VF-0.72350型空压机积炭原因分析

严泽明 常如太

摘   要：积碳具有燃烧性，是可燃物质。当积攒到一定程度或一定量时，活塞在往复运动过程中会产生热量，如果温度高于积碳自燃温度时，就可能引起自燃和爆炸。本文分析了VF-0.72/350型空气压缩机产生积碳的原因分析，并结合实践经验，对拟制积碳的形成、燃烧和爆炸进行了探讨，分析了产生积碳的原因及积碳形成的过程，在此基础上提出了有效的降低积碳产生的预防措施。

关键词：压缩机  积炭  燃烧  爆炸

中图分类号：TD443                                文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）08（b）-0004-02

VF-0.72/350型空气压缩机是某型飞机气源启动设备上的主要核心设备，主要用于现役和在研各型歼击机、运输机等军用机种的地面冷气保障，可满足基地化和野战应急支援保障等任务的需求。核心设备空气压缩机设备状况的好坏，直接影响科研试飞保障工作安全、顺利进行。设备一旦发生问题，轻则延误飞行计划，重则发生火灾爆炸、环境污染和人身伤害等重大事故的发生。空气压缩机产生积碳的现象属于正常现象，积碳会由粉末状累积成片状、块状，且能卡在活门处，导致进排气阀门不能正常工作，一方面会减小气流通道面积，另一方面，会阻碍进排气，严重时就会发生积碳燃烧爆炸事故。所以有效地预防措施可以改善空气压缩机积碳的产生，从而有力地保障设备技术状态时刻处于良好的状态。

1  积碳产生的原因分析

VF-0.72/350型空气压缩机是往复式活塞空气压缩机。空气压缩机在长时间运行后，积碳形成的因素比较多，就空气滤清器来说，空气中的尘埃或较大颗粒的灰尘是可以通过空气滤清器进入;在润滑油方面也是一个重要的因素，润滑系统的滑油一般会以雾状形式，在缸体内游走，缸内的环境一般是高温、高压、高氧，如果与金属催化剂相接触，润滑油就会氧化且变质。从另外一个角度分析，润滑油在蒸发过程中会将较重组分的油遗留在排气阀腔和排气管中不断受热分解，脱氧聚合，此时产生的物质与吸入气体中的杂质或压缩机缸体内的金属物质粘在一起，就会附着在缸体内部表面或活门上被进一步加热，进而形成积碳。

1.1 油压不足，易出现积碳

气缸镜面拉毛、活塞环超常磨损等现象都时由于压缩机气缸供油量不足产生的。润滑油加过量同样会危害压缩机主机，一方面会使得气体质量下降，油含量会增加，油量越多，产生积碳的几率也越大。过量加注润滑油油，会使得气缸内润滑油的雾化效果降低，导致进排气过程中，不能随气体有效通过，而遗留在缸体内壁，加大了积碳产生的概率，只有适量加注润滑油才能有效控制积碳沉淀物。

1.2 冷却效果不佳，易产生积碳

由于VF-0.72/350型空气压缩机的冷却系统为风冷式，主要依靠冷却风扇持续向缸体和气管路处吹风降温。如果冷却风扇故障或失效，就会引起会空压机排气温度超过，温度越高，润滑油粘度越大，越易于氧化分解，会促进积碳的形成，一旦温度达到自燃温度就有可能产生爆炸。

1.3 润滑油牌号选择不当，易产生积碳

润滑油也是根据使用要求有相应的指标，也会根据粘度、使用温度等参数进行分类。如果选择润滑油牌号不当，造成粘度和温度不匹配，粘度过高会增加负载，因为粘度高，附着力就强，不宜挥发，而长期停留在金属表面，久而久之就形成积碳。

1.4 长时间空转，易产生积碳

空负荷或半负荷状态运转比满载运行更容易产生积碳。因为在空负荷或半负荷状态下进入气缸的空气量与进油量不能形成正比，会出现进入的油比气多，从而增加了积碳形成的概率。

1.5 外界空气脏，易产生积碳

空气滤清器一般设计在空压机的顶部或侧部，是外露在外界环境下，如果外部环境恶劣，空气质量较差，灰尘多，会使得过滤器效果差，灰尘就会伴随气流进入气缸形成积碳核心，在高温下与润滑油混合后形成较大颗粒的微粒，而后被滞留在缸体内，无法被带走，在高温、高压等环境下就会附着在缸体内壁，有足够长的时间与空气接触，进而发生氧化反应并分解，会使得积碳逐步增多。

