空壓機(jī)安全運(yùn)行的技術(shù)保障

1、空壓機(jī)安全運(yùn)行的技術(shù)保障空壓機(jī)擔(dān)負(fù)著全礦風(fēng)動(dòng)機(jī)械的動(dòng)力供給任務(wù)，同時(shí)它又是一種能耗較 大的設(shè)備。但是，在空壓機(jī)的運(yùn)行過程中，往往由于冷卻換熱效果不 好，導(dǎo)致空壓機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)間較短，機(jī)器停車與啟動(dòng)頻繁，無法達(dá)到 高效安全運(yùn)行的要求。近年來，隨著煤礦生產(chǎn)任務(wù)的加重以及空壓機(jī) 服務(wù)年限的延長，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# 機(jī)組的H級氣缸排氣室爆炸、恩口煤礦一號井的空壓機(jī)積碳爆炸事故 等，造成人員傷亡及重大經(jīng)濟(jì)損失。1 空壓機(jī)故障原因分析1.1 故障類型空壓機(jī)主要有以下 6 種故障類型： 排氣量不足； 壓力不正常； 不能啟動(dòng)； 溫度異常； 燃燒； 爆炸。其中第 、 種情 況是由于零

2、件磨損導(dǎo)致空壓機(jī)各配合間隙的變化而引起的。第 種情 況主要是由于空壓機(jī)的監(jiān)探裝置失靈而引起的。第 種情況主要是冷 卻系統(tǒng)故障導(dǎo)致的， 而溫度異常又是引起機(jī)組燃燒或爆炸的直接原因。 本文將 、 、3 種情況綜合在一起加以討論。1.2 故障原因 引起空壓機(jī)故障的原因很多，既有設(shè)計(jì)制造上的原因，也有操作維護(hù) 及管理上的原因。本文將著重討論引起空壓機(jī)溫度異常、燃燒及爆炸 的原因。1.2.1 空氣進(jìn)入冷卻系統(tǒng)空氣進(jìn)入冷卻系統(tǒng)將引起空壓機(jī)故障。空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)若有空氣串入冷 卻水系統(tǒng)中，將使空壓機(jī)因冷卻不良，溫度升高而引發(fā)事故。1.2.2 冷卻系統(tǒng)結(jié)垢冷卻系統(tǒng)結(jié)垢將引起空壓機(jī)故障。冷卻系統(tǒng)結(jié)垢，使冷卻水不能有

3、效 地與氣缸進(jìn)行換熱，導(dǎo)致氣缸運(yùn)行溫度升高而引發(fā)事故。據(jù)調(diào)查，造 成空壓機(jī)冷卻效果不好的原因，一是冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)存在著設(shè)計(jì)制造 的缺陷； 二是冷卻水質(zhì)差， 硬度高且存在雜質(zhì)， 結(jié)垢也是不可避免的 這是因?yàn)槔鋮s水在運(yùn)行過程中，當(dāng)經(jīng)過換熱器時(shí)，重碳酸根分解失去 平衡，碳酸根離子濃度增加，與水中鈣離子生成碳酸鈣。碳酸鈣的溶 解度較低，在設(shè)備受熱表面沉積，形成水垢。由于水垢的導(dǎo)熱系數(shù)低 （僅為鋼材的 4.0%左右），隨著垢層的加厚，冷 卻水管的水流通徑變小，造成空壓機(jī)冷卻水與氣缸體之間的換熱效率 大大降低，進(jìn)一步加劇垢層的生長。而空壓機(jī)冷卻系統(tǒng)一旦結(jié)垢將會(huì) 嚴(yán)重威脅空壓機(jī)的安全運(yùn)行，首先，垢層部分會(huì)形

