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        新聞資訊

        空氣壓縮機儲氣罐的安全要求!
        摘 要:通常作為簡單壓力容器, 空壓機儲氣罐一直被認為是比較安全的一種特種設備。但是如果由于其設計、制造、安裝、使用管理等各個環節不規范, 各種安全隱患積累綜合作用, 也有可能發生爆炸事故,甚至導致人身傷亡等嚴重后果。通過事故案例, 綜合分析了可能導致空壓機儲氣罐事故的多種因素, 并結合相關標準和安全規程, 總結了空壓機儲氣罐事故的預防措施和安全要求。
        關鍵詞:儲氣罐;標準;安全規程
        空氣壓縮機是一種用來壓縮空氣、提高氣體壓力或輸送氣體的機械, 簡稱為空壓機, 被廣泛應用于冶金、電子電力、醫藥、包裝、化工、食品、采礦、紡織、交通等眾多領域。在空壓機系統內, 空氣通過濾清器被吸入空壓機, 在空壓機中經過壓縮, 使其達到規定壓力后進入儲氣罐, 然后由排氣管路送往使用地點。儲氣罐裝在空壓機和壓縮空氣管網之間, 其作用是緩和由于排氣不均勻和不連續而引起的壓力波動, 儲備一定數量的壓縮空氣, 維持供需氣量之間的平衡, 以及去除壓縮空氣中的油水和雜質, 凈化壓縮空氣。近年來, 空壓機儲氣罐事故時有發生, 甚至于包括重大事故, 給正常的生產生活以及人身安全帶來重大的損失和威脅[ 1 -4] 。此類由于空壓機儲氣罐爆炸發生的事故不在少數, 不僅造成單位停工停產,經濟損失巨大, 而且還造成人員傷亡和建筑物的毀壞。因此, 空壓機儲氣罐的安全性已逐漸引起人們的高度重視。
        2 儲氣罐事故原因分析
        通常作為簡單壓力容器, 空壓機儲氣罐由于其設計壓力較低(小于或等于1.6 MPa), 使用介質為壓縮空氣, 最高工作溫度≤150℃, 一直被認為是結構簡單、危險性較小的一種特種設備。但是如果由于其設計、制造、安裝、使用管理等各個環節存在不規范行為, 各種安全隱患積累綜合作用, 也有可能發生爆炸、甚至導致人身傷亡等嚴重后果。
        2.1 設計
        作為壓力容器, 儲氣罐的結構和規格是根據其技術參數和使用條件, 參照《鋼制壓力容器》(GB150-1998)[ 5]和其它相關標準[ 6 -7] 設計。操作壓力越大, 則設計壓力越大, 需要的殼體材料強度和厚度就越大;操作溫度越高, 則鋼板在設計條件下的許用應力越小, 需要的壁厚越大;另外儲氣罐殼體焊縫的焊接接頭系數, 開孔和接管, 以及腐蝕裕量的大小也同樣對容器壁厚有著直接的影響。在2005年一臺儲氣罐的首次全面檢驗過程中, 設備的主要技術參數如下:立式空氣儲罐, 設計壓力1.15 MPa;內徑1200mm;主體材質為Q235B;壁厚6 mm;腐蝕裕量1 mm。根據GB150 內壓圓筒計算公式以及《壓力容器定期檢驗規則》[ 8] 壁厚校核公式, 強度校核不合格, 安全級別定為5級, 存在重大安全隱患, 作報廢處理。由此可見, 儲氣罐殼體的強度主要取決于設計壓力、結構型式、設計溫度等, 設計結果的合理與否將直接影響著壓力容器的安全運行和使用壽命。
        2.2 主體材料缺陷
