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活塞式壓縮機在我國中小型氮肥企業(yè)氨合成工藝生產中屬關鍵設備，壓縮機設備狀況的好壞，直接影響企業(yè)生產裝置的安全、穩(wěn)定、長周期運行，從而也影響著企業(yè)的經濟效益。設備一旦發(fā)生問題，會帶來一系列嚴重的后果，往往會導致裝置停產、環(huán)境污染、火災爆炸、人身傷亡等重大事故的發(fā)生。壓縮機在運行過程中會產生積碳現象。積碳能使活塞環(huán)卡死在環(huán)槽里，使氣閥不能正常啟閉，能使氣流通道面積減小，增加阻力，特別嚴重的是積碳燃燒能導致壓縮機產生燃燒爆炸事故，損壞設備，影響人身安全。
一、積碳的產生
壓縮機中積碳形成的原因比較復雜，主要是空氣壓縮機內部潤滑系統(tǒng)用油常以霧狀形式與高溫、高壓、高氧分壓的空氣和金屬催化劑相接觸，使?jié)櫥脱杆傺趸冑|，另一方面，油不斷蒸發(fā)使較重組分的油殘留在活塞頂部、排氣閥腔和排氣通道中不斷受熱分解，脫氫聚合。其產物與吸入氣體中的粉塵和壓縮機內金屬粉末、活塞環(huán)粉末、支承環(huán)粉末混在一起，沉積在機體表面上被進一步加熱，即成為積碳。
二、典型事故分析
6M50型空氣氮氫氣聯合壓縮機空一段緩沖罐自燃事件。2008年8月21日20時15分，某化肥企業(yè)壓縮機操作工在巡檢時發(fā)現1＃聯壓機空一出緩沖罐外壁冒出濃煙，且油漆被烤焦，于是馬上緊急停下1＃聯壓機。隨即用紅外線測溫儀測得空一出緩沖罐外壁溫度高達270℃。檢查緩沖罐內壁發(fā)現約有5mm厚的積碳，分析認為氣流高速沖刷或異物高速碰撞積碳產生火花，引起緩沖罐內積碳自燃，導致緩沖罐外壁油漆被烤焦、冒煙。產生積碳的主要原因分析如下：
�。ㄒ唬┓e碳與供油量的關系
壓縮機氣缸供油量不足會導致支承環(huán)、活塞環(huán)加快磨損，氣缸鏡面拉毛等現象產生，但如果過量注油也會對壓縮機產生危害，注油越多積碳的可能性也越大。過量注油，氣缸內潤滑油不會完全霧化，通過排氣通道時大量的潤滑油不會隨著氣體一起帶走而是附著在氣道壁上助長積碳的形成。正確選擇潤滑油耗量，能大大減少油積碳沉淀物。
�。ǘ┓e碳與排氣溫度的關系
排氣溫度高是造成積碳的重要原因。溫度越高潤滑油越容易氧化分解，也會使積碳形成的速度加快。據統(tǒng)計空氣壓縮機排氣溫度超過170℃時有50%發(fā)生爆炸。
�。ㄈ┓e碳與油粘度的關系
潤滑油的粘度較高容易形成積碳，潤滑油的粘度低一般形成積碳的時間要長一些。因為高粘度的潤滑油不容易揮發(fā)而長期停留在金屬表面形成積碳；低粘度潤滑油易揮發(fā)，容易形成霧狀隨氣體一起帶走。同時，用低粘度組分油調制的壓縮機油，可改善油品的流動性和揮發(fā)性，當油注入壓縮機氣缸并完成其潤滑任務后，使其迅速離開工作部位，避免在高溫部位停留的時間過長而在熱與氧的作用下產生積碳�！�
�。ㄋ模┓e碳與運行情況的關系
壓縮機如果處于空負荷或半負荷狀態(tài)下長期運轉較全負荷工作時容易積碳。因為空負荷或半負荷時，進入氣缸的空氣量減少，而注油器注入氣缸的注油量并未減少，這樣相對注油量增加也會形成積碳。
�。ㄎ澹┓e碳與環(huán)境的關系
空壓機的一級進口大多置于室外，如果環(huán)境灰塵較多過濾器效果又不是很好，灰塵就會隨空氣進入氣缸形成積碳核心，與潤滑油混合后形成具有較大質量和慣性的微粒，不能被氣流帶走，因此沉積在熱區(qū)的壁上，有足夠長的時間與空氣接觸，而發(fā)生氧化反應并發(fā)生分解也會使積碳增加。
三、積碳的危害