4、成貧氧區(qū)，與冷卻 系統(tǒng)中的金屬產(chǎn)生氧濃差電池效應(yīng)，引起電化學(xué)腐蝕；其次，垢層內(nèi) 部造成嫌氧條件， 給硫酸鹽還原菌創(chuàng)造生長條件， 并加速垢層的生長 垢層的存在將影響空壓機(jī)效率的提高，造成空壓機(jī)能耗的增加，嚴(yán)重 者將引起空壓機(jī)著火、爆炸等重大事故，造成人員傷亡及巨大經(jīng)濟(jì)損 失。1.2.3 機(jī)組系統(tǒng)積碳機(jī)組系統(tǒng)積碳將引起空壓機(jī)故障。維護(hù)良好的空壓機(jī)組只形成輕微的 積碳，輕微的積碳不會(huì)影響空壓機(jī)的安全運(yùn)行。嚴(yán)重的積碳在高溫狀 態(tài)下將導(dǎo)致空壓機(jī)著火燃燒，甚至爆炸。積碳的形成主要與以下因素 有關(guān)。1）機(jī)房附近空氣不干凈和空氣過濾不合要求2）潤滑油供給過量，則易形成積碳。3）供氣系統(tǒng)存在鐵或氧化微粒等催化劑

5、，加速潤滑油的氧化。（4）空壓機(jī)在運(yùn)行過程的污水污油沉積在后冷卻器及儲(chǔ)氣罐底部，由 于排放不及時(shí)，污油被高溫蒸發(fā)，也易形成積碳。（5）冷卻系統(tǒng)工作異常，冷卻管路、冷卻器、氣缸水套結(jié)垢，冷卻效 果差，氣缸高溫運(yùn)行引起潤滑油溫度過高，形成積碳。由于積碳本身易燃易爆，此時(shí)若遇積碳自燃、油質(zhì)劣化閃點(diǎn)降低、排氣管或氣缸等溫度過高或受機(jī)械沖擊、氣流中硬質(zhì)顆粒在運(yùn)動(dòng)中沖擊 或碰撞、靜電積聚等，都能引起空壓機(jī)系統(tǒng)燃燒，甚至爆炸。2 技術(shù)措施2.1 避免空氣進(jìn)入冷卻系統(tǒng)為防止空氣進(jìn)入冷卻系統(tǒng)， 可在冷卻水出水管線上安裝一個(gè)水表外殼， 一時(shí)有空氣串入冷卻系統(tǒng)，就會(huì)在表鏡上看到許多氣泡，以便及時(shí)發(fā) 現(xiàn)故障，并進(jìn)行處

6、理。2.2 避免冷卻系統(tǒng)結(jié)垢 冷卻系統(tǒng)結(jié)垢是空壓機(jī)故障的主要原因。為了解決這一問題，國內(nèi)外許多學(xué)者進(jìn)行了大量的研究工作，并取得了一些研究成果。主要是：（1）加強(qiáng)冷卻水水質(zhì)的監(jiān)控與管理。（2）對冷卻器進(jìn)行技術(shù)改造。有資料表明，使用銅制波紋管冷卻器芯 效果較好。（3）定期對空壓機(jī)進(jìn)行清洗（除垢） 。除垢方法包括是機(jī)械除垢法和化學(xué)除垢法很難清除干凈，所以，目前的除垢方法以化學(xué)垢法為主。2.3 避免形成積碳為了防止積碳的形成，應(yīng)采取以下技術(shù)措施：（1）改善機(jī)房周圍的環(huán)境，保持空氣干凈清潔。（2）正確選擇潤滑油，建立完善的空壓機(jī)潤滑油采購、檢驗(yàn)、驗(yàn)收管 理制度。3）確定合適的供油量。若潤滑油供給過多，則

7、易形成積碳。然而也不能過少，供油過少，氣缸潤滑不良，容易燒缸 （4）建立經(jīng)檢查和清除積碳為主的小修周期。（5）將普通塑料排氣管改為抗靜電塑料管，并對管路可靠接地，以防 止產(chǎn)生靜電。（6）加強(qiáng)管理，嚴(yán)格工藝紀(jì)律，加強(qiáng)操作維修人員的技術(shù)培訓(xùn)和思想 教育。3 循環(huán)水阻垢新技術(shù)化學(xué)除垢在工業(yè)上的應(yīng)用已比較普遍。盡管國內(nèi)化學(xué)除垢的研究和應(yīng) 用起步較晚，但是經(jīng)過有關(guān)單位不懈努力，已取得了許多研究成果， 并且對一般工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)中的一些常用換熱設(shè)備，開發(fā)了相應(yīng)的化 學(xué)除垢工藝。然而，對于煤礦空壓機(jī)系統(tǒng)的除垢，目前尚缺乏成熟的 工藝。其原因主要是： 煤礦空壓機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)與一般工業(yè)循環(huán)水系 統(tǒng)相比有其特殊性，其

