塑料導(dǎo)爆管生產(chǎn)安全性探討*

徐 平 唐書(shū)升

重慶順安爆破器材有限公司(重慶,400707)

1 目前國(guó)內(nèi)塑料導(dǎo)爆管生產(chǎn)現(xiàn)狀

塑料導(dǎo)爆管是非電起爆系統(tǒng)中的一種新器材，我國(guó)于1978 年開(kāi)始生產(chǎn)[1]。在民用爆破器材生產(chǎn)中，塑料導(dǎo)爆管的生產(chǎn)一直被人們認(rèn)為是相對(duì)安全的，但在2008年初西南某民爆生產(chǎn)企業(yè)塑料導(dǎo)爆管生產(chǎn)車(chē)間發(fā)生爆炸事故，造成1人重傷3人輕傷，引起業(yè)內(nèi)對(duì)導(dǎo)爆管生產(chǎn)安全性的關(guān)注。

經(jīng)過(guò)30余年的研究發(fā)展，國(guó)內(nèi)導(dǎo)爆管的生產(chǎn)已經(jīng)具有相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)和相對(duì)成熟的工藝，目前國(guó)內(nèi)塑料導(dǎo)爆管生產(chǎn)的工藝流程基本如圖1所示。

圖1 塑料導(dǎo)爆管生產(chǎn)的工藝流程

導(dǎo)爆藥是一種由猛炸藥黑索今(RDX)或奧克托今(HMX)、易燃鋁粉和其它改性物粉末按一定比例組成的混合藥劑，在生產(chǎn)過(guò)程中用到的設(shè)備主要有下藥機(jī)、擠塑機(jī)和收管機(jī)或在線切分機(jī)。

在生產(chǎn)過(guò)程中，導(dǎo)爆藥的主要存放部位是下藥機(jī)的盛藥部分，由于受到對(duì)導(dǎo)爆藥爆炸危害性認(rèn)識(shí)的限制，基本暴露在空氣中，無(wú)任何防護(hù)。在科工爆[2007]684號(hào)文件《民用爆破器材專(zhuān)用生產(chǎn)設(shè)備安全使用年限管理規(guī)定》中，把導(dǎo)爆管生產(chǎn)的制管機(jī)列為Ⅲ類(lèi)設(shè)備，即用于具有燃燒危險(xiǎn)的原料加工或不直接接觸危險(xiǎn)品的專(zhuān)用設(shè)備，自設(shè)備安裝之日起最長(zhǎng)使用年限為15 年?？梢?jiàn)在長(zhǎng)期的生產(chǎn)管理中，并沒(méi)有意識(shí)到導(dǎo)爆藥一旦發(fā)生意外爆炸事故，會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作人員造成傷害。

2 安全事故原因分析

對(duì)于塑料導(dǎo)爆管生產(chǎn)過(guò)程中的安全事故原因分析，在國(guó)內(nèi)鮮有報(bào)道，為探尋其中的原因，做了一系列的試驗(yàn)。

生產(chǎn)中主要危險(xiǎn)品為生產(chǎn)用導(dǎo)爆藥，其主要成分是猛炸藥，以黑索今(RDX)為例，為白色粉狀結(jié)晶，熔點(diǎn)204.5～205.0℃，熔化時(shí)分解，晶體密度1.816 g/cm3。黑索今的爆速較高,密度1.796 g/cm3時(shí)爆速為8741 m/s。爆熱為6025 kJ/kg，自燃溫度234.0℃。

塑料導(dǎo)爆管生產(chǎn)設(shè)備如圖2所示。在正常的生產(chǎn)中，導(dǎo)爆藥從下藥裝置中經(jīng)振動(dòng)均勻落入導(dǎo)料管中，離導(dǎo)爆藥最近的熱源為機(jī)頭，機(jī)頭的溫度一般設(shè)定為145～155℃，藥劑從導(dǎo)料管中落下到圖中A處粘附到塑料管上的時(shí)間極短，基本不會(huì)對(duì)藥劑產(chǎn)生加熱作用，所以生產(chǎn)是相對(duì)安全的。

