摘 要:  以矿用空压机为研究对象,对其风包爆炸的原因进行全面分析,采用事故树方法阐明造成风包爆炸的因素,提出了可行的预防措施,对矿井安全生产具有指导性作用。
      关键词:  空压机; 风包爆炸; 原因分析; 预防措施

1 　前言
　　空压机是煤矿重要动力设备之一,是一种生产和输送压缩空气的设备,广泛应用于各种风动机械及风动工具,如采掘工作面的风镐、风钻、凿岩机、凿岩台车、风动装岩机、混凝土喷射机;凿井使用的气动抓岩机、环形及伞形吊架;地面使用的锻钎机、空气锤等[1 ] 。目前煤矿使用的空压机主要是活塞式4L —20/ 8 型和5L —40/ 8 型2 种。近年来,矿用空压机系统时常发生重大事故,如徐州某矿4 号机组曾发生2 级气缸排气阀室和2 级活塞爆炸,国内其他矿也曾发生风包爆炸、输送管道爆炸及设备损坏等事故,造成人员伤亡、停工停产和巨大经济损失,因而正确识别空压机的故障,分析原因,提出预防措施是非常必要的。本文仅对其中的风包爆炸问题进行探讨。

2 　空压机风包爆炸事故的原因分析
2.1 　风包缺陷
　　造成空压机风包爆炸的根本原因是风包内风压超过风包的强度,目前矿用空压机风包的风压额定压力一般为018 MPa 。若风包局部存在缺陷,如壁厚不均匀、存在气孔和裂纹、材质差、锈蚀严重等,则风包强度已达不到标准的要求。尽管风包仍在额定压力下工作,可仍然会发生爆炸。如某矿风包上盖板因焊缝开裂发生爆炸事故。
2.2 　风包超压
　　风包内气体额定压力是由压力调节器和安全阀来确定的。一旦二者出现故障,如压力调节器操作失误或其中的卸荷阀管道等零部件出现故障、安全阀失灵,风包内气体压力急剧上升,超过风包的强度极限时,会发生爆炸。如某矿因维修工操作失误发生过风包爆炸事故。正常调节时,压力调节器的手柄调节螺套所处的初始位置应使弹簧处于松驰状态,然后开动空压机,逐步旋转手柄调节螺套,使弹簧逐步受到压缩,这样可保证不会超压;但该矿维修工操作相反,调节时手柄调节螺套的位置使弹簧处于压缩极限状态,开动空压机后,处于全负荷状态,气体压力上升没有限制,正好安全阀失灵,空压机供气系统对外不供气,风包内气体压力达1 MPa 以上,造成风包爆炸。
2.3 　积碳燃烧
　　空压机的气缸、排气管、阀门、风包及分离器中,伴随气流的润滑油,在热空气的作用下氧化而形成碳化物,这种碳化物逐渐增多就成为积碳,具有易燃性。它是由固态氧、碳氢化合物及杂质(金属粉末、碳渣、灰尘) 组成。积碳的形成除了与油的质量不好、不定期清扫有关外,还与给油量过度、空气过滤不好和高温有关。积碳因机械冲击、硬颗粒在运动时发生的冲击以及静电放电等产生的火花,或者因环境温度及空压二级排气温度过高,或者因其达到自燃温度,就会着火燃烧,使积碳中的油迅速汽化。当产生可燃性碳化氢为主体的气体在空气中达到爆炸的浓度时,就使燃烧转为爆炸。
2.4 　管道振动
　　往复式空压机由于吸排气过程具有间歇性,因而管道内气流的压力和速度呈脉动性和周期性变化。气体压力时大时小,气流速度时快时慢。这种脉动气流通过管道的弯管、阀门或异径管时,会产生激振力,引起管路振动,脉动压力的不均匀越大,振动也越大;输送压气的压力越高、管道的直径越大,激振力也越大;脉动气流引起管路振动的频率,若与管道结构系统的固有频率相同或相近,会引起管道机械共振,即使激振力不大,管道的振动也会特别强烈。管道振动的结果是使管与管之间或管与风包、阀门、冷却器之间的连续部位经受反复的振动应力,使管路系统受到附加疲劳载荷,会出现松动以致开裂现象,轻则产生泄露,重则引起爆炸,酿成事故。