中空注吹塑机爆炸事故分析(1)
某吹塑企业的一台注吹塑机在运行过程中突然发生爆炸。爆炸冲击波造成注吹塑机配电控制柜报废及密闭设备用简易房坍塌、厂房部分门窗玻璃破坏等财产损失;由于事故设备在爆炸前处于自动运行模式的无人监管状态,故人员方面仅造成一人受伤。
发生事故的设备是由某厂生产的MSZ30型三工位注吹中空成型机,其包含液压驱动系统、电加热系统、水冷却系统、压缩空气系统、电气控制系统五大系统,额定总功率为24.16kW,液压驱动系统压力为14MPa,压缩空气压力0.8MPa。该设备安装投入使用,因市场供需关系,到事故发生前共计使用4个月左右的时间。该设备在事故发生前已连续自动运行了29个昼夜。
1事故原因初步分析
从现场痕迹分析,可以明确爆炸是在吹塑机下部腔内发生的。由于该腔内有液压油箱、高压油管、液压电磁阀、动力线缆及控制线、压缩空气软管、高压氮气瓶等,存在高压油、低压电力、压缩空气等大能量物质,有发生油气爆炸、压缩空气爆炸、电力电弧爆炸的可能性。从电控箱和设备周围环境的的破坏程度看,该爆炸能量较大,发生油气爆炸的可能性相对大些。
可燃气体混合物爆炸的条件。可燃气体混合物爆炸应具备三个条件(三要素),即可燃气体本身具有爆炸性(可燃物);必须悬浮在空气中并与空气混合到爆炸浓度(助燃物);有足以引起爆炸的热能源(火源)。
本次事故设备配备有液压油箱(有效容积400L)、高压油管路系统,用油品种:长城YB-N46抗磨液压油。查阅相关资料,该类液压油可测得开口闪点约180℃~240℃,一般情况下,不易被火源点燃或引爆,但其油蒸气在特定条件下也是可以引燃或引爆的。经现场观察同类设备操作过程,该设备液压油存在高压操作工艺,也配备了高压油管路。当设备在注射塑胶的工况时,液压油系统油压达到14MPa(每次可持续23s左右),液压油温设定值为55℃。从现场情况看,外管壁有油滴析出悬挂。另外,在相邻企业观察同类型设备运行时,发现设备内部下腔地面沉积了较多的油料,是高压油管路中渗漏出来的。再根据其他文献资料说明,注塑机高压油管路接头处漏油,属于常见故障,需要加强日常检查、维护进行排除。因此,该设备存在了油气(气溶胶)助燃物的可能。
本次事故设备还配置压缩空气系统。压缩空气由厂房外部空压机通过管路供给,工作压力为0.8MPa,引入设备下部内腔的塑料管路通径仅为10mm,供气量较少,单纯由其引起爆炸的可能性较小,但作为爆炸的氧气供给(助燃物)是很有可能的。
吹塑机使用的动力电源电压等级为380V,控制电源电压均为直流24V。电气火花可能是本次事故的点火源。
通读吹塑机的说明书后不难发现,该种设备使用的液压油,在高压和持续运行的过程中会被不断的加热升温,所以吹塑机配备有冷却水系统来限制液压油温在安全的范围内。
吹塑机的电气控制系统对油温的控制是采用安装在油箱顶部的两只热电偶回馈温度,经西门子S7-200型PLC的模数转换和逻辑计算,并与设定油温值比较后,输出超限报警或自动停机信号。
该系统并未设计对关键传感元件好坏进行自动判定的自检程序,故在这种控制方式下,热电偶的准确度和可靠性就显得尤为重要,一旦热电偶自身失效而未被操作人员及时发现,该电控系统将失去对油温的失效控制,从而设备也将在故障状态下继续运行,导致液压油温持续上升至危险值。
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