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空壓機油與空壓機的安全運轉


   空壓機 油與空壓機 的安全運轉 
    
   一、空壓機油與著火爆炸問題
          根據空壓機裝置著火與爆炸原因的分析,最危險的因素是空壓機油積碳沉淀的自燃。空壓機油積碳沉淀物不僅可以促使可燃性混合物自燃,而且使油從沉淀物中蒸發,又不斷形成可燃性的烴類混合物。因此使含有氣、液兩相空壓機潤滑油的壓縮空氣具有產生爆炸的條件。
        空壓機油在空壓機的氣缸和管道裝置內的動態特性,很大程度上取決于潤滑油的質量。因此正確選擇空壓機潤滑油對空壓機的正常運轉具有重要意義。
         一味追求采用閃點高的空壓機油是錯誤的,因為閃點與自燃溫度彼此之間并無關系。壓縮空氣的溫度通常不會高于180-200℃,在這樣的條件下空壓機油蒸汽或積碳沉淀物不一定會發生自燃。閃點決定于有爆炸危險的油蒸汽壓力,即燃油的物理性質;燃油的著火和自燃溫度則取決于它的熱穩定性。對于化學結構相同的烴類,復雜分子物質的沸點高于簡單分子物質,蒸汽壓力則前者低于后者,或者說前者閃點高于后者。但是隨著分子結構的復雜化,其熱穩定性和燃溫度均要降低。
         閃點高的空壓機油容易產生較多的積碳,閃點較低時不僅積碳少而且穩定。在難以預測空壓機中潤滑的動態特性和某種工藝工況下形成積碳的情況下,應特別注意使積碳層最小。因此不要使用閃點太高的空壓機油。
         根據對空壓機油的氧化速率及化學成分的研究,環烷基油的積碳比常用的石蠟基油少。為了延緩氧化過程和減少積碳,在空壓機油中增加抗氧化的添加劑是有效的。常用的抗氧化添加劑有酚類化合物和芳氨類有機硫化物等。
         從形成油積碳沉淀的觀點,空壓機潤滑油最本質的特性,是與餾分有關的蒸發性能和粘度。較好的空壓機油不應含有低粘度及高粘度的寬餾分,而應是一種均質的窄餾分。因為氣缸內的熱作用非常強烈,所以希望注入氣缸的潤滑油在瞬間完成潤滑氣缸的摩擦表面后,迅速離開氣缸。否則便會因溫度的作用,使潤滑油過度氧化,從而導致積碳的增加。這樣就要求氣缸內的潤滑油迅速蒸發,并隨氣流一起帶至空壓機裝置中的冷區。
         在空氣流中,空壓機油的液體餾分移動過程及在該過程中的蒸發作用,均受到油的粘度影響。粘度越大,蒸發溫度越高。換而言之,粘度越大,空壓機油在空壓機裝置中的熱區滯留時間越長,積碳沉淀物就越多。
   二、防止著火與爆炸的措施
         徹底解決空壓機中空壓機油的安全問題,是完全消除系統內的可燃物質,即采用無油潤滑空壓機。由于受到成本、使用壽命及運轉可*性的限制,在某些使用場合使用無油潤滑空壓機既不經濟也不合理。在有油潤滑的空壓機中如何解決潤滑油的安全問題,這就必須尋找另外的途徑。
         對于氣缸采用空壓機油潤滑的壓縮機裝置中,保證其安全運轉的措施是:
         (1)改善空壓機油的物理化學性質
         在保證氣缸與活塞組件正常的摩擦與磨損的條件下,即使閃點低一點也要使用熱穩定性較好和粘度較低的空壓機油。
         在空壓機油的煉制過程中,因保證油中具有適量的瀝青芳香族組分,以防止空壓機油的氧化。
         在空壓機油中加入防止氧化和積碳沉淀的添加劑。
         (2)改善油的工作條件
         應盡可能地降低壓縮機氣缸中的工作溫度,限制高溫對空壓機油作用的區域和時間。
