火工品加工设施的静电防护研究

田志刚 刘立军 张宇鹏

摘 要：火工品生产设备是静电防护的重点保护对象，火工品生产中，由于火工品易爆炸、爆炸能量大等特点，因此要对火工品生产过程中可能导致火工品爆炸的因素——进行防护，以达到安全生产的目的，本文对其展开探究。

关键词：火工品;静电防护;研究

1 引言

火工品是装有火工药剂，在很小的外界冲能激发下一次性燃烧和爆炸后，释放出大功率能量，起引燃、引爆或特种效应作用的元件或装置。放电瞬间回路通过数安培的大电流使空气隙电离、击穿，可能致使火炸药、电雷管、电引信等火工品意外发火，引起爆炸事故。

物体通过接触、分离、摩擦三个过程成为带电体。接触过程形成近似于平行板电容器的偶电层，决定了物体带电的正负性。分离过程伴随着静电电容的减小和电位的升高，决定了物体的带电量。该放电是高电位、强电场、瞬时大电流的过程，会产生强烈的电磁辐射形成电磁脉冲。

2火工品加工设施的静电来源与分类

2.1 静电信号的干扰来源

从广义上分析，火工品加工设施中的干扰除去一般的静电信号及同时流经电流传感器的检测系统外，还涵盖了检测系统本身发出的干扰信号，例如，设备接地、静电屏蔽及电路连接错误等因素造成的内部干扰问题。现场环境中的局部干扰主要针对于前者而言，可以划分为连续性周期性干扰、脉冲型干扰等类型。周期性干扰主要包含：高频率简谐波、载波通讯设备及其他无线电收发设备等。此外，脉冲型干扰信号根据波形规律可划分为周期性脉冲干扰信号和随机脉冲干扰信号两种，周期性脉冲干扰信号主要是由于高频率电流电泳形成;随机性脉冲信号干扰主要包括高压线路电晕效应干扰、电气设备静电干扰及电弧效应干扰等。此外，噪音来源主要有：线圈噪音、地面网噪音、动力电源噪音及继电保护系统噪音等。

2.2 静电干扰的分类

由于不同因素导致的噪音干扰将不同程度影响和干扰局部的放电检测精度。假设各种干扰源的周期和变化幅宽一般一致，将显著降低测试仪器的检测灵敏度，换言之，满足可见条件的最低放电量值较试验电路的理论最低值较高。且上述干扰强度伴随外加电压增加而增加，因此，检测灵敏度与外加电压呈现显著的负相关关系。在其他检测工况下，外加电压增加，对应的试验电路出现放电现象，且可以认定其出现在试验物的内部。所以，应该关注的重点是如何降低外部烦扰强度，及选用具备放电波形显示的检测设备，以保证能够更加可靠地鉴别假性放电干扰问题。通过测定试验回路中可能出现外部干扰的区域，并将对应的干扰源划分为以下两大类：第一，同外部施加电压值高低不相关的干扰，第二，回路中外加高压状态下的干扰问题。干扰的主要形式如下：1.来自于外加电压的干扰，一旦电路控制系统、变压系统连通，将直接影响测定结果;2.来自于接地系统的干扰，一般主要针对于接地连接较差或者出现多点接地的情况，不同的接地位置的电位差在测试仪器上出现偏转干扰;3.从外部高压电路或者电磁波敷设位置检测到干扰，其主要电路回路外围的电磁场同回路内的电磁波在耦合条件下，引发的射频干扰，譬如：临近位置的高压设备、电焊及电火花等干扰;4.试验线路的放电;5.由于试验线路本身或者内部部分区域存在接触不良等问题引起的接触噪音。

3 火工品加工设施的静电防护措施

局部情况下的放电将导致被检测信号较小，不容易观测到，其电压值数量级为微伏，单纯通过数值判断，且很容易被外部的各种静电信号完全掩盖，所以，必须先解决外部信号静电的问题，对上述这些静电的防护方法如下：

（1）源自电压区域的静电可以通过在电压中增加滤波设备缓解静电问题。且滤波器的主要作用是降低位于检测设备频率幅宽内范围内的全部频率值，且可以满足低频率测试电压不被滤掉。

（2）源自于外部接地端的静电，选用单独连接的方式，将试验电路直接接地，以消除静电。且保证全部的金属类设备接地良好，不会在接地端之间出现电压波动问题。

（3）来源于外部的静电源，例如高压试验、附近区域开关操作、无线电信号射频等均能引发静电或者电磁辐射问题，在电压耦合作用下，将出现静电，且被误判为脉冲电压。若上述静电信号源不能被及时清理，可以对试验电路进行处治，保证表面清洁度和光滑性较好，曲率半径较大，并能满足屏蔽条件。有时样品的金属外壳要用作屏蔽。有条件的可修建屏蔽试验室。

（4）试验电压会引起的外部放电。假定在局部接触不良或者悬浮区域被外加电压充电后，将导致放电问题，通过判断波形特点将其与内部的放电现象区分开。通过使用超声波检测技术能够精准定位。在具体试验阶段，必须保证全部的设备可靠接地，且接地端不能出现局部锈蚀和脱落问题，接地连接位置应使用螺销压紧。就外部电压静电防控方面，可以从静电信号源、静电形式及静电信号后处理等方式实现。应先明确静电源及类型，并将其彻底切断或者抑制，实现源头控制，这无疑是解决外部静电的最佳方式，但是在进行静电抑制过程中，不允许出现更改变压器运行模式的方法，所以，通过静电形式及静电后处理等方式解决静电问题的措施极其有限。通过电压耦合方式金融監测体系内的各种外部静电，必须采用信号处理技术加以处理。

4 火工品加工设施的静电防护注意事项

在关合电源开关之前，必须仔细检查实验点库的连线线是否正确，接地棒和它需要接地部分的接地必须要可靠，调压器的初始位置应该在零位。在进行实验时，参与实验的人与高压电源、带电设备和接地棒等保护设备之间必须保持一定的安全距离，实验室内划定的高压区域在实验过程中禁止进入。在调压钱对调压器的初始状态进行再次检查，保证在零位;在观察电压表示数变化的过程当中，由于所加电压高，一定要集中注意力，随时防止可能发生的击穿等异常情况;调压过程要尽可能稳定，不能调整太快，加压到最大值要一次到位，不能出现反复调压的情况。在一项实验结束后，需要调整试品和电极，在进入实验区域前，必须先断电，然后利用接地棒让带电设备充分放电，并确认接地棒可靠接地，最后进入更换试品、电极，整个过程尽量避免发出噪声和使用手机等通信设备。

5 总结

同时，在火工品的生产中，必须严格检查、记录和管理生产厂房的温度、湿度等外界条件。在厂房地面以及工作台的接地规范中要合理和规范，对于防静电鞋、工作服等要定期开展泄漏电阻检查，以保证其可靠性。杜绝使用易燃易爆的清洗试剂和材料。定期开展火工品生产防静电安全讲座，为生产职工普及静电防护知识，强化职工的生产安全意识。

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