VF-0.72350型空壓機積炭原因分析

嚴(yán)澤明 常如太

摘 ? 要：積碳具有燃燒性，是可燃物質(zhì)。當(dāng)積攢到一定程度或一定量時，活塞在往復(fù)運動過程中會產(chǎn)生熱量，如果溫度高于積碳自燃溫度時，就可能引起自燃和爆炸。本文分析了VF-0.72/350型空氣壓縮機產(chǎn)生積碳的原因分析，并結(jié)合實踐經(jīng)驗，對擬制積碳的形成、燃燒和爆炸進行了探討，分析了產(chǎn)生積碳的原因及積碳形成的過程，在此基礎(chǔ)上提出了有效的降低積碳產(chǎn)生的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：壓縮機 ?積炭 ?燃燒 ?爆炸

中圖分類號：TD443 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）08（b）-0004-02

VF-0.72/350型空氣壓縮機是某型飛機氣源啟動設(shè)備上的主要核心設(shè)備，主要用于現(xiàn)役和在研各型殲擊機、運輸機等軍用機種的地面冷氣保障，可滿足基地化和野戰(zhàn)應(yīng)急支援保障等任務(wù)的需求。核心設(shè)備空氣壓縮機設(shè)備狀況的好壞，直接影響科研試飛保障工作安全、順利進行。設(shè)備一旦發(fā)生問題，輕則延誤飛行計劃，重則發(fā)生火災(zāi)爆炸、環(huán)境污染和人身傷害等重大事故的發(fā)生。空氣壓縮機產(chǎn)生積碳的現(xiàn)象屬于正?，F(xiàn)象，積碳會由粉末狀累積成片狀、塊狀，且能卡在活門處，導(dǎo)致進排氣閥門不能正常工作，一方面會減小氣流通道面積，另一方面，會阻礙進排氣，嚴(yán)重時就會發(fā)生積碳燃燒爆炸事故。所以有效地預(yù)防措施可以改善空氣壓縮機積碳的產(chǎn)生，從而有力地保障設(shè)備技術(shù)狀態(tài)時刻處于良好的狀態(tài)。

1 ?積碳產(chǎn)生的原因分析

VF-0.72/350型空氣壓縮機是往復(fù)式活塞空氣壓縮機?？諝鈮嚎s機在長時間運行后，積碳形成的因素比較多，就空氣濾清器來說，空氣中的塵埃或較大顆粒的灰塵是可以通過空氣濾清器進入;在潤滑油方面也是一個重要的因素，潤滑系統(tǒng)的滑油一般會以霧狀形式，在缸體內(nèi)游走，缸內(nèi)的環(huán)境一般是高溫、高壓、高氧，如果與金屬催化劑相接觸，潤滑油就會氧化且變質(zhì)。從另外一個角度分析，潤滑油在蒸發(fā)過程中會將較重組分的油遺留在排氣閥腔和排氣管中不斷受熱分解，脫氧聚合，此時產(chǎn)生的物質(zhì)與吸入氣體中的雜質(zhì)或壓縮機缸體內(nèi)的金屬物質(zhì)粘在一起，就會附著在缸體內(nèi)部表面或活門上被進一步加熱，進而形成積碳。

1.1 油壓不足，易出現(xiàn)積碳

氣缸鏡面拉毛、活塞環(huán)超常磨損等現(xiàn)象都時由于壓縮機氣缸供油量不足產(chǎn)生的。潤滑油加過量同樣會危害壓縮機主機，一方面會使得氣體質(zhì)量下降，油含量會增加，油量越多，產(chǎn)生積碳的幾率也越大。過量加注潤滑油油，會使得氣缸內(nèi)潤滑油的霧化效果降低，導(dǎo)致進排氣過程中，不能隨氣體有效通過，而遺留在缸體內(nèi)壁，加大了積碳產(chǎn)生的概率，只有適量加注潤滑油才能有效控制積碳沉淀物。

1.2 冷卻效果不佳，易產(chǎn)生積碳

由于VF-0.72/350型空氣壓縮機的冷卻系統(tǒng)為風(fēng)冷式，主要依靠冷卻風(fēng)扇持續(xù)向缸體和氣管路處吹風(fēng)降溫。如果冷卻風(fēng)扇故障或失效，就會引起會空壓機排氣溫度超過，溫度越高，潤滑油粘度越大，越易于氧化分解，會促進積碳的形成，一旦溫度達到自燃溫度就有可能產(chǎn)生爆炸。

1.3 潤滑油牌號選擇不當(dāng)，易產(chǎn)生積碳

潤滑油也是根據(jù)使用要求有相應(yīng)的指標(biāo)，也會根據(jù)粘度、使用溫度等參數(shù)進行分類。如果選擇潤滑油牌號不當(dāng)，造成粘度和溫度不匹配，粘度過高會增加負(fù)載，因為粘度高，附著力就強，不宜揮發(fā)，而長期停留在金屬表面，久而久之就形成積碳。

1.4 長時間空轉(zhuǎn)，易產(chǎn)生積碳

空負(fù)荷或半負(fù)荷狀態(tài)運轉(zhuǎn)比滿載運行更容易產(chǎn)生積碳。因為在空負(fù)荷或半負(fù)荷狀態(tài)下進入氣缸的空氣量與進油量不能形成正比，會出現(xiàn)進入的油比氣多，從而增加了積碳形成的概率。

