爆竹裝藥機的安全性和實用性研究

文/陳仕斌 周發明 陳業良

爆竹裝藥機的安全性和實用性研究

文/陳仕斌 周發明 陳業良

煙花爆竹是我國的傳統文化產品，自發明至今已有一千四百多年的歷史。煙花爆竹在為人們美化生活的同時，也是主產區的支柱產業，為社會提供了大量就業機會。目前，全國從事花炮行業人員超過百萬。煙花爆竹的生產經營屬于高危行業，全國每年因生產煙花爆竹而致死亡的人數不在少數，特別是煙花爆竹生產中的裝藥工序，事故的發生更是防不勝防。

傳統人工裝藥的兩大瓶頸

傳統的人工裝藥有兩個問題難以徹底解決，一是裝藥工與煙火藥直接接觸，一旦發生事故往往廠毀人亡，后果相當嚴重。裝藥工序發生事故的機會在所有事故發生的概率中占有相當大的比例。二是裝藥時間多在氣溫低的凌晨，能見度較差，而裝藥工人為了提高生產效率，絕大部分都會超藥量操作，不利于安全監管，造成事故時有發生。如何從根本上解決裝藥工序中的安全問題，保障相關從業人員生命財產安全，維護社會的穩定，成為擺在各級政府部門、花炮生產廠家及花炮機械生產廠家面前的一項重大課題。

如果在煙花爆竹裝藥工序中采用自動化、機械化，就可以做到控制事故的發生，即使萬一發生事故，也只會機械受損而不至于造成人員傷亡。科研人員經過深思熟慮，反復論證，認為在高科技快速發展的今天，這些是完全可以實現的。自2004年開始，有關專家利用花炮之鄉得天獨厚的試驗條件和人才優勢，引進了多名機械、自動化以及煙火藥人才，開始了爆竹裝藥機的研發。

▲煙花爆竹裝藥自動化生產線

裝藥機研制過程及其原理分析

“少量、多次、勤運走”是一個重要的設計研制切入點，將“少量、多次、勤運走”轉化為自動化、機械化，就是使用機械自動地完成“配藥、混藥、裝藥、輸送藥餅”的全過程，并使整個機械中的總藥量確定到一個相對安全的范圍。要減少人與藥物的直接接觸，其核心就是在有人操作間做到無藥，在有藥間做到無人操作，形成“有人無藥、有藥無人”的工作場所，并且使兩者形成一定的安全距離并加以安全防護。

經過幾年反復研究，科研人員終于在2007年10月將第一臺裝藥機投放市場。

第一代裝藥機整機尺寸全長8.8米，寬6.6米，安裝工房結構為一間12×8米的大工房。科研人員在安裝機械之后，只用紅磚作為防護屏障，將裝藥部分圍起來，防護措施非常簡陋。

對于第一代裝藥機，廠家多次召開現場會廣泛聽取客戶意見。安監部門和使用企業對廠家第一代裝藥機在使用性能上能基本滿足用戶需求表示肯定，但也指出存在的安全隱患，特別是安全防護達不到要求。

廠家在第一代裝藥機的基礎上，重點對機械的安全性能、安全防護進行改進和研發。其特點表現在加大了操作工人與有藥的裝藥間的安全距離，實現單人單間操作，完全做到了在“有人無藥、有藥無人”的情況下進行生產。同時，在機械使用安裝時，監管部門要求企業按照國家標準建立規范的防護屏障，以增加安全系數。

裝藥機研制是否成功，關鍵看從兩個方面，一是看是否具有安全性，二是看是否能滿足用戶對煙花爆竹生產質量的要求，也就是其適用性。在專家和監管部門的指導下，經過多次改進，裝藥機各方面性能得到很大提高，已經發展到了第六代產品，其性能具體表現在：1.在安全防護上，工房設計請有甲級資質的湖南省化工醫藥設計院，對工房強度、結構進行優化可靠性設計，做到萬無一失。2.在機械結構上，采用了一條直線的方式，便于安裝、使用。特別是從配藥機到裝藥間的輸送，采用了雙皮帶，使高氯酸鉀與硫磺、銀粉分開輸送，進一步提高了配藥機的安全性。3.在電器控制方面，采用PLC微電腦控制，特別是藥物的配比調節，采用觸摸式數字化調節。

