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)動機(jī)械的動力供應(yīng)任務(wù)，同時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)實際運(yùn)行時間較短，機(jī)器停車與啟動頻繁，無法達(dá)到高效平安運(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)時常發(fā)生重大事故，如徐州某礦4#機(jī)組的級氣缸排氣室爆炸、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)故障緣由分析 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；溫度特別；燃燒；爆炸。其中第、種狀況是由于零件磨損導(dǎo)致空壓機(jī)各協(xié)作間隙的變

2、化而引起的。第種狀況主要是由于空壓機(jī)的監(jiān)探裝置失靈而引起的。第種狀況主要是冷卻系統(tǒng)故障導(dǎo)致的，而溫度特別又是引起機(jī)組燃燒或爆炸的直接緣由。本文將、3種狀況綜合在一起加以爭論。 1.2 故障緣由 引起空壓機(jī)故障的緣由許多，既有設(shè)計制造上的緣由，也有操作維護(hù)及管理上的緣由。本文將著重爭論引起空壓機(jī)溫度特別、燃燒及爆炸的緣由。 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，溫度上升而引發(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，使冷卻水不能有效地與氣缸進(jìn)行換熱，導(dǎo)致氣缸運(yùn)行溫度上升而引發(fā)

3、事故。據(jù)調(diào)查，造成空壓機(jī)冷卻效果不好的緣由，一是冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)存在著設(shè)計制造的缺陷；二是冷卻水質(zhì)差，硬度高且存在雜質(zhì)，結(jié)垢也是不行避開的。這是由于冷卻水在運(yùn)行過程中，當(dāng)經(jīng)過換熱器時，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)垢將會嚴(yán)峻威逼空壓機(jī)的平安運(yùn)行，首先，垢層部分會形成貧氧區(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，

4、垢層內(nèi)部造成嫌氧條件，給硫酸鹽還原菌制造生長條件，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)峻者將引起空壓機(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)組只形成稍微的積碳，稍微的積碳不會影響空壓機(jī)的平安運(yùn)行。嚴(yán)峻的積碳在高溫狀態(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)房四周空氣不潔凈和空氣過濾不合要求。 （2） 潤滑油供應(yīng)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，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

5、卻器及儲氣罐底部，由于排放不準(zhǔn)時，污油被高溫蒸發(fā)，也易形成積碳。 （5）冷卻系統(tǒng)工作特別，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，此時若遇積碳自燃、油質(zhì)劣化閃點降低、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 避開空氣進(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水表外殼，一時有空氣串入冷卻系統(tǒng)，就會在表鏡上看到很多氣泡，以便準(zhǔn)時發(fā)覺故障，并進(jìn)行處理。 2.2 避開冷卻系統(tǒng)結(jié)垢 冷卻系統(tǒng)結(jié)垢是空壓機(jī)故障的主要緣由

6、。為了解決這一問題，國內(nèi)外很多學(xué)者進(jìn)行了大量的討論工作，并取得了一些討論成果。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)除垢法很難清除潔凈，所以，目前的除垢方法以化學(xué)垢法為主。 2.3 避開形成積碳 為了防止積碳的形成，應(yīng)實行以下技術(shù)措施： （1） 改善機(jī)房四周的環(huán)境，保持空氣潔凈清潔。 （2） 正確選擇潤滑油，建立完善的空壓機(jī)潤滑油選購、檢驗、驗收管理制度。 （3）確定合適的供油量。若潤滑油供應(yīng)過多，則易形成積碳。然而也不能過少，供油過少，氣缸潤

7、滑不良，簡單燒缸。 （4）建立經(jīng)檢查和清除積碳為主的小修周期。 （5）將一般塑料排氣管改為抗靜電塑料管，并對管路牢靠接地，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)操作修理人員的技術(shù)培訓(xùn)和思想訓(xùn)練。 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)除垢的討論和應(yīng)用起步較晚，但是經(jīng)過有關(guān)單位不懈努力，已取得了很多討論成果，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。其緣由主要是：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)相比有其特別性，其結(jié)垢機(jī)理較為簡單；空壓機(jī)氣缸水套的結(jié)構(gòu)比較簡單，一般

8、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)采納放開式循環(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。放開式冷卻系統(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)四周的工作環(huán)境惡劣，如空氣中大量漂移的煤粉等也是引起空壓機(jī)故障的緣由。 討論表明，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，并漸漸經(jīng)結(jié)晶坯為核心，增長、進(jìn)展、漸漸變?yōu)轭w粒并相互聚附形成結(jié)晶的絮團(tuán)。這種固相沉積物的生成速度

9、與水溫柔水中含鹽濃度以及水中其它雜質(zhì)的存在有關(guān)。空壓機(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。 空壓循環(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，確定合適的化學(xué)藥劑，以阻擋或減緩氣缸水套和冷卻器芯子等部件生成水垢。為了有效地掌握污垢沉積，應(yīng)按以下原則確定阻垢劑配方：掌握循環(huán)水中顆粒與顆粒之間的吸引力；掌握循環(huán)水中顆粒沉

10、降速度，阻擋污垢晶體的增長；掌握污垢晶體發(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許多，作用機(jī)理各不相同。常用的阻垢劑有：有機(jī)膦酸鹽，如ATMP、HEDP、EDTMP、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)過多次試驗，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)試驗室模擬試驗及工業(yè)性試驗，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)水腐蝕掌握指標(biāo)（0.125mm/a）。實測顯示，污垢熱阻值掌握指標(biāo)（2.578cm2K/M）。 誠然，國內(nèi)外學(xué)者對于一般工業(yè)循環(huán)水阻垢的討論較為深化，并開發(fā)了多種阻垢劑供用戶選擇。但是，這些阻垢劑均不適用于煤礦空壓機(jī)系統(tǒng)。目前，尚未見到有關(guān)煤礦空