Основной опасностью для сосудов воздушно-компрессорных установок и воздухопроводов является образование, взрывоопасных смесей паров масла и воздуха, а также образование на внутренней, поверхности воздухопроводов окисной пленки масла.
Если концентрация паров масла в среде сжатого воздуха достигает6—11 %, эта смесь может взорваться при температуре около 200 оС и даже при более низкой температуре, когда применяется низкокачественное компрессорное, масло.
Если в воздухопроводам образуются перекисные соединения, взрыв может произойти при температуре примерно + 60 оС, а также от удара и сотрясения.
Расследования аварий с сосудами воздушно-компрессорных установок показали, что правила о компрессорных установках на тех предприятиях, где происходили аварии не выполнялись, а именно:
а) смазка цилиндров компрессоров производилась маслом с низкой температурой вспышки (190 оС и ниже вместо нормальной +240 оС), а в отдельных случаях даже непроверенным маслом, несмотря на прямое указание правил о необходимости перед применением компрессорного мама проверять его в лаборатории и предохранять от загрязнений;
б) продувка от масла воздухосборников и маслоотделителей производилась нерегулярно, хотя правила обязывали производить продувку всех сосудов компрессорных установок каждую смену;
в) из-за отсутствия обводных линий и по производственным условиям воздухосборники не останавливались и не очищались периодически от масла, что должно производиться не реже одного раза в полгода; также не прочищались от масляных наслоений воздухопроводы и не производилась промывка воздухопроводов, расположенных между компрессорами и ресиверами, что также должно производиться не реже одного раза в 6 месяцев;
г) в некоторых случаях температура сжатого воздуха вследствие недостаточного охлаждения в одноступенчатых компрессорах превышала 160 оС и в многоступенчатых +140 оС. Таким образом, температура сжатого воздуха в воздухопроводе мало отличалась от температуры вспышки масла, хотя согласно правилам эта разница должна быть не меньше 75°С;
д) воспламенению смеси паров масла с воздухом в компрессорных установках иногда способствовала неисправность фильтров, пропускавших с воздухом пыль и ржавчину из труб подсоса воздуха в компрессор.
Задание. Определить опасное давление и мощность взрыва воздухосборника компрессора. Сделать заключение о возможных причинах взрыва.
Дано (вариант 1). объемом воздухосборника 0,9 м3, изготовленного из бесшовной трубы с внутренним диаметром D В = 0,3 м и толщенной стенки dс = 3 мм. Известно, что компрессом создает давление Р К = 0,8 МПа, смазывается компрессорным маслом М12 с температурной вспышки Т в = 489 К. При осмотре воздухосборника установлено, что взрыв произошел не из-за ослабления элементов конструкции.
При расчетах для всех вариантов принять: время взрыва t вз = 0,1 с; материал воздухосборника Ст20; sдоп = 400 МПа; температура наружного воздуха 293 К.
Решение.
1. Определяем предельно допустимое давление для бака воздухосборника
МПа, (2.4)
приняв минимальное давление взрыва Р вз = 1,25 Р доп, получим Р сз= 8×1,25 = 10 МПа.
2. Рассчитываем мощность взрыва, приняв, что вся энергия расходуется на работу взрыва
, (2.5)
где
, (2.6)
Дж; (2.7)
кВт,
где А вз –– энергия сжатого газа, Дж;
t –– время взрыва, с;
m –– показатель адиабаты, для воздуха m = 1,41;
Р вз –– давление взрыва, МПа;
V –– объем воздухосборника, м3;
Р 0 –– атмосферное давление, 0,1013 МПа» 0,1 МПа.
Возможными причинами взрыва могут быть:
–– завышение предельно допустимого давления в сосуде от источника питания.
В нашем случае данное предположение не может служить причиной аварии, так как рассчитано, что Р доп = 8,0 МПа, а источник питания создает давление всего 0,8 МПа, т.е. в 10 раз меньше допустимого;
–– повышение давления за счет воспламенения масловоздушной смеси, вызванного повышением температуры среды, в связи с неисправностью системы охлаждения компрессора. Для проверки данного предложения нужно определить температуру воздуха после сжатия в компрессоре
К.
Т = 535 К, что больше температуры вспышки масла Т в = 489 К.
Ответ. Давление взрыва 10 МПа, мощность – 231330 кВт. Наиболее вероятной причиной взрыва воздухосборника является отказ системы охлаждения компрессора и повышение температуры среды воздухосборника свыше Т в масловоздушной смеси.
Таблица 2.3
Исходные данные
| Исходные данные | Варианты | ||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | |
| Рабочее давление воздухосборника, МПа | 0,8 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,9 | 1 | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 1,4 | 1,5 | 1,6 | 1,7 | 1,8 | 1,9 |
| Объем воздухосборника, м3 | 0,9 | 4,5 | 3,9 | 3,8 | 3,5 | 3,2 | 3,1 | 2,9 | 2,8 | 2,5 | 2,6 | 2,1 | 1,9 | 1,2 | 1,2 |
| Исходные данные | Варианты | ||||||||||||||
| 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | |
| Рабочее давление воздухосборника, МПа | 2 | 2 | 0,9 | 0,5 | 1 | 1,2 | 0,8 | 2 | 1 | 0,6 | 0,5 | 0,7 | 0,8 | 2 | 1 |
| Объем воздухосборника, м3 | 0,6 | 0,5 | 0,9 | 0,8 | 1,3 | 1,4 | 1,5 | 4,1 | 3,5 | 3 | 2 | 2,6 | 2,7 | 2,2 | 3,3 |