新型裝藥機的安全性

裝藥機到底具有多高的安全性表現在三個層次：一是指盡量做到不出任何安全事故；二是指萬一出了安全事故，也是小事故；三是指即使出了事故也能做到只傷機械不傷人。裝藥機的研發基本上實現了以上目標，整體安全在以下三個方面得到保障。

第一層次的安全措施

1.嚴格控制高溫的產生

①電機、電器等熱源遠離機器中心裝藥區；

②有藥區的機械轉動、傳動均為低速；

③所有傳動軸承全部密封在黃油中。

2.嚴格控制摩擦的產生

裝藥機在有藥區的運動部件之間都沒有相對運動；藥物多次過篩，確保砂石、泥土及金屬顆粒不會摻入藥物中。

3.嚴格控制靜電的產生

裝藥機各部件全部連接，且整機接地，整機接地電阻不大于10Ω；

與藥物有接觸的皮帶全部采用防靜電皮帶，且每一組皮帶傳動中至少有一組皮帶輪的材質是金屬；

混合藥物的滾筒為金屬篩網，間接接地。

4.防止形成高濃度藥塵

使用了防爆引風機將裝藥間內的藥塵引出，通過水幕作用，大大減少了藥塵的濃度。

第二層次的安全措施

1.存藥量的控制

裝藥機的研發改變了傳統的裝藥工藝，由機器即時完成配藥、和藥、裝藥及余藥回收等全部工作，當裝藥機藥斗中已混合好的藥量達到一定值時，自動控制系統控制裝藥機停止配藥，確保藥斗中藥量控制在一個相對安全的范圍之內（150克左右）；同時，由于控制了藥斗中的藥量，也就間接控制了整個裝藥機的藥量（整機總藥量不超過0.75公斤）。

2.余藥廢料的及時處理

裝藥間采用現澆鋼筋混凝土，并粉刷光亮，使藥塵不容易堆集。裝機有氣泵，便于在工作結束時清理整個工房及裝藥機上的藥塵，工房里還裝配有循環水泵，及時沖洗降落在地面上的藥塵。

通過上述兩個辦法使裝藥機里的存藥量降到一個很低的水平，由于存藥量小爆炸威力就小，對人員的傷害輕，對建筑物毀壞程度也輕。也就符合了“小型分散、少量、多次、勤運走”的科學原則。

第三層次的安全措施

1.裝藥機整機全長15.4米，實現了人和藥物的合理分離，使人不與藥物直接接觸。

2.在工房設計方面，請有甲級資質的專業設計院設計工房，按照國家標準相關要求從工房強度、結構上進行優化設計，保證抗爆系數達到要求。

新型裝藥機的實用性

裝藥機是否具有實用性，關鍵要從兩個方面進行分析，一是藥物配比的準確性，二是裝藥的準確率。

1.裝藥機藥物配比準確性

藥物配比準確性是指藥物里各種成分高氯酸鉀、硫磺、銀粉、珍珠巖粉之間比例的穩定性，藥物配比的穩定性是爆竹產品質量的一個重要指標，如果不穩定，爆竹質量就不穩定，根據湖南省產品質量督檢所對天馬牌裝藥機的檢驗，其藥物配比準確性大于90%。

2.裝藥機的裝藥準確率

裝藥準確率即藥餅中裝入藥量的偏差量，裝藥的準確率是影響爆竹質量的一個重要指標，從工作效率和產品質量都要求裝藥的準確率要高。根據湖南省產品質量督檢所檢驗，其藥物裝藥準確率大于90%。

責任編輯 黑菊花