润滑油与压缩机的安全运转

[打印] [关闭] 发布时间：[2010-01-11 00:00]

一、压缩机油与着火爆炸问题
根据压缩机装置着火与爆炸原因的分析，最危险的因素是油积碳沉淀的自燃。油积碳沉淀物不仅可以促使可燃性混合物自燃，而且使油从沉淀物中蒸发，又不断形成可燃性的烃类混合物。因此使含有气、液两相润滑油的压缩空气具有产生爆炸的条件。
润滑油在压缩机的气缸和管道装置内的动态特性，很大程度上取决于润滑油的质量。因此正确选择润滑油对压缩机的正常运转具有重要意义。
一味追求采用闪点高的润滑油是错误的，因为闪点与自燃温度彼此之间并无关系。压缩空气的温度通常不会高于180-200℃，在这样的条件下润滑油蒸汽或积碳沉淀物不一定会发生自燃。闪点决定于有爆炸危险的油蒸汽压力，即燃油的物理性质；燃油的着火和自燃温度则取决于它的热稳定性。对于化学结构相同的烃类，复杂分子物质的沸点高于简单分子物质，蒸汽压力则前者低于后者，或者说前者闪点高于后者。但是随着分子结构的复杂化，其热稳定性和燃温度均要降低。
闪点高的润滑油容易产生较多的积碳，闪点较低时不仅积碳少而且稳定。在难以预测压缩机中润滑的动态特性和某种工艺工况下形成积碳的情况下，应特别注意使积碳层最小。因此不要使用闪点太高的润滑油。
根据对油的氧化速率及化学成分的研究，环烷基油的积碳比常用的石蜡基油少。为了延缓氧化过程和减少积碳，在压缩机油中增加抗氧化的添加剂是有效的。常用的抗氧化添加剂有酚类化合物和芳氨类有机硫化物等。
从形成油积碳沉淀的观点，压缩机润滑油最本质的特性，是与馏分有关的蒸发性能和粘度。较好的润滑油不应含有低粘度及高粘度的宽馏分，而应是一种均质的窄馏分。因为气缸内的热作用非常强烈，所以希望注入气缸的润滑油在瞬间完成润滑气缸的摩擦表面后，迅速离开气缸。否则便会因温度的作用，使润滑油过度氧化，从而导致积碳的增加。这样就要求气缸内的润滑油迅速蒸发，并随气流一起带至压缩机装置中的冷区。
在空气流中，油的液体馏分移动过程及在该过程中的蒸发作用，均受到油的粘度影响。粘度越大，蒸发温度越高。换而言之，粘度越大，油在压缩机装置中的热区滞留时间越长，积碳沉淀物就越多。
二、防止着火与爆炸的措施
彻底解决压缩机中润滑油的安全问题，是完全消除系统内的可燃物质，即采用无油润滑压缩机。由于受到成本、使用寿命及运转可*性的限制，在某些使用场合使用无油润滑压缩机既不经济也不合理。在有油润滑的压缩机中如何解决润滑油的安全问题，这就必须寻找另外的途径。
对于气缸采用润滑油润滑的压缩机装置中，保证其安全运转的措施是：
（1）改善油的物理化学性质
在保证气缸与活塞组件正常的摩擦与磨损的条件下，即使闪点低一点也要使用热稳定性较好和粘度较低的润滑油。
在润滑油的炼制过程中，因保证油中具有适量的沥青芳香族组分，以防止润滑油的氧化。
在润滑油中加入防止氧化和积碳沉淀的添加剂。
（2）改善油的工作条件
应尽可能地降低压缩机气缸中的工作温度，限制高温对润滑油作用的区域和时间。
采用高质量的润滑油，工作温度不高于150℃或者低于润滑油闪点28℃时，可以认为能保证压缩机的安全运转。但限制气缸温度并不能保证绝对安全，这是因为即使对同样的压缩机，在正常温度下也有可能出现局部过热。在一定条件，油积碳沉淀物吸收润滑油后发生的氧化反应属于放热反应。其本身就成为温度升高的燃烧源，并且与气缸内的温度无直接关系。
避免润滑油在压缩空气流通区域内的聚集非常重要。如果积碳和铁锈浸入润滑油，则会强烈地阻止润滑油的流通。用不锈钢材料或者管道内表面涂以特殊涂层，管道的热区就难以形成油积碳沉淀物。
正常选择润滑油耗量，能大大减少油积碳沉淀物。据有关资料表明如果润滑油的耗量减少一半，油积碳沉淀物就可以降至原来的1/20-1/30。一般说来压缩机制造厂规定的气缸润滑油耗量均偏高，所以在通常情况下可以通过运转试验来确定润滑油的耗量。
为减少管道内的油积碳沉淀物，冷却器应尽量*近气缸安装。在压缩机后面应考虑设置高效的油气分离器。在压缩空气管路系统中，应避免促使油蒸汽或积碳聚集的结构缺陷，如容器中的死区、盲管及管道直径的突然变化处。
（3）排除油积碳沉淀物
完全避免油的氧化和分解是不可能的。因此应适时和定期地清除压缩空气系统中的老化的润滑油及其分解物。容器进行吹除时，除吹除油水乳浊液或压缩冷凝液外，另一个作用是对容器的死区进行通风净化。
我国《固定式空气压缩机安全规则和操作规程》规定：有油润滑空气压缩机的任何积碳应定期予以有效清除。对于一般动力用空气压缩机，检查和清除的次数，应使积碳层厚度不超过3mm为准。这个厚度被认为是安全的厚度。
（4）防止形成油与空气混合物的爆炸浓度
为了使压缩气流能有效地带走油积碳沉淀物，从安全角度，应正确选择压缩机装置中各个区段的气流速度。据瑞典Atlas Copco
公司的研究：当空气流速超过8m/s时，油沿排气管内壁移动较快。该公司在设计压缩机冷却器时，空气流速大约10m/s。
压缩机空运转或进行其它方式的排气量调节时，减低排气量的调节时间不应太长，因为此时的供油量将相对急剧增加，从而导致混合物爆炸组分的浓度提高。
（5）消除燃烧源
为了避免静电积聚引起火花，压缩机装置应接地，这在移动式压缩机装置中应特别注意。撞击和零件非正常咬死，都可能引起高温，因此不允许容器和管道零件有松动现象，不允许出现曲轴箱内的运动部件非正常摩擦和咬死。不应采用可燃的密封材料。
消除引起压缩空气温度升高的故障。如气阀漏气，双作用或级差式气缸中通过活塞环的漏气，都会造成级进气温度的提高，从而使排气温度相应增加。切断进气进行气量调节时，会使气缸内的压缩终了温度急剧增加，因此调节的时间不宜太长。
当然应特别注意的是清除油积碳沉淀物，因为它本身就是氧化放热反应而自燃的燃烧源。
（6）喷液冷却
在压缩机气缸或进气管道中喷水，利用蒸发的作用，大幅度地降低压缩机气缸内的温度及排气管道内的温度，使积碳沉淀物的数量大为减少，而且在这种条件下形成的油积碳沉淀物结构松软，在气流脉动下易剥落并被气流带走。据有关试验表明，甚至只要定期喷水，亦能获得相当满意的效果。国外在大约在40年前就进行过该课题的研究，在增加压缩空气系统安全性的前提下既能降低排气温度又能减少压缩耗功。