2  积碳会产生的危害及影响

积碳在形成初期，附着在缸体表面，呈黑色粉末或斑点状。但是在长时间运行过程中，积碳会不断累积，而后形成片状的硬质沉淀物。积碳具有燃烧性，当积攒到一定程度和厚度时（0.7MPa工作压力时25mm），活塞在往复运动過程中会产生热量，如果温度高于积碳自燃温度时，就可能引起自燃和爆炸。

空气压缩机形成一定积碳后，若润滑油量不足，使得润滑油粘度过高，进而过度氧化，就会让润滑油温度过高，若在气缸、气管路等关键部件受到冲击，会使得内部的金属杂质脱离，在气流中高速流动会产生冲击、碰撞和摩擦，会大大增加积碳燃烧爆炸的机率。

空气压缩机在运行过程中产生积碳属于正常现象，是无法避免的。控制好氧含量（0.2%）、温度、压力等关键值，也可以杜绝安全事故的发生。

气缸是压缩机的核心部件，一旦积碳进入气缸，便存在运行过程中的安全风险，轻则损坏设备，出现“拉缸”现象、产量不足或气体品质不达标等现象，重则发生燃烧爆炸事故。空气压缩机的爆炸事故大多数都是因为积碳的量达到一定程度后而引发的。只有在高温的环境下，积碳才能形成，也只有在高温的情况下，发生自燃和爆炸事故。空气压缩机的排气温度在设计时要求温度不能超过160℃，因为积碳的自然温度在180℃左右。所以设备在正常运行过程中是不会发生自燃现象的，只有出现故障或冷却系统效果不佳时，在高温的情况下，缸内温度升高而引起积碳自然，使得积碳内的润滑油快速汽化。当汽化的油气与压缩空气中高浓度的氧气以及高温同时存在时，便会引起压缩机爆炸，造成事故。

3  预防措施及方法

3.1 定期检查并更换空气滤清器

空气滤清器是空气压缩机的第一道过滤系统和防护系统。它可以将空气中的粉尘杂质进行有效过滤。空气的洁净程度可以保障空气滤芯、油水分离滤芯和润滑油的使用寿命，减少尘埃颗粒，就能减少积碳形成的核心物质。

3.2 选用合适的润滑油

润滑油是空气压缩机正常运行的保证，润滑油对转子、轴瓦、齿轮、活塞环、气缸内壁的润滑和寿命起着关键的作用。合适的润滑油可以确保空气压缩机冷却效果，也可以到达各部件的润滑，同时可以提高压缩机的运行效率、系统抗腐蚀性和缸体内的零部件的使用寿命，最关键的是可以有效防止积碳的产生。

3.3 按时开展设备的维护保养及清洁工作

定期对压缩机的进排气活门、缸体、气路系统、冷却系统等进行清理清洁工作，重点清理积碳，防止沉淀在机体上的积碳达到一定量而引发不安全事故。按时进行设备的维护保养工作不仅能减少燃烧源，而且还可以提高空气压缩机的产量，修复进排气阀密封不严、微量漏气、压力不在范围内等常见故障，可以彻底杜绝自燃和爆炸事故的发生。

4  结语

虽然在空气压缩机运行过程中产生积碳是无法避免的，但是经过原因分析，重点监控和防范，可以有效降低积碳产生的量和概率，结合定期的清洁、检修和保养进行检查、清洁和清理，有效控制积碳产生的根源，通过维护保养及时发现问题，及时排除隐患，确保运行安全。

参考文献

[1] 张和平，汪奇，贾晓枫.往复式活塞式压缩机舌簧阀的实验研究[J].流体工程，1986（5）：1-6，64.

[2] 李正义.石化工业用活塞式压缩机技术发展[J].流体机械，2004（6）：24-26，42.

[3] 朱玉峰，黄金华.往复式活塞式压缩机冷却系统的设计及进展[J].轻工机械，2006（1）：48-50.