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活塞式壓縮機(jī)在我國中小型氮肥企業(yè)氨合成工藝生產(chǎn)中屬關(guān)鍵設(shè)備，壓縮機(jī)設(shè)備狀況的好壞，直接影響企業(yè)生產(chǎn)裝置的安全、穩(wěn)定、長周期運(yùn)行，從而也影響著企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。設(shè)備一旦發(fā)生問題，會(huì)帶來一系列嚴(yán)重的后果，往往會(huì)導(dǎo)致裝置停產(chǎn)、環(huán)境污染、火災(zāi)爆炸、人身傷亡等重大事故的發(fā)生。壓縮機(jī)在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生積碳現(xiàn)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(yán)重的是積碳燃燒能導(dǎo)致壓縮機(jī)產(chǎn)生燃燒爆炸事故，損壞設(shè)備，影響人身安全。
一、積碳的產(chǎn)生
壓縮機(jī)中積碳形成的原因比較復(fù)雜，主要是空氣壓縮機(jī)內(nèi)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|(zhì)，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(chǎn)物與吸入氣體中的粉塵和壓縮機(jī)內(nèi)金屬粉末、活塞環(huán)粉末、支承環(huán)粉末混在一起，沉積在機(jī)體表面上被進(jìn)一步加熱，即成為積碳。
二、典型事故分析
6M50型空氣氮?dú)錃饴?lián)合壓縮機(jī)空一段緩沖罐自燃事件。2008年8月21日20時(shí)15分，某化肥企業(yè)壓縮機(jī)操作工在巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)1＃聯(lián)壓機(jī)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(lián)壓機(jī)。隨即用紅外線測溫儀測得空一出緩沖罐外壁溫度高達(dá)270℃。檢查緩沖罐內(nèi)壁發(fā)現(xiàn)約有5mm厚的積碳，分析認(rèn)為氣流高速?zèng)_刷或異物高速碰撞積碳產(chǎn)生火花，引起緩沖罐內(nèi)積碳自燃，導(dǎo)致緩沖罐外壁油漆被烤焦、冒煙。產(chǎn)生積碳的主要原因分析如下：
�。ㄒ唬┓e碳與供油量的關(guān)系
壓縮機(jī)氣缸供油量不足會(huì)導(dǎo)致支承環(huán)、活塞環(huán)加快磨損，氣缸鏡面拉毛等現(xiàn)象產(chǎn)生，但如果過量注油也會(huì)對壓縮機(jī)產(chǎn)生危害，注油越多積碳的可能性也越大。過量注油，氣缸內(nèi)潤滑油不會(huì)完全霧化，通過排氣通道時(shí)大量的潤滑油不會(huì)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(guān)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(huì)使積碳形成的速度加快。據(jù)統(tǒng)計(jì)空氣壓縮機(jī)排氣溫度超過170℃時(shí)有50%發(fā)生爆炸。
�。ㄈ┓e碳與油粘度的關(guān)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(shí)間要長一些。因?yàn)楦哒扯鹊臐櫥筒蝗菀讚]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(shí)，用低粘度組分油調(diào)制的壓縮機(jī)油，可改善油品的流動(dòng)性和揮發(fā)性，當(dāng)油注入壓縮機(jī)氣缸并完成其潤滑任務(wù)后，使其迅速離開工作部位，避免在高溫部位停留的時(shí)間過長而在熱與氧的作用下產(chǎn)生積碳�！�
（四）積碳與運(yùn)行情況的關(guān)系
壓縮機(jī)如果處于空負(fù)荷或半負(fù)荷狀態(tài)下長期運(yùn)轉(zhuǎn)較全負(fù)荷工作時(shí)容易積碳。因?yàn)榭肇?fù)荷或半負(fù)荷時(shí)，進(jìn)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(huì)形成積碳。
�。ㄎ澹┓e碳與環(huán)境的關(guān)系
空壓機(jī)的一級(jí)進(jìn)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(huì)隨空氣進(jìn)入氣缸形成積碳核心，與潤滑油混合后形成具有較大質(zhì)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(shí)間與空氣接觸，而發(fā)生氧化反應(yīng)并發(fā)生分解也會(huì)使積碳增加。
三、積碳的危害
