对一起空压机及其管路爆炸事故的分析
王毅刚
天府矿业有限责任公司安全管理部
摘要：空压机及其管路发生爆炸，产生的冲击波，将高压控制开关柜面板及电气元件损坏，并造成井下压风中断近20小时。

积炭燃烧引爆空压机及其装置内的爆炸性油气混合气体。

严格执行空压机的管理和操作规程，是防止同类事故发生的关键。

关键词：空压机积炭爆炸分析措施
1 引言
空气压缩机（简称：空压机）是很多工矿企业普遍使用的设备之一，由于操作、维护、管理不当，造成的事故也不少，较严重的当属爆炸事故。

空压机及其装置爆炸，不但会严重损坏设备，还可能毁坏房屋，甚至可能造成人员伤亡等重大事故。

因而，找出事故原因，制定相应措施，对防止同类事故的发生非常重要。

2 事故地点
天府矿业有限责任公司三汇一矿+920m水平地面空压机房。

3 事故经过
2007年10月20日7：25时，空压机司机对储气罐油水进行了排放，13：00时空压机司机按照每小时巡回检查制度规定，对空压机进行了巡检，当时空压机低压压力为0.2MPa，排气压力为
0.52MPa，油压为0.12MPa，二级排气温度为100℃，电压6200V，电流20A。

由于二级压力偏低，空压机司机将5#空压机调为重车，13：10时3#空压机高压缸排气口和+920m管井井口72°Dg300排气管弯头发生爆炸，使3#、4#、5#空压机储气罐释压阀同时动作和5#空压机储气罐安全阀动作。

4 事故损失
这次事故造成3#空压机高压缸体、高压缸盖和排气管弯头爆裂损坏，爆裂产生的冲击波，将5#空压机高压控制开关柜面板电气元件损坏（损坏手动操作机构1个；过流继电器2个；电流、电压表、功率因素表各1块），并导致三汇一矿二井片区中断压风近20个小时。

5 事故原因分析
空压机及其装置爆炸的原因一般有二种：其一，压缩空气的压力
超过空压机及其装置所能承受的极限压力；其二，积炭燃烧，引爆空压机及其装置内的爆炸性油气混合气体。

从本次事故经过和对事故现场的勘验情况，分析如下：
5.1 润滑油与高温高压空气中的氧作用时，很容易被氧化。

润滑油的氧化会改变其物理、化学性质，形成酸、沥青和其它化合物组成的混合物，这些混合物与空气中的灰尘和活塞环与气缸壁磨下的金属微粒一起，在气缸盖、活塞端面、活塞环槽、气阀、排气管、储气罐等处沉积下来，就形成积炭。

同时，在气缸、排气管、储气罐内，还并存着油气混合气体。

这些积炭和油气混合气体的存在，是事故的发生的必要条件。

5.2 事故现场对压缩机油（气缸润滑油）的检查发现，油液粘度大，已严重氧化变质。

而润滑油的氧化变质，是积炭的根源。

5.3 积炭在一定条件下会自燃。

由于下列原因，造成了积炭的自燃。

5.3.1没有定期或适时清除积炭，使积炭层达到了足以自燃的厚度。

沉积在容器壁上的积炭，在热空气及金属微粒的作用下会继续发生氧化反应，当容器壁上的积炭达到一定的厚度时，氧化反应放出的热量就会大于散失的热量，这时积炭的温度就越来越高，最终使积炭自燃。

5.3.2 由于沉积在排气阀上的积炭，使排气阀动作不灵活和关闭不严，在活塞运动的作用下，排出的高温气体又倒流汽缸并重复压缩，加剧了润滑油的氧化反应，增加了反应热，使得空压机及其装置内的
气体温度不断升高。

如此往复，使积炭自燃。

5.3.3 从爆炸时间上看，正值井下交接班停用压风的时段，排气管网的压力发生了变化，进而影响到空压机工况的改变；同时，在爆炸前10分钟，空压机司机将5#空压机调为重车，也使空压机的工况发生了改变。

而当积炭达到一定的厚度时，氧化过程会出现不稳定的特点，如果这时空压机的工况（压力或温度）略有改变，就会导致积炭自动加热并燃烧。

5.4 积炭从沉积到能自燃时的厚度，需要一定的时间，但下列因素加速了积炭形成的厚度。

5.4.1 没有定期或适时更换润滑油，继续使用已氧化变质的润滑油，使积炭加剧。

5.4.2 由于润滑油粘度大，因此操作人员加大了注油量（超过150g/h），造成供油过度，而供油过度导致了空压机及其装置内的油气混合物增加，并助长了积碳的形成。

5.4.3 使用了不合适品级的润滑油。

原使用的润滑油牌号为HS-13和HS-19压缩机油，此类牌号的润滑油抗氧化性差，只适用于轻负荷，将其用于中负荷，则容易积炭。

5.4.4 发生事故的5L-40/8型3#空压机，使用已达20多年，维护保养未能跟上，其运动件的密封不能达到要求，导致其它润滑油窜入气缸，使积炭加重。

5.5 从3#空压机高压缸和排气管弯头的爆裂情况看，高压缸和弯头内壁留下了燃烧熏黑的痕迹，说明空压机及其装置内的积炭发生过
燃烧。

而空压机及其装置内的爆炸性油气混合气体，只有在有火源的情况下才会爆炸。

5.6 发生爆炸事故前，3#空压机的温度保护没有发出报警信号，以及爆炸事故发生时，3#空压机储气罐的安全阀也没有动作。

说明事故发生前，这些安全保护装置就失去了作用。

6 分析结论
综上分析，这次事故是由于空压机及其装置内，积炭层达到了足以自燃的厚度，以及润滑油和积炭的氧化放热反应加剧，使空压机及其装置内的温度急剧上升，且安全保护装置又失去作用的情况下，导致积炭自燃，而引起达到爆炸极限的油气混合气体爆炸。

7 防范措施
7.1 加强管理，严格执行空压机管理制度和操作规程。

7.2 加强维护保养、定期检修，提高检修质量。

检修后的空压机，其油耗必须达到相应的标准，从而达到降低油耗，减少积炭的目的。

7.3 严格执行空压机润滑制度，避免发生供油过度造成的积炭增加。

7.4 定期检查和清洗排气系统，及时清除积炭，积碳厚度≯3mm。

7.5 选用合适品级的润滑油，减少积炭的生成。

事故后已使用L-DAB150牌号的压缩机油，该润滑油适合中负荷使用，抗氧化性好，不易积炭。

7.6 定期送检、校准安全装置，确保安全装置灵敏可靠。

7.7 加强空压机司机的安全技术培训，提高其操作和巡检的质量，增强空压机司机分析和应对故障的能力。

8 结束语
空气压缩机及其装置属压力容器范畴，国家对其有严格的管理规定。

作为企业及其设备的管理者和操作者，应对空气压缩机的安全运转保持高度重视，并严格执行空气压缩机的管理和操作规程，是防止同类事故发生的关键。

参考文献
[1]《固定的空气压缩机安全规则及操作规程》GB 10892-2005
[2]《煤矿安全规程》（2010版）。