積碳現象剛產生時，機件表面為黑色，隨著積碳的不斷積聚，最終形成片狀的硬質沉淀物。積碳是一種可燃性物質，當積累到一定厚度時（0.7MPa工作壓力時25mm），積碳層產生的熱量使其內部溫度高于自燃溫度時，就可能引起自燃和爆炸。
壓縮機形成積碳后，又由于潤滑油大量不足，潤滑油粘度較大而過度氧化，使油產生過熱現象；還有儲氣罐、氣缸、排氣管意外地受到機械沖擊；氣流中硬質顆粒在高速運動中產生沖擊和碰撞，這些都可能引起積碳的燃燒。
壓縮機在正常生產時，雖然不可避免的有積碳現象，但當氧含量不超過0.2%，控制操作溫度、操作壓力不超過限定值，積碳就不會自燃，更不會爆炸。盡管如此，積碳在壓縮機系統(tǒng)中也是不安定因素。
四、積碳的預防
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氣缸供油量不能太大，在保證充分潤滑的條件下應盡量減少氣缸潤滑油的供給量，這不僅可節(jié)省潤滑油的油耗，而且對中間冷卻效果還有好處，也減少壓縮機積碳的可能性以防止油氣量增大和結焦積碳增多。據有關資料表明如果潤滑油的耗量減少一半，油積碳沉淀物就可以降至原來的1/20～1/30。一般說來，壓縮機制造廠規(guī)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潤滑油的耗量。
對于氣缸部分及填料函部分潤滑油的消耗量可按下式估計：
Q=K2πsn（D1+D2+…） （ml/24h），
式中：D1+D2+…——氣缸及活塞桿直徑（m）；
s——行程（m）；
n——轉速（r/min）；
K——常數，由表2確定。
（二）控制壓縮機的排氣溫度
排氣溫度應在允許范圍內。排氣溫度過高會使比功率增大，氣缸、氣閥容易積碳。排氣溫度太高，不但使機器過熱，而且會引起積碳燃燒�？諝鈮嚎s機的排氣溫度應控制在160℃以下，經后冷卻器冷卻后的壓縮空氣溫度應在40℃以下。
�。ㄈ┻x擇潤滑油粘度要適宜
為了控制積碳的生成速度，應選用基礎油好，殘?zhí)贾敌�；適宜粘度的潤滑油。
按壓縮機排氣壓力范圍，并考慮到最終壓縮溫度，其氣缸內部潤滑油的粘度推薦如下：
排氣壓力為7×105Pa的1～2級壓縮機，40℃運動粘度為60～75mm2/s（100℃時為7～9mm2/s）；
排氣壓力為（7～50）×105Pa的2～3級壓縮機，40℃運動粘度為90～11mm2/s（100℃時為10～12mm2/s）；
排氣壓力為（50～200）×105Pa的3～5級壓縮機，或排氣壓力大于200×105Pa的多級壓縮機，40℃運動粘度為135～165mm2/s（100℃時為14～16mm2/s）。
試驗表明，在保證壓縮機密封和潤滑的前提下，降低潤滑油的粘度，可減少積碳傾向，又對降低壓縮機功能消耗有利。
�。ㄋ模┮皶r檢修
加強設備維護，及時清洗壓縮機系統(tǒng)（包括管道、緩沖器、冷卻器）內的積碳。應勤清洗空氣過濾器提高空氣吸入過濾器除塵效果能減少灰塵的帶入量及時清除系統(tǒng)中的積碳減少燃燒源。
吸排氣閥故障、氣缸活塞環(huán)密封不好故障等將造成漏氣，漏氣既造成其附近產生局部高溫，又將使空氣循環(huán)壓縮，使空壓機的排氣溫度增高，從而促使積碳的形成。根據排氣壓力和溫度變化可判別泄漏狀況。為避免事故，應及時檢修吸排氣閥、活塞環(huán)、檢查漏氣部位，消除故障。
空壓機要減少積碳還應做到定期檢修。一般要做如下內容：每月檢查清洗一次氣閥；每半年檢查清洗一次冷卻器；每年清洗一次管道、儲氣罐內的積碳、油污等。
最后，空壓機的日常運轉與維護要有規(guī)范記錄，以便發(fā)現隱患時，及時處理，也為事故分析提供依據。(摘自網絡 作者：王梓榮，段吉林，秦 馗，石慶永)
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