死，都可能引起高温，因此不允许容器和管道零件有松动现象，不允许出现曲轴箱内的运动部件非正常摩擦和咬死。不应采用可燃的密封材料。 

   消除引起压缩空气温度升高的故障。如气阀漏气，双作用或级差式气缸中通过活塞环的漏气，都会造成级进气温度的提高，从而使排气温度相应增加。切断进气进行气量调节时，会使气缸内的压缩终了温度急剧增加，因此调节的时间不宜太长。 

   当然应特别注意的是清除油积碳沉淀物，因为它本身就是氧化放热反应而自燃的燃烧源。 

   （6）喷液冷却 

   在压缩机气缸或进气管道中喷水，利用蒸发的作用，大幅度地降低压缩机气缸内的温度及排气管道内的温度，使积碳沉淀物的数量大为减少，而且在这种条件下形成的油积碳沉淀物结构松软，在气流脉动下易剥落并被气流带走。据有关试验表明，甚至只要定期喷水，亦能获得相当满意的效果。国外在大约在40年前就进行过该课题的研究，在增加压缩空气系统安全性的前提下既能降低排气温度又能减少压缩耗功。

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