爆竹装药机的安全性和实用性研究

文/陈仕斌 周发明 陈业良

爆竹装药机的安全性和实用性研究

文/陈仕斌 周发明 陈业良

烟花爆竹是我国的传统文化产品，自发明至今已有一千四百多年的历史。烟花爆竹在为人们美化生活的同时，也是主产区的支柱产业，为社会提供了大量就业机会。目前，全国从事花炮行业人员超过百万。烟花爆竹的生产经营属于高危行业，全国每年因生产烟花爆竹而致死亡的人数不在少数，特别是烟花爆竹生产中的装药工序，事故的发生更是防不胜防。

传统人工装药的两大瓶颈

传统的人工装药有两个问题难以彻底解决，一是装药工与烟火药直接接触，一旦发生事故往往厂毁人亡，后果相当严重。装药工序发生事故的机会在所有事故发生的概率中占有相当大的比例。二是装药时间多在气温低的凌晨，能见度较差，而装药工人为了提高生产效率，绝大部分都会超药量操作，不利于安全监管，造成事故时有发生。如何从根本上解决装药工序中的安全问题，保障相关从业人员生命财产安全，维护社会的稳定，成为摆在各级政府部门、花炮生产厂家及花炮机械生产厂家面前的一项重大课题。

如果在烟花爆竹装药工序中采用自动化、机械化，就可以做到控制事故的发生，即使万一发生事故，也只会机械受损而不至于造成人员伤亡。科研人员经过深思熟虑，反复论证，认为在高科技快速发展的今天，这些是完全可以实现的。自2004年开始，有关专家利用花炮之乡得天独厚的试验条件和人才优势，引进了多名机械、自动化以及烟火药人才，开始了爆竹装药机的研发。

▲烟花爆竹装药自动化生产线

装药机研制过程及其原理分析

“少量、多次、勤运走”是一个重要的设计研制切入点，将“少量、多次、勤运走”转化为自动化、机械化，就是使用机械自动地完成“配药、混药、装药、输送药饼”的全过程，并使整个机械中的总药量确定到一个相对安全的范围。要减少人与药物的直接接触，其核心就是在有人操作间做到无药，在有药间做到无人操作，形成“有人无药、有药无人”的工作场所，并且使两者形成一定的安全距离并加以安全防护。

经过几年反复研究，科研人员终于在2007年10月将第一台装药机投放市场。

第一代装药机整机尺寸全长8.8米，宽6.6米，安装工房结构为一间12×8米的大工房。科研人员在安装机械之后，只用红砖作为防护屏障，将装药部分围起来，防护措施非常简陋。

对于第一代装药机，厂家多次召开现场会广泛听取客户意见。安监部门和使用企业对厂家第一代装药机在使用性能上能基本满足用户需求表示肯定，但也指出存在的安全隐患，特别是安全防护达不到要求。

厂家在第一代装药机的基础上，重点对机械的安全性能、安全防护进行改进和研发。其特点表现在加大了操作工人与有药的装药间的安全距离，实现单人单间操作，完全做到了在“有人无药、有药无人”的情况下进行生产。同时，在机械使用安装时，监管部门要求企业按照国家标准建立规范的防护屏障，以增加安全系数。

装药机研制是否成功，关键看从两个方面，一是看是否具有安全性，二是看是否能满足用户对烟花爆竹生产质量的要求，也就是其适用性。在专家和监管部门的指导下，经过多次改进，装药机各方面性能得到很大提高，已经发展到了第六代产品，其性能具体表现在：1.在安全防护上，工房设计请有甲级资质的湖南省化工医药设计院，对工房强度、结构进行优化可靠性设计，做到万无一失。2.在机械结构上，采用了一条直线的方式，便于安装、使用。特别是从配药机到装药间的输送，采用了双皮带，使高氯酸钾与硫磺、银粉分开输送，进一步提高了配药机的安全性。3.在电器控制方面，采用PLC微电脑控制，特别是药物的配比调节，采用触摸式数字化调节。

新型装药机的安全性

装药机到底具有多高的安全性表现在三个层次：一是指尽量做到不出任何安全事故；二是指万一出了安全事故，也是小事故；三是指即使出了事故也能做到只伤机械不伤人。装药机的研发基本上实现了以上目标，整体安全在以下三个方面得到保障。

第一层次的安全措施

1.严格控制高温的产生

①电机、电器等热源远离机器中心装药区；

②有药区的机械转动、传动均为低速；

③所有传动轴承全部密封在黄油中。

2.严格控制摩擦的产生

装药机在有药区的运动部件之间都没有相对运动；药物多次过筛，确保砂石、泥土及金属颗粒不会掺入药物中。

3.严格控制静电的产生

装药机各部件全部连接，且整机接地，整机接地电阻不大于10Ω；

与药物有接触的皮带全部采用防静电皮带，且每一组皮带传动中至少有一组皮带轮的材质是金属；

混合药物的滚筒为金属筛网，间接接地。

4.防止形成高浓度药尘

使用了防爆引风机将装药间内的药尘引出，通过水幕作用，大大减少了药尘的浓度。

第二层次的安全措施

1.存药量的控制

装药机的研发改变了传统的装药工艺，由机器即时完成配药、和药、装药及余药回收等全部工作，当装药机药斗中已混合好的药量达到一定值时，自动控制系统控制装药机停止配药，确保药斗中药量控制在一个相对安全的范围之内（150克左右）；同时，由于控制了药斗中的药量，也就间接控制了整个装药机的药量（整机总药量不超过0.75公斤）。

2.余药废料的及时处理

装药间采用现浇钢筋混凝土，并粉刷光亮，使药尘不容易堆集。装机有气泵，便于在工作结束时清理整个工房及装药机上的药尘，工房里还装配有循环水泵，及时冲洗降落在地面上的药尘。

通过上述两个办法使装药机里的存药量降到一个很低的水平，由于存药量小爆炸威力就小，对人员的伤害轻，对建筑物毁坏程度也轻。也就符合了“小型分散、少量、多次、勤运走”的科学原则。

第三层次的安全措施

1.装药机整机全长15.4米，实现了人和药物的合理分离，使人不与药物直接接触。

2.在工房设计方面，请有甲级资质的专业设计院设计工房，按照国家标准相关要求从工房强度、结构上进行优化设计，保证抗爆系数达到要求。

新型装药机的实用性

装药机是否具有实用性，关键要从两个方面进行分析，一是药物配比的准确性，二是装药的准确率。

1.装药机药物配比准确性

药物配比准确性是指药物里各种成分高氯酸钾、硫磺、银粉、珍珠岩粉之间比例的稳定性，药物配比的稳定性是爆竹产品质量的一个重要指标，如果不稳定，爆竹质量就不稳定，根据湖南省产品质量督检所对天马牌装药机的检验，其药物配比准确性大于90%。

2.装药机的装药准确率

装药准确率即药饼中装入药量的偏差量，装药的准确率是影响爆竹质量的一个重要指标，从工作效率和产品质量都要求装药的准确率要高。根据湖南省产品质量督检所检验，其药物装药准确率大于90%。

责任编辑 黑菊花