8、結(jié)垢機(jī)理較為復(fù)雜； 空壓機(jī)氣缸水套的結(jié)構(gòu) 比較復(fù)雜，一般的化學(xué)除垢工藝不能徹底清除其中的水垢。我國煤礦空壓機(jī)系統(tǒng)采用敞開式循環(huán)水冷卻方式，冷卻系統(tǒng)主要由換 熱器（包括中間冷卻器、氣缸水套、潤滑油冷卻器） 、管道和冷卻塔等 組成。敞開式冷卻系統(tǒng)使得空氣中的氧大量進(jìn)入循環(huán)水中而成為水果 中的溶解氧，進(jìn)而引起金屬基體銹蝕；系統(tǒng)中還有滋生的微生物以及 生產(chǎn)過程中物料的泄漏所形成的污垢等。另外，空壓機(jī)周圍的工作環(huán) 境惡劣，如空氣中大量漂浮的煤粉等也是引起空壓機(jī)故障的原因。研究表明，煤礦穿梭壓機(jī)循環(huán)水成垢的主要成分為碳酸鈣。它們首先 在金屬表面上的一些地方沉積出原始的結(jié)晶坯，并逐漸經(jīng)結(jié)晶坯為核 心，增長、

9、發(fā)展、慢慢變?yōu)轭w粒并互相聚附形成結(jié)晶的絮團(tuán)。這種固 相沉積物的生成速度與水溫和水中含鹽濃度以及水中其它雜質(zhì)的存在 有關(guān)?？諌簷C(jī)冷卻塔中滋生的藻類能分泌出粘液，其粘液能積聚無機(jī) 物，如泥沙，F(xiàn)e2O3 SiO2等固體形成軟泥或生物粘泥。空壓機(jī)工作過 程中，并與空氣冷凝水一道由排氣閥排出，形成含油廢水中的油份有 三種存在形式，即浮油、分散油和乳化油，其中以浮油為主。在以上 諸因素的共同作用下，空壓機(jī)冷卻系統(tǒng)極易結(jié)垢?？諌貉h(huán)水阻垢是徹底解決空壓機(jī)結(jié)垢的有效措施，其方法就是針對 煤礦空壓機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)的特點(diǎn)，確定合適的化學(xué)藥劑，以阻止或減緩 氣缸水套和冷卻器芯子等部件生成水垢。為了有效地控制污垢沉積，

10、 應(yīng)按以下原則確定阻垢劑配方：控制循環(huán)水中顆粒與顆粒之間的吸引 力；控制循環(huán)水中顆粒沉降速度，阻止污垢晶體的增長；控制污垢晶體發(fā)育，使污垢晶體發(fā)生畸變，從而達(dá)到抑制結(jié)垢的目的一般工業(yè)循環(huán)水中使用的阻垢劑種類很多，作用機(jī)理各不相同。常用 的阻垢劑有：有機(jī)膦酸鹽，如 ATMP、HEDR EDTMR PBTCA等； 磷酸酯，如多元醇磷酸酯； 聚磷酸鹽，如三聚磷酸鈉、六偏磷酸 鈉；聚羧酸，如聚烯酸、聚馬來酸、丙烯酸等；木質(zhì)素磺酸鈉等。經(jīng)過作者多次試驗(yàn)，確定了以聚丙烯酸鈉為主要成分，以乙二胺四甲 叉膦酸及緩蝕劑為輔劑的藥劑配方。 經(jīng)實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)及工業(yè)性試驗(yàn)， 取得了良好的效果。 掛片監(jiān)測顯示， 其腐蝕率由原來的 0.1539mm/a 降 至0.1160mm/a，低于工業(yè)循環(huán)水腐蝕控制指標(biāo)(0.125mm/a)。實(shí)測顯 示，污垢熱阻值控制指標(biāo)(2