引言(1)
往復式低溫液氧泵(簡稱液氧泵)是用來抽送制氧機生產的低溫液氧并提高其壓力的機械.制氧機生產的低溫液氧經液氧泵升壓,再經汽化復熱升溫后充入氣瓶.采用這種方法充氧比用汽化器充氧操作簡便,液氧利用率高,還可回收液氧的冷量,使產品的能耗下降.因此,在空分設備中,越來越多地用液氧泵來替代氧氣壓縮機.據調查了解,目前生產醫用氧氣和航空呼吸用氧氣的小型空分設備,已普遍選用液氧泵充氧;新開發的大型空分設備,已普遍選用液氧泵充氧;新開發的大型空分設備,也有發展用液氧泵充氧的趨勢.但由于液氧是很強的助燃劑,與可燃物如油脂接觸,一旦遇有激發能源時,極易發生爆炸燃燒事故.歷年來,液氧泵在運行工作過程中,曾發生過多起爆炸事故,給國家和人民的生命財產安全造成了無法挽回的損失.本文以廣東省佛山市某制氧站發生的一起往復式低溫液氧泵爆炸事故為例,分析事故的原因教訓,期望大家能從中汲取教訓,避免此類事故的重復發生.
事故經過(2)
2002年12月28日,廣東省佛山市某制氧站從某工廠接回一臺已經該工廠大修竣工驗收合格的制氧機.隨后,按照有關要求,該制氧站對制氧機進行開機前的各項檢查、清洗脫脂、試機、調試和加溫等準備工作.2003年1月5日10時,該制氧站正式開機制取氧氣,當制氧機轉入正常工作后,16時50分,當班充氧員向某用安裝在分餾器旁的液氧泵對氧氣瓶按規定正常灌充氧氣,當第19只氧氣瓶內的氧氣升至8~9MPa的壓力,當班分餾器操作員賈某正準備填寫工作記錄時,突然一聲爆響,賈某扭頭一看,液氧泵處已呈白霧狀.于是,他果斷地拉下總閘刀,切斷了整個制氧機的工作電源.充氧員向某迅速關閉第19只氧氣瓶閥,當該只氧氣瓶瓶閥只剩下半圈時,第2次爆炸聲又響起,并發生了火災.
現場勘測(3)
這起爆炸事故,雖未造成人員傷亡,但液氧泵已受到嚴重損壞.在事故現場發現,液氧泵缸套頂端外緣凸起處已全部被氣流沖擊燒蝕.與活塞桿的連接螺釘相連處的柱塞尾部掉下2塊長為1cm的金屬.且該處有明顯的斷裂燒傷痕跡.與柱塞相連接的活塞桿頭部有2cm2面積的拉傷.液氧泵泵缸內的密封填料和膠木已被燒焦,液氧泵缸體端的填料壓緊螺帽被炸飛.與液氧泵進口閥端相連,直徑14mm、壁厚1.5mm的紫銅管被炸裂卷邊.此外,液氧泵周邊分餾器底座旁12mm厚的鋼板被燒成面積為60cm2如豌豆形狀的洞.4根連接氫氣壓力表的導管被炸斷.安放該制氧機放液管的黃河工程車的車廂板燒了2個洞.分餾器四周的側蓋板均不程度地被燒壞.安裝在分餾器下面的冷凝蒸發器的底部已被高溫氣流吹成“U”字形、面積為150cm2的窟窿.
事故原因(4)
經有關專家和技術人員現場勘測認定,這起事故的直接原因是液氧泵內部爆炸;而引起液氧泵內部爆炸的主要因素是液氧泵內部沾有油脂.
氧氣是一種無色無味的氣體,其本身不燃燒,但它是一種強氧化劑,具有助燃性,是燃燒爆炸的基本要素之一.氧氣幾乎能與所有可燃氣體或蒸氣混合而成爆炸性混合物,純氧與礦物油、油脂或細微分散的可燃粉塵、碳粉、有機纖維等接觸時,由于劇烈的氧化升溫、積熱能夠引起自燃,發生火災或爆炸.
多孔的有機物質(如羊毛纖維等)若被液氧浸透,在一定沖擊力下,就會發生劇烈的爆炸.油脂是不飽和有機化合物,屬可燃物質,極易分解,當其與大于或等于2.94MPa的壓縮氧氣接觸時,分解加快,易引起自燃,導致化學性爆炸.