但是，如果生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)異常情況。如：藥劑在圖2中A處發(fā)生堵塞，并未及時(shí)關(guān)閉下藥裝置，就會(huì)導(dǎo)致藥劑一直從A處向上堆積至導(dǎo)料管中，同時(shí)由于機(jī)器的振動(dòng)會(huì)使藥劑有一定的堆積密度，此時(shí)若機(jī)頭部分溫度失控，機(jī)頭溫度持續(xù)上升，持續(xù)給藥劑加熱，由于熱量的積累，到達(dá)藥劑的爆發(fā)點(diǎn)，堵塞的藥劑發(fā)生爆炸，向上引爆下藥裝置中的更多藥劑，從而發(fā)生事故。

1-導(dǎo)料管；2-芯模；3-機(jī)頭；4-上模；5-口模；6-調(diào)整螺釘；7-調(diào)整壓板；8-上壓板

試驗(yàn)證明，當(dāng)導(dǎo)料管中藥劑堵塞量為0.8g，機(jī)頭溫度上升至205℃時(shí)，就可以引爆堵塞的藥劑，并足以引爆藥斗中的存藥。

同時(shí)不排除生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的雜散電流、靜電、生產(chǎn)人員的誤操作等原因造成事故的可能。

3 塑料導(dǎo)爆管生產(chǎn)過(guò)程中的安全防護(hù)措施

3.1 安全防護(hù)裝置

無(wú)論是哪種原因?qū)е碌陌踩鹿?，藥斗作為藥劑的主要存放部位，最大存藥量可達(dá)到20g，是生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的重大危險(xiǎn)源，對(duì)其進(jìn)行安全防護(hù)是完全有必要的。

經(jīng)過(guò)一系列試驗(yàn)，為確保在藥斗內(nèi)最大存藥量時(shí)發(fā)生事故而現(xiàn)場(chǎng)操作人員不發(fā)生重傷，選擇以鋼板和防彈玻璃組合設(shè)計(jì)成下藥安全防護(hù)裝置，如圖3所示。圖3中1用鋼板制成， 2～7均用防彈玻璃制成。

此設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是：(1)鋼板和防彈玻璃的組合能使防護(hù)裝置有足夠的防護(hù)能力，保護(hù)藥斗內(nèi)藥劑在發(fā)生爆炸事故時(shí)，操作人員盡可能不受沖擊波和破片的傷害；(2)設(shè)計(jì)中預(yù)留了必要的觀察孔、透光孔、加藥孔，保證了有足夠的采光可以觀察到藥斗內(nèi)藥的存量，并能方便加藥；(3)預(yù)留防護(hù)裝置的上下兩個(gè)端面為泄爆面，生產(chǎn)過(guò)程中，操作人員的工作范圍分布在防護(hù)裝置的四周，藥斗內(nèi)藥劑在發(fā)生爆炸事故時(shí)，操作人員可避免受到?jīng)_擊波和破片的直接傷害。

3.2 加熱機(jī)頭的溫度控制

加熱機(jī)頭是生產(chǎn)中與藥劑最接近的熱源，也是生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生堵藥情況后導(dǎo)致藥劑被加熱的直接熱源。機(jī)頭部分是由電熱線圈加熱，由熱電偶探測(cè)其溫度，并控制加熱開(kāi)關(guān)的通斷。熱電偶的性能至關(guān)重要，所以在機(jī)頭安裝了雙電偶雙溫度數(shù)字顯示屏，可以保證在一支電偶失效后，另一支電偶確保機(jī)頭溫度的正常。經(jīng)過(guò)約一年半的使用情況來(lái)看，該雙電偶溫控系統(tǒng)運(yùn)行正常、可靠。