        在儲氣罐制造過程中, 若選材不當或者鋼板材料質量差, 存在諸如鋼板壁厚不均勻, 機械性能(如抗拉強度)不達標, 或者由于焊接原因, 焊接接頭存在氣孔、夾渣、裂紋、未焊透等嚴重制造缺陷, 造成焊縫質量不合格。在儲氣罐的使用過程中, 也有可能產生材質劣化、壁厚減薄、嚴重腐蝕或裂紋等缺陷。這種制造或者使用中產生的缺陷會嚴重削弱殼體材料的強度, 即使儲氣罐仍在原額定壓力下工作, 仍然可能因其強度不夠發生爆炸。2007年10 月, 某工廠一臺空壓機儲氣罐發生爆炸, 經研究分析發現, 容器主要受壓元件, 特別是筒體材料質量不合格, 力學性能(主要是抗拉強度)低于設計和標準規定的最低要求, 容器承壓性能下降, 在壓力升高到一定程度超出材料承壓極限發生爆炸, 是這次事故的主要原因[ 1] 。
        2.3 安全附件
        根據安全監察規程[ 9 -10] 要求, 壓力容器應當按設計要求裝設超壓泄放裝置(安全閥或者爆破片)以及壓力表。由于儲氣罐工作壓力低于壓力源(壓縮機)壓力, 所以在通向儲氣罐進口管道上應當裝設減壓閥或調節器, 安全閥和壓力表應當裝設在減壓閥或調節器的低壓側[ 11] 。儲氣罐內氣體額定壓力是由空壓機壓力調節器和安全閥來確定的。一旦二者出現故障, 如壓力調節器操作失誤或其中的卸荷閥管道等零部件出現故障, 不能有效限制進氣壓力;安全閥未裝、失靈或設置起跳壓力過高, 會造成超壓時安全閥失效, 儲罐內氣體壓力急劇上升。如果壓力表失靈, 則不能準確及時反映罐內真實壓力,操作人員也不能正確處置異常情況。安全附件是保障設備安全的最后一環, 也是最重要的一環。如果安全附件失效, 在壓力失控, 超過儲氣罐罐體壁厚的強度極限的情況下, 就會發生失效破壞, 甚至爆炸。
        2.4 管道振動
        空壓機吸排氣過程中具有間歇性, 至使管道內氣流的壓力和速度呈脈動性和周期性變化, 這種脈動氣流會引起管路振動。此外, 因儲氣罐安裝不規范, 底座未固定, 罐體與空壓機安裝距離未按設計要求安裝也會引起和加劇管道振動。管道振動的結果是使管道之間或管道與儲氣罐、閥門、冷卻器之間的連接部位經受反復的振動應力, 使管路系統受到附加疲勞載荷, 會出現松動、受壓元件材質劣化以致開裂現象, 輕則產生泄漏, 重則引起爆炸, 釀成事故[ 3] 。
        2.5 罐內積炭燃燒
        由于空氣壓縮機采用壓縮機油作潤滑油, 壓縮機油隨壓縮機壓氣過程, 沿著整個排氣通道形成油沉積物, 這個沉積物稱之為積炭。它在一定條件下能發生自燃, 從而導致空氣壓縮機裝置爆炸。氣缸、氣閥室、管路、冷卻器和儲氣罐等有積炭的地方都有可能發生爆炸。如果使用環境惡劣, 吸入的氣體含有較多灰塵和硬顆粒, 或者系統密封性能不好, 曲軸箱內的機油漏入氣缸, 進入儲氣罐, 都會造成儲氣罐積炭層過厚。在近期的研究報道中, 已經有文章闡述了由于儲氣罐內積炭嚴重而引起的自燃和爆炸的事故[ 4] 。
        2.6 管理維護不當, 違章操作
        根據對儲氣罐爆炸事故的報道和案例分析, 由于設備管理維護不善, 違章作業或誤操作導致的事故占事故總量很大比率。最常見的問題諸如:缺乏安全意識, 設備無專人管理;安全附件(安全閥、壓力表)未能定期校驗, 年久損壞失效;未能定期排污和清理, 造成設備腐蝕或者積油積炭;違章操作, 不按照安全操作規程操作, 在出現異常情況時不及時停機檢修, 或者將容器直接放在日光下暴曬或高溫烘烤, 引起內壓異常升高等。
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