         采用高質量的空壓機油,工作溫度不高于150℃或者低于空壓機油閃點28℃時,可以認為能保證空壓機的安全運轉。但限制氣缸溫度并不能保證絕對安全,這是因為即使對同樣的空壓機,在正常溫度下也有可能出現局部過熱。在一定條件,油積碳沉淀物吸收空壓機油后發生的氧化反應屬于放熱反應。其本身就成為溫度升高的燃燒源,并且與氣缸內的溫度無直接關系。
      避免空壓機油在壓縮空氣流通區域內的聚集非常重要。如果積碳和鐵銹浸入空壓機油,則會強烈地阻止空壓機油的流通。用不銹鋼材料或者管道內表面涂以特殊涂層,管道的熱區就難以形成油積碳沉淀物。
      正常選擇空壓機油耗量,能大大減少油積碳沉淀物。據有關資料表明如果空壓機油的耗量減少一半,油積碳沉淀物就可以降至原來的1/20-1/30。一般說來空壓機制造廠規定的氣缸潤滑油耗量均偏高,所以在通常情況下可以通過運轉試驗來確定空壓機油的耗量。
      為減少管道內的油積碳沉淀物,冷卻器應盡量*近氣缸安裝。在空壓機后面應考慮設置高效的油氣分離器。在壓縮空氣管路系統中,應避免促使油蒸汽或積碳聚集的結構缺陷,如容器中的死區、盲管及管道直徑的突然變化處。
      (3)排除油積碳沉淀物
      完全避免油的氧化和分解是不可能的。因此應適時和定期地清除壓縮空氣系統中的老化的潤滑油及其分解物。容器進行吹除時,除吹除油水乳濁液或壓縮冷凝液外,另一個作用是對容器的死區進行通風凈化。
      我國《固定式空氣壓縮機安全規則和操作規程》規定:有油潤滑空壓機的任何積碳應定期予以有效清除。對于一般動力用空壓機,檢查和清除的次數,應使積碳層厚度不超過3mm為準。這個厚度被認為是安全的厚度。
      (4)防止形成油與空氣混合物的爆炸濃度
      為了使壓縮氣流能有效地帶走油積碳沉淀物,從安全角度,應正確選擇壓縮機裝置中各個區段的氣流速度。據瑞典Atlas Copco 公司的研究:當空氣流速超過8m/s時,油沿排氣管內壁移動較快。該公司在設計壓縮機冷卻器時,空氣流速大約10m/s。
      空壓機空運轉或進行其它方式的排氣量調節時,減低排氣量的調節時間不應太長,因為此時的供油量將相對急劇增加,從而導致混合物爆炸組分的濃度提高。
      (5)消除燃燒源
      為了避免靜電積聚引起火花,空壓機裝置應接地,這在移動式空壓機裝置中應特別注意。撞擊和零件非正常咬死,都可能引起高溫,因此不允許容器和管道零件有松動現象,不允許出現曲軸箱內的運動部件非正常摩擦和咬死。不應采用可燃的密封材料。
      消除引起壓縮空氣溫度升高的故障。如氣閥漏氣,雙作用或級差式氣缸中通過活塞環的漏氣,都會造成級進氣溫度的提高,從而使排氣溫度相應增加。切斷進氣進行氣量調節時,會使氣缸內的壓縮終了溫度急劇增加,因此調節的時間不宜太長。
      當然應特別注意的是清除油積碳沉淀物,因為它本身就是氧化放熱反應而自燃的燃燒源。
      (6)噴液冷卻
      在壓縮機氣缸或進氣管道中噴水,利用蒸發的作用,大幅度地降低壓縮機氣缸內的溫度及排氣管道內的溫度,使積碳沉淀物的數量大為減少,而且在這種條件下形成的油積碳沉淀物結構松軟,在氣流脈動下易剝落并被氣流帶走。據有關試驗表明,甚至只要定期噴水,亦能獲得相當滿意的效果。國外在大約在40年前就進行過該課題的研究,在增加壓縮空氣系統安全性的前提下既能降低排氣溫度又能減少壓縮耗功。

  
   

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