1-框架；2-正面窗口外擋板；3-正面窗口內(nèi)擋板；4-隔板；5-觀察孔擋板；6-加藥窗擋板；7-透光孔

3.3 機(jī)頭堵藥安全連鎖自動(dòng)控制及在線藥量顯示

塑料導(dǎo)爆管是內(nèi)壁附有極薄層導(dǎo)爆藥粉的低密度聚乙烯塑料空心軟管，由于導(dǎo)爆藥為黑色粉末狀混合物，所以導(dǎo)爆管外觀為淺黑色，如果生產(chǎn)過(guò)程中在圖2所示的A處發(fā)生堵藥，就會(huì)導(dǎo)致拉制出圓柱狀白色塑料管。根據(jù)其透光特性，選擇合適的傳感器，對(duì)導(dǎo)爆管內(nèi)微小藥劑變化進(jìn)行識(shí)別。檢測(cè)出的信號(hào)經(jīng)變送器放大，具有NPN型，開(kāi)關(guān)輸出量作為控制信號(hào)。經(jīng)安裝使用后，導(dǎo)爆管內(nèi)無(wú)藥劑時(shí)設(shè)為基準(zhǔn)值，以此作為變送放大器記憶值；有藥劑時(shí)，信號(hào)大于此基準(zhǔn)值，傳感器輸出控制信號(hào)。

安裝在A段導(dǎo)爆管的傳感器將導(dǎo)爆管內(nèi)有無(wú)藥劑的檢測(cè)信號(hào)傳輸?shù)椒糯笞兯推鳎?jīng)運(yùn)算比較，檢測(cè)信號(hào)小于基準(zhǔn)值時(shí)控制信號(hào)輸出一信號(hào)，該信號(hào)控制斷路器將拉制機(jī)的加藥機(jī)、振動(dòng)機(jī)、機(jī)頭加熱器等的主電源接觸器控制線圈斷電，從而使機(jī)頭上導(dǎo)料管中的藥劑不會(huì)被繼續(xù)加熱，并停止加藥及振動(dòng)，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，此時(shí)收管機(jī)、擠塑機(jī)仍然工作，達(dá)到了系統(tǒng)堵藥安全連鎖自動(dòng)控制的目的。

將多臺(tái)導(dǎo)爆管拉制機(jī)的傳感器與PLC組成導(dǎo)爆管拉制機(jī)堵藥安全連鎖系統(tǒng)，因?yàn)椴捎昧薖LC作為控制器，故控制方式上可比單臺(tái)導(dǎo)爆管拉制機(jī)堵藥安全連鎖自動(dòng)控制系統(tǒng)采取更先進(jìn)的方式。

以單位長(zhǎng)度的A段導(dǎo)爆管為單位，對(duì)其進(jìn)行連續(xù)采樣(高采樣頻率帶來(lái)高精度)，通過(guò)一系列復(fù)雜的控制和運(yùn)算之后得出A段導(dǎo)爆管內(nèi)藥量的大小，將其除以A段導(dǎo)爆管內(nèi)壁面積，得出單位面積內(nèi)的藥量值，此藥量值與設(shè)定值比較、判斷后輸出，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制。

由于采用合適的傳感器模擬輸出，可方便對(duì)當(dāng)前單位長(zhǎng)度的A段導(dǎo)爆管連續(xù)采樣，并經(jīng)一系列復(fù)雜的公式運(yùn)算之后，便可與A段導(dǎo)爆管內(nèi)藥量值相對(duì)應(yīng)，通過(guò)控制器的模擬輸出，輸出到LED顯示器上，實(shí)現(xiàn)藥量的在線顯示。

通過(guò)試驗(yàn)和運(yùn)用實(shí)踐，該堵藥安全連鎖自動(dòng)控制及在線藥量顯示系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)鍵在于：(1)選擇合適的傳感器，使其能夠檢測(cè)圓柱狀空心白色塑料管的內(nèi)壁的極少、極薄(內(nèi)壁僅0.2μm厚藥劑)的淺黑色含金屬粉末的導(dǎo)爆藥，這是系統(tǒng)的關(guān)鍵；(2)及時(shí)調(diào)整檢測(cè)信號(hào)基準(zhǔn)值。由于生產(chǎn)過(guò)程中低密度聚乙烯塑料材料質(zhì)量的波動(dòng)、聚乙烯塑料(為非晶體)熔化溫度的不恒定、導(dǎo)爆藥質(zhì)量的波動(dòng)等各方面的因素，會(huì)導(dǎo)致透光率的不同，因此會(huì)導(dǎo)致基準(zhǔn)信號(hào)不易確定，故要盡量保持各種原材料的穩(wěn)定性并及時(shí)調(diào)整信號(hào)基準(zhǔn)值；(3)要解決好系統(tǒng)的誤動(dòng)作問(wèn)題。由于機(jī)器的振動(dòng)、加藥機(jī)下藥不均勻、開(kāi)停機(jī)時(shí)無(wú)下藥、系統(tǒng)內(nèi)多臺(tái)機(jī)器的相互干擾等情況，可能導(dǎo)致系統(tǒng)誤報(bào)警誤動(dòng)作，因此設(shè)計(jì)合理的程序是系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。

