火工品加工設施的靜電防護研究

田志剛 劉立軍 張宇鵬

摘 要：火工品生產設備是靜電防護的重點保護對象，火工品生產中，由于火工品易爆炸、爆炸能量大等特點，因此要對火工品生產過程中可能導致火工品爆炸的因素——進行防護，以達到安全生產的目的，本文對其展開探究。

關鍵詞：火工品;靜電防護;研究

1 引言

火工品是裝有火工藥劑，在很小的外界沖能激發下一次性燃燒和爆炸后，釋放出大功率能量，起引燃、引爆或特種效應作用的元件或裝置。放電瞬間回路通過數安培的大電流使空氣隙電離、擊穿，可能致使火炸藥、電雷管、電引信等火工品意外發火，引起爆炸事故。

物體通過接觸、分離、摩擦三個過程成為帶電體。接觸過程形成近似于平行板電容器的偶電層，決定了物體帶電的正負性。分離過程伴隨著靜電電容的減小和電位的升高，決定了物體的帶電量。該放電是高電位、強電場、瞬時大電流的過程，會產生強烈的電磁輻射形成電磁脈沖。

2火工品加工設施的靜電來源與分類

2.1 靜電信號的干擾來源

從廣義上分析，火工品加工設施中的干擾除去一般的靜電信號及同時流經電流傳感器的檢測系統外，還涵蓋了檢測系統本身發出的干擾信號，例如，設備接地、靜電屏蔽及電路連接錯誤等因素造成的內部干擾問題。現場環境中的局部干擾主要針對于前者而言，可以劃分為連續性周期性干擾、脈沖型干擾等類型。周期性干擾主要包含：高頻率簡諧波、載波通訊設備及其他無線電收發設備等。此外，脈沖型干擾信號根據波形規律可劃分為周期性脈沖干擾信號和隨機脈沖干擾信號兩種，周期性脈沖干擾信號主要是由于高頻率電流電泳形成;隨機性脈沖信號干擾主要包括高壓線路電暈效應干擾、電氣設備靜電干擾及電弧效應干擾等。此外，噪音來源主要有：線圈噪音、地面網噪音、動力電源噪音及繼電保護系統噪音等。

2.2 靜電干擾的分類

由于不同因素導致的噪音干擾將不同程度影響和干擾局部的放電檢測精度。假設各種干擾源的周期和變化幅寬一般一致，將顯著降低測試儀器的檢測靈敏度，換言之，滿足可見條件的最低放電量值較試驗電路的理論最低值較高。且上述干擾強度伴隨外加電壓增加而增加，因此，檢測靈敏度與外加電壓呈現顯著的負相關關系。在其他檢測工況下，外加電壓增加，對應的試驗電路出現放電現象，且可以認定其出現在試驗物的內部。所以，應該關注的重點是如何降低外部煩擾強度，及選用具備放電波形顯示的檢測設備，以保證能夠更加可靠地鑒別假性放電干擾問題。通過測定試驗回路中可能出現外部干擾的區域，并將對應的干擾源劃分為以下兩大類：第一，同外部施加電壓值高低不相關的干擾，第二，回路中外加高壓狀態下的干擾問題。干擾的主要形式如下：1.來自于外加電壓的干擾，一旦電路控制系統、變壓系統連通，將直接影響測定結果;2.來自于接地系統的干擾，一般主要針對于接地連接較差或者出現多點接地的情況，不同的接地位置的電位差在測試儀器上出現偏轉干擾;3.從外部高壓電路或者電磁波敷設位置檢測到干擾，其主要電路回路外圍的電磁場同回路內的電磁波在耦合條件下，引發的射頻干擾，譬如：臨近位置的高壓設備、電焊及電火花等干擾;4.試驗線路的放電;5.由于試驗線路本身或者內部部分區域存在接觸不良等問題引起的接觸噪音。

3 火工品加工設施的靜電防護措施

局部情況下的放電將導致被檢測信號較小，不容易觀測到，其電壓值數量級為微伏，單純通過數值判斷，且很容易被外部的各種靜電信號完全掩蓋，所以，必須先解決外部信號靜電的問題，對上述這些靜電的防護方法如下：

（1）源自電壓區域的靜電可以通過在電壓中增加濾波設備緩解靜電問題。且濾波器的主要作用是降低位于檢測設備頻率幅寬內范圍內的全部頻率值，且可以滿足低頻率測試電壓不被濾掉。

（2）源自于外部接地端的靜電，選用單獨連接的方式，將試驗電路直接接地，以消除靜電。且保證全部的金屬類設備接地良好，不會在接地端之間出現電壓波動問題。

（3）來源于外部的靜電源，例如高壓試驗、附近區域開關操作、無線電信號射頻等均能引發靜電或者電磁輻射問題，在電壓耦合作用下，將出現靜電，且被誤判為脈沖電壓。若上述靜電信號源不能被及時清理，可以對試驗電路進行處治，保證表面清潔度和光滑性較好，曲率半徑較大，并能滿足屏蔽條件。有時樣品的金屬外殼要用作屏蔽。有條件的可修建屏蔽試驗室。

（4）試驗電壓會引起的外部放電。假定在局部接觸不良或者懸浮區域被外加電壓充電后，將導致放電問題，通過判斷波形特點將其與內部的放電現象區分開。通過使用超聲波檢測技術能夠精準定位。在具體試驗階段，必須保證全部的設備可靠接地，且接地端不能出現局部銹蝕和脫落問題，接地連接位置應使用螺銷壓緊。就外部電壓靜電防控方面，可以從靜電信號源、靜電形式及靜電信號后處理等方式實現。應先明確靜電源及類型，并將其徹底切斷或者抑制，實現源頭控制，這無疑是解決外部靜電的最佳方式，但是在進行靜電抑制過程中，不允許出現更改變壓器運行模式的方法，所以，通過靜電形式及靜電后處理等方式解決靜電問題的措施極其有限。通過電壓耦合方式金融監測體系內的各種外部靜電，必須采用信號處理技術加以處理。

4 火工品加工設施的靜電防護注意事項

在關合電源開關之前，必須仔細檢查實驗點庫的連線線是否正確，接地棒和它需要接地部分的接地必須要可靠，調壓器的初始位置應該在零位。在進行實驗時，參與實驗的人與高壓電源、帶電設備和接地棒等保護設備之間必須保持一定的安全距離，實驗室內劃定的高壓區域在實驗過程中禁止進入。在調壓錢對調壓器的初始狀態進行再次檢查，保證在零位;在觀察電壓表示數變化的過程當中，由于所加電壓高，一定要集中注意力，隨時防止可能發生的擊穿等異常情況;調壓過程要盡可能穩定，不能調整太快，加壓到最大值要一次到位，不能出現反復調壓的情況。在一項實驗結束后，需要調整試品和電極，在進入實驗區域前，必須先斷電，然后利用接地棒讓帶電設備充分放電，并確認接地棒可靠接地，最后進入更換試品、電極，整個過程盡量避免發出噪聲和使用手機等通信設備。

5 總結

同時，在火工品的生產中，必須嚴格檢查、記錄和管理生產廠房的溫度、濕度等外界條件。在廠房地面以及工作臺的接地規范中要合理和規范，對于防靜電鞋、工作服等要定期開展泄漏電阻檢查，以保證其可靠性。杜絕使用易燃易爆的清洗試劑和材料。定期開展火工品生產防靜電安全講座，為生產職工普及靜電防護知識，強化職工的生產安全意識。

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