1.5 外界空氣臟，易產(chǎn)生積碳

空氣濾清器一般設(shè)計在空壓機的頂部或側(cè)部，是外露在外界環(huán)境下，如果外部環(huán)境惡劣，空氣質(zhì)量較差，灰塵多，會使得過濾器效果差，灰塵就會伴隨氣流進入氣缸形成積碳核心，在高溫下與潤滑油混合后形成較大顆粒的微粒，而后被滯留在缸體內(nèi)，無法被帶走，在高溫、高壓等環(huán)境下就會附著在缸體內(nèi)壁，有足夠長的時間與空氣接觸，進而發(fā)生氧化反應(yīng)并分解，會使得積碳逐步增多。

2 ?積碳會產(chǎn)生的危害及影響

積碳在形成初期，附著在缸體表面，呈黑色粉末或斑點狀。但是在長時間運行過程中，積碳會不斷累積，而后形成片狀的硬質(zhì)沉淀物。積碳具有燃燒性，當(dāng)積攢到一定程度和厚度時（0.7MPa工作壓力時25mm），活塞在往復(fù)運動過程中會產(chǎn)生熱量，如果溫度高于積碳自燃溫度時，就可能引起自燃和爆炸。

空氣壓縮機形成一定積碳后，若潤滑油量不足，使得潤滑油粘度過高，進而過度氧化，就會讓潤滑油溫度過高，若在氣缸、氣管路等關(guān)鍵部件受到?jīng)_擊，會使得內(nèi)部的金屬雜質(zhì)脫離，在氣流中高速流動會產(chǎn)生沖擊、碰撞和摩擦，會大大增加積碳燃燒爆炸的機率。

空氣壓縮機在運行過程中產(chǎn)生積碳屬于正?，F(xiàn)象，是無法避免的?？刂坪醚鹾浚?.2%）、溫度、壓力等關(guān)鍵值，也可以杜絕安全事故的發(fā)生。

氣缸是壓縮機的核心部件，一旦積碳進入氣缸，便存在運行過程中的安全風(fēng)險，輕則損壞設(shè)備，出現(xiàn)“拉缸”現(xiàn)象、產(chǎn)量不足或氣體品質(zhì)不達標(biāo)等現(xiàn)象，重則發(fā)生燃燒爆炸事故?？諝鈮嚎s機的爆炸事故大多數(shù)都是因為積碳的量達到一定程度后而引發(fā)的。只有在高溫的環(huán)境下，積碳才能形成，也只有在高溫的情況下，發(fā)生自燃和爆炸事故。空氣壓縮機的排氣溫度在設(shè)計時要求溫度不能超過160℃，因為積碳的自然溫度在180℃左右。所以設(shè)備在正常運行過程中是不會發(fā)生自燃現(xiàn)象的，只有出現(xiàn)故障或冷卻系統(tǒng)效果不佳時，在高溫的情況下，缸內(nèi)溫度升高而引起積碳自然，使得積碳內(nèi)的潤滑油快速汽化。當(dāng)汽化的油氣與壓縮空氣中高濃度的氧氣以及高溫同時存在時，便會引起壓縮機爆炸，造成事故。

3 ?預(yù)防措施及方法

3.1 定期檢查并更換空氣濾清器

空氣濾清器是空氣壓縮機的第一道過濾系統(tǒng)和防護系統(tǒng)。它可以將空氣中的粉塵雜質(zhì)進行有效過濾?？諝獾臐崈舫潭瓤梢员Ｕ峡諝鉃V芯、油水分離濾芯和潤滑油的使用壽命，減少塵埃顆粒，就能減少積碳形成的核心物質(zhì)。

3.2 選用合適的潤滑油

潤滑油是空氣壓縮機正常運行的保證，潤滑油對轉(zhuǎn)子、軸瓦、齒輪、活塞環(huán)、氣缸內(nèi)壁的潤滑和壽命起著關(guān)鍵的作用。合適的潤滑油可以確保空氣壓縮機冷卻效果，也可以到達各部件的潤滑，同時可以提高壓縮機的運行效率、系統(tǒng)抗腐蝕性和缸體內(nèi)的零部件的使用壽命，最關(guān)鍵的是可以有效防止積碳的產(chǎn)生。

3.3 按時開展設(shè)備的維護保養(yǎng)及清潔工作

定期對壓縮機的進排氣活門、缸體、氣路系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等進行清理清潔工作，重點清理積碳，防止沉淀在機體上的積碳達到一定量而引發(fā)不安全事故。按時進行設(shè)備的維護保養(yǎng)工作不僅能減少燃燒源，而且還可以提高空氣壓縮機的產(chǎn)量，修復(fù)進排氣閥密封不嚴(yán)、微量漏氣、壓力不在范圍內(nèi)等常見故障，可以徹底杜絕自燃和爆炸事故的發(fā)生。

4 ?結(jié)語

雖然在空氣壓縮機運行過程中產(chǎn)生積碳是無法避免的，但是經(jīng)過原因分析，重點監(jiān)控和防范，可以有效降低積碳產(chǎn)生的量和概率，結(jié)合定期的清潔、檢修和保養(yǎng)進行檢查、清潔和清理，有效控制積碳產(chǎn)生的根源，通過維護保養(yǎng)及時發(fā)現(xiàn)問題，及時排除隱患，確保運行安全。

參考文獻

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