3.4 現(xiàn)場(chǎng)操作過(guò)程中的注意事項(xiàng)

3.4.1藥劑的處理

導(dǎo)爆藥是粒度很細(xì)的猛炸藥、金屬鋁粉和其它改性物粉末混合而成的，由于分子之間產(chǎn)生引力，極易相互吸附而集結(jié)成粉團(tuán)，所以要經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)時(shí)間的干燥，使其水分控制在0.2‰以下，經(jīng)篩分后盛裝在導(dǎo)靜電的膠筒，放置足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以導(dǎo)走其靜電。

文獻(xiàn)[2]中提到為提高混合藥粉的流散性能，往混合藥粉中加入0.25%～0.50%硬脂酸鈉工藝附加物后再混合30min，這種流動(dòng)性能較好的物料粉末能裹在大多數(shù)炸藥粉顆粒外面, 從而提高混合藥粉的流散性能。

3.4.2生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生堵藥情況時(shí)的應(yīng)急處理

導(dǎo)爆管拉制過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)檢查下藥針管藥劑的下落情況，并視情況捏扁針管口的塑料管以粘掉針管口積聚的藥粉，或使用橡膠棒輕輕敲擊振動(dòng)下藥管等預(yù)防措施，防止堵藥現(xiàn)象的發(fā)生。

當(dāng)下藥針管發(fā)生輕微堵藥時(shí)，可捏扁圖中A處下端的塑料管，使塑料管在拉制過(guò)程中產(chǎn)生負(fù)壓，從而帶走堵在針頭處或針管中的少量藥粉，如果無(wú)效可使用橡膠棒輕輕敲擊讓其疏通，敲擊時(shí)應(yīng)控制敲擊振動(dòng)幅度，嚴(yán)禁猛烈敲擊、振動(dòng)。

當(dāng)下藥針管完全堵藥，采取上述方法仍然不能解決時(shí)，應(yīng)立即停機(jī)關(guān)掉下藥、振動(dòng)裝置和擠塑機(jī)，并切斷機(jī)頭加熱電源，待機(jī)頭溫度降至100℃以下時(shí)先將針管接頭部位的藥塵用潤(rùn)濕毛巾擦抹干凈，適當(dāng)潤(rùn)濕連接部位后拆換下藥針管。下藥針管堵藥時(shí)嚴(yán)禁使用金屬材質(zhì)的棍棒敲擊，嚴(yán)禁使用鋼絲等工具直接進(jìn)行疏通。

4 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)塑料導(dǎo)爆管生產(chǎn)過(guò)程中安全事故原因的分析，提出了生產(chǎn)過(guò)程中的一系列安全防護(hù)措施，特別是針對(duì)行業(yè)向技術(shù)化、自動(dòng)化、本質(zhì)化安全發(fā)展的趨勢(shì)，機(jī)頭堵藥安全連鎖自動(dòng)控制及在線藥量顯示系統(tǒng)將是導(dǎo)爆管生產(chǎn)的發(fā)展方向。

[1] 金清肅，劉建業(yè)，朱維璐，等.塑料導(dǎo)爆管自動(dòng)分切機(jī)[J].火工品，2006(1)：52-54.

[2] 余來(lái)水.塑料導(dǎo)爆管生產(chǎn)中的問(wèn)題及其解決辦法[J].爆破器材，1995,24(1)：37-38.