液氧泵中,變速箱、凸輪箱雖有潤滑油,但都采取了隔離措施,用擋油密封圈阻止潤滑油向外滲漏.填料在裝入缸體端后,用壓緊螺帽壓緊,密封柱塞和活塞桿,以免液氧泵工作中,液氧沿柱塞和活塞桿向外滲漏.為了使液氧泵可靠地工作,防止從"十"字頭來的潤滑油順活塞桿滲入氣缸,在活塞桿上還套有一只"0"形擋油橡膠圈,阻擋活塞桿上殘余的潤滑油.在實際工作過程中,只有"0"形擋油密封圈磨損不嚴重,基本上可以控制潤滑油外滲.液氧泵工作時,由于液氧泵的泵缸和柱塞部分與氧接觸,該部分須絕禁止沾有油脂.因此,更換新的單向閥、缸套和柱塞時,安裝前應清潔脫脂,防止帶油而引發事故.泵缸中的缸套和柱塞在工廠制造、修理出廠或制氧機長時間停放時,應按規定將其放入潤滑油中浸泡封存,以防止銹蝕.啟封使用前,須嚴格進行清洗脫脂.
為什么有這么多防范措施,還會發生爆燃事故呢?
從所周知,柱塞是一根實心圓柱體,其精度要求高.加工時,為確保其加工精度符合要求,盡可能減少誤差,每根用于加工柱塞、凡超過一定長度的金屬材料的頂端都鉆有一中心孔,以便在機床上固定,保證每根用于加工柱塞的金屬材料的頂端不晃動,確保其精度達到要求.再則,在柱塞的另一端的加工孔內,裝有一墊塊,用以調整柱塞與活塞桿之間的間隙,留間隙的目的是用于調整柱塞頂端與泵缸頂端的間隙,防止頂缸.
柱塞的另一端的加工孔與墊塊之間大都存有一定的縫隙.油封時,由于缸套和柱塞完全浸泡在潤滑油中,柱塞頂端的中心孔、柱塞的另一端的加工孔與墊塊之間的縫隙必然有油滲入,脫脂時,應認真、嚴格細致、全面地清除.否則易將油脂殘留下來,埋下不安全的隱患,在工作中隨時都有爆炸的危險.
防范措施(5)
一是安全意識要強
制氧站安全規定中有明確的要求,與氧接觸的零部件和工具等絕對禁止沾有油脂(VPF1506XP型全氟聚醚油、甘油和FL-10#氟氯油等特殊的油脂除外),禁油工具應涂有明顯標記,分開保管,充氧臺和分餾器操作人員工作前必須洗手,穿干凈無油污的服裝.液氧泵與液氧直接接觸,危險性大,作為一名缺氧員不但要能操作設備,還應懂得制氧站的安全常識,嚴格遵守各項安全規章制度.
二是業務工作應熟練
缺氧機零部件的脫脂與清潔是保證安全工作的一個重要的環節,因此要求工作人員一定要做耐心細致的工作,在工作中切不可粗心大意.對一些機件不能直接脫脂的,應采用注射器等手段將脫脂液注入脫脂,有的機件也可采用擦拭的方法脫脂.實際工作中,液氧泵表面的油脂易干除去,而液氧泵的某些死角的油脂難除.因此,在脫脂時,不能光清洗表面,應全面、認真地進行清洗,不能輕易放過每一個洞眼、每一處縫隙.因為往往這些不起眼的地方就是安全隱患大敵的藏身之處.
泵缸中缸套和柱塞的脫脂方法有多種,按現在的條件,大都先用柴油加熱清洗,然后用D902高效無毒除油劑、航空洗滌汽油或酒精嚴格清洗脫脂.脫脂完畢后,用干凈的布擦拭,并用氧氣或氮氣吹干.為防止中毒,禁止使用四氯化碳作清洗劑.
三是對關鍵零部件的脫脂把關應足夠嚴格.
為切實做好關鍵零部件的脫脂,在脫脂過程中要嚴格按照自檢、互檢及領導檢查的程序進行把關.對缸套和柱塞等關鍵部件的清洗脫脂應指定專人負責.脫脂后的零部件還應采取切實可行的措施,指定專人逐件逐項地嚴格驗收檢查,以免造成遺漏.驗收合格組裝前,還應對脫脂情況進行一次復查,力爭做到萬無一失.(申瓊 陳衛華 張紅旗)