VF-0.72350型空壓機積炭原因分析

嚴澤明 常如太

摘 ? 要：積碳具有燃燒性，是可燃物質。當積攢到一定程度或一定量時，活塞在往復運動過程中會產生熱量，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型空氣壓縮機產生積碳的原因分析，并結合實踐經驗，對擬制積碳的形成、燃燒和爆炸進行了探討，分析了產生積碳的原因及積碳形成的過程，在此基礎上提出了有效的降低積碳產生的預防措施。

關鍵詞：壓縮機 ?積炭 ?燃燒 ?爆炸

中圖分類號：TD443 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：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備上的主要核心設備，主要用于現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應急支援保障等任務的需求。核心設備空氣壓縮機設備狀況的好壞，直接影響科研試飛保障工作安全、順利進行。設備一旦發生問題，輕則延誤飛行計劃，重則發生火災爆炸、環境污染和人身傷害等重大事故的發生。空氣壓縮機產生積碳的現象屬于正常現象，積碳會由粉末狀累積成片狀、塊狀，且能卡在活門處，導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，嚴重時就會發生積碳燃燒爆炸事故。所以有效地預防措施可以改善空氣壓縮機積碳的產生，從而有力地保障設備技術狀態時刻處于良好的狀態。

1 ?積碳產生的原因分析

VF-0.72/350型空氣壓縮機是往復式活塞空氣壓縮機。空氣壓縮機在長時間運行后，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，潤滑系統的滑油一般會以霧狀形式，在缸體內游走，缸內的環境一般是高溫、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。從另外一個角度分析，潤滑油在蒸發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，此時產生的物質與吸入氣體中的雜質或壓縮機缸體內的金屬物質粘在一起，就會附著在缸體內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，易出現積碳

氣缸鏡面拉毛、活塞環超常磨損等現象都時由于壓縮機氣缸供油量不足產生的。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量下降，油含量會增加，油量越多，產生積碳的幾率也越大。過量加注潤滑油油，會使得氣缸內潤滑油的霧化效果降低，導致進排氣過程中，不能隨氣體有效通過，而遺留在缸體內壁，加大了積碳產生的概率，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，易產生積碳

由于VF-0.72/350型空氣壓縮機的冷卻系統為風冷式，主要依靠冷卻風扇持續向缸體和氣管路處吹風降溫。如果冷卻風扇故障或失效，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生爆炸。

1.3 潤滑油牌號選擇不當，易產生積碳

潤滑油也是根據使用要求有相應的指標，也會根據粘度、使用溫度等參數進行分類。如果選擇潤滑油牌號不當，造成粘度和溫度不匹配，粘度過高會增加負載，因為粘度高，附著力就強，不宜揮發，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，易產生積碳

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

1.5 外界空氣臟，易產生積碳

空氣濾清器一般設計在空壓機的頂部或側部，是外露在外界環境下，如果外部環境惡劣，空氣質量較差，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，無法被帶走，在高溫、高壓等環境下就會附著在缸體內壁，有足夠長的時間與空氣接觸，進而發生氧化反應并分解，會使得積碳逐步增多。

2 ?積碳會產生的危害及影響

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沉淀物。積碳具有燃燒性，當積攢到一定程度和厚度時（0.7MPa工作壓力時25mm），活塞在往復運動過程中會產生熱量，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、氣管路等關鍵部件受到沖擊，會使得內部的金屬雜質脫離，在氣流中高速流動會產生沖擊、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生積碳屬于正常現象，是無法避免的。控制好氧含量（0.2%）、溫度、壓力等關鍵值，也可以杜絕安全事故的發生。

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險，輕則損壞設備，出現“拉缸”現象、產量不足或氣體品質不達標等現象，重則發生燃燒爆炸事故。空氣壓縮機的爆炸事故大多數都是因為積碳的量達到一定程度后而引發的。只有在高溫的環境下，積碳才能形成，也只有在高溫的情況下，發生自燃和爆炸事故。空氣壓縮機的排氣溫度在設計時要求溫度不能超過160℃，因為積碳的自然溫度在180℃左右。所以設備在正常運行過程中是不會發生自燃現象的，只有出現故障或冷卻系統效果不佳時，在高溫的情況下，缸內溫度升高而引起積碳自然，使得積碳內的潤滑油快速汽化。當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和防護系統。它可以將空氣中的粉塵雜質進行有效過濾。空氣的潔凈程度可以保障空氣濾芯、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。

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，潤滑油對轉子、軸瓦、齒輪、活塞環、氣缸內壁的潤滑和壽命起著關鍵的作用。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、系統抗腐蝕性和缸體內的零部件的使用壽命，最關鍵的是可以有效防止積碳的產生。

3.3 按時開展設備的維護保養及清潔工作

定期對壓縮機的進排氣活門、缸體、氣路系統、冷卻系統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不安全事故。按時進行設備的維護保養工作不僅能減少燃燒源，而且還可以提高空氣壓縮機的產量，修復進排氣閥密封不嚴、微量漏氣、壓力不在范圍內等常見故障，可以徹底杜絕自燃和爆炸事故的發生。

4 ?結語

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

參考文獻

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