積碳現(xiàn)象剛產(chǎn)生時(shí)，機(jī)件表面為黑色，隨著積碳的不斷積聚，最終形成片狀的硬質(zhì)沉淀物。積碳是一種可燃性物質(zhì)，當(dāng)積累到一定厚度時(shí)（0.7MPa工作壓力時(shí)25mm），積碳層產(chǎn)生的熱量使其內(nèi)部溫度高于自燃溫度時(shí)，就可能引起自燃和爆炸。
壓縮機(jī)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(chǎn)生過熱現(xiàn)象；還有儲(chǔ)氣罐、氣缸、排氣管意外地受到機(jī)械沖擊；氣流中硬質(zhì)顆粒在高速運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生沖擊和碰撞，這些都可能引起積碳的燃燒。
壓縮機(jī)在正常生產(chǎn)時(shí)，雖然不可避免的有積碳現(xiàn)象，但當(dāng)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(huì)自燃，更不會(huì)爆炸。盡管如此，積碳在壓縮機(jī)系統(tǒng)中也是不安定因素。
四、積碳的預(yù)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(yīng)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(jī)積碳的可能性以防止油氣量增大和結(jié)焦積碳增多。據(jù)有關(guān)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(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)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(jì)：
Q=K2πsn（D1+D2+…） （ml/24h），
式中：D1+D2+…——?dú)飧准盎钊麠U直徑（m）；
s——行程（m）；
n——轉(zhuǎn)速（r/min）；
K——常數(shù)，由表2確定。
（二）控制壓縮機(jī)的排氣溫度
排氣溫度應(yīng)在允許范圍內(nèi)。排氣溫度過高會(huì)使比功率增大，氣缸、氣閥容易積碳。排氣溫度太高，不但使機(jī)器過熱，而且會(huì)引起積碳燃燒�？諝鈮嚎s機(jī)的排氣溫度應(yīng)控制在160℃以下，經(jīng)后冷卻器冷卻后的壓縮空氣溫度應(yīng)在40℃以下。
（三）選擇潤滑油粘度要適宜
為了控制積碳的生成速度，應(yīng)選用基礎(chǔ)油好，殘?zhí)贾敌�；適宜粘度的潤滑油。
按壓縮機(jī)排氣壓力范圍，并考慮到最終壓縮溫度，其氣缸內(nèi)部潤滑油的粘度推薦如下：
排氣壓力為7×105Pa的1～2級(jí)壓縮機(jī)，40℃運(yùn)動(dòng)粘度為60～75mm2/s（100℃時(shí)為7～9mm2/s）；
排氣壓力為（7～50）×105Pa的2～3級(jí)壓縮機(jī)，40℃運(yùn)動(dòng)粘度為90～11mm2/s（100℃時(shí)為10～12mm2/s）；
排氣壓力為（50～200）×105Pa的3～5級(jí)壓縮機(jī)，或排氣壓力大于200×105Pa的多級(jí)壓縮機(jī)，40℃運(yùn)動(dòng)粘度為135～165mm2/s（100℃時(shí)為14～16mm2/s）。
試驗(yàn)表明，在保證壓縮機(jī)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(jī)功能消耗有利。
�。ㄋ模┮皶r(shí)檢修
加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，及時(shí)清洗壓縮機(jī)系統(tǒng)（包括管道、緩沖器、冷卻器）內(nèi)的積碳。應(yīng)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(shí)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(chǎn)生局部高溫，又將使空氣循環(huán)壓縮，使空壓機(jī)的排氣溫度增高，從而促使積碳的形成。根據(jù)排氣壓力和溫度變化可判別泄漏狀況。為避免事故，應(yīng)及時(shí)檢修吸排氣閥、活塞環(huán)、檢查漏氣部位，消除故障。
空壓機(jī)要減少積碳還應(yīng)做到定期檢修。一般要做如下內(nèi)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(chǔ)氣罐內(nèi)的積碳、油污等。
最后，空壓機(jī)的日常運(yùn)轉(zhuǎn)與維護(hù)要有規(guī)范記錄，以便發(fā)現(xiàn)隱患時(shí)，及時(shí)處理，也為事故分析提供依據(jù)。(摘自網(wǎng)絡(luò) 作者：王梓榮，段吉林，秦 馗，石慶永)
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