烟花爆竹跌落试验装置技术革新

袁明华

江西省花炮质量监督检验站

烟花爆竹产业是中国一个拥有两千多年历史的传统产业，烟花爆竹产品也是全国普通老百姓喜庆节日，营造良好氛围不可缺少的一种民俗文化产品。目前全国烟花爆竹企业数近两千余家，一年产值达六百七十多亿，其中出口额达到五十亿元，主要集中在江西省和湖南省，其他省份比如广西、四川、贵州还有少量企业。

在烟花爆竹这个行业里，对于产品安全性能检测一直都非常重视，因为烟花爆竹生产也是以人为本，在保障人安全的同时获得最大的产能。在国家标准GB 10631—2013《烟花爆竹安全与质量》中，清楚写明烟花爆竹安全性能检测主要包括的参数项目有：吸湿性测定、水分测定，pH值测定、75℃热安定性测定、低温试验、跌落试验、摩擦感度、撞击感度、火焰感度、静电感度、着火温度、爆发点等。

在这些诸多参数项目当中绝大多数都是针对烟花爆竹所用的烟火药的安全性能，有的涉及烟火药物对火焰的敏感度（如火焰感度测试），有的是对静电火花（如静电感度测试），有的是对摩擦能（如摩擦感度测试），有的是对撞击能（如撞击感度测试），有的是对温度变化（如75℃热安定性测定、低温试验、着火温度、爆发点），有的是针对烟火药的酸碱度，有的是对空气湿度的变化（如吸湿性测定，水分测定），这些参数项目主要反映的是烟花爆竹中所含烟火药在生产环节中的安全稳定性。唯独跌落试验是反映成箱产品受外界机械能影响的参数项目，这个参数项目的安全稳定性主要体现在储存与搬运环节。

烟花爆竹产品成箱后要通过运输去往全国或全世界各地，运输工具有大型货车、火车车皮、海运集装箱等。成箱产品在搬运和储存堆码时都会遇到倒塌、摔落现象，在倒塌摔落后产品会不会出现燃烧或爆炸，一箱产品出现燃烧或爆炸还有可能引发殉爆，导致更大的安全事故，这个参数项目其实也是一个很重要的测试，而且成箱产品由于药量大且集中，如果发生燃烧或爆炸，那么对人身安全带来的威胁也是最大的。尤其是大型焰火晚会用的高空礼花弹产品，还有出口国外的烟花爆竹产品，跌落试验这个项目都是必不可少的测试项目。

除跌落试验外，前面那些安全性能参数项目都有一套完善且成熟的仪器设备，但跌落试验装置却没有，SN/T 0306.4—2006标准《出口烟花爆竹检验规程第4部分安全性检验》里只是简单介绍该项目的试验方法，要求所检测的对象是整箱的产品且要求整箱产品在离地面12m高的平台上自由落体至平整的水泥地面上，观察产品是否发发生燃烧、爆炸和漏药现象。而对于这个项目所用仪器设备的要求却没有过多描述，也没有任何可参考的图片，有些检验中心根据自己理解做了一个简易装置，这个检验项目老的试验装置一般采用电线杆作为支撑点，采用滑轮和挂钩、通过绳索把整箱产品拉升至约12m高度，然后通过肉眼观察大概至12m 高度释放挂钩，让挂钩和整箱产品一起跌落至地面上（如图1所示）。

这种试验装置既简陋又不科学，这种原始试验装置存在很多不合理因素：其一，标准要求一箱成品重量最大不超过30kg，在成品上增加挂钩与绳索改变了其自身重量；其二，采用绳索悬挂方式不能保证成箱产品水平下落，其三，12m高度跌落靠人眼判断不太准确，其四，释放挂钩用人工操作，由于安全距离不够，如果成箱产品发生爆炸，尤其是礼花弹产品跌落，检验人员安全无法保障。

图1

我经过长时间研究多次反复实验调试，设计出这一新型跌落试验装置（如图2），完美解决老试验装置的弊端，并采用远程摇控操作，科学安全。

图2

我这个新型跌落试验装置主要构造原理是：用两段15m 钢架搭建一个塔式支撑平台，两段钢架间距为1.5m，两段钢架内侧各焊接一条14m 长导轨，并在两个钢架离地面12m 高处用红漆做一标记（为安装自动跌落继电器选好位置），同时配一条12m长钢尺为此装置日后自行进行校正或检定使用，处用角钢制作一个长120cm×宽60cm×高60cm 呈长方体状的吊篮作为跌落试验平台，吊篮底部用两块可开启钢板封闭，两块钢板一端用螺栓固定，另一端利用两组吸力为40kg的电磁铁粘合和开启，吊篮四个角上安装四个钢制导向轮保障吊篮上升与下降的平衡，同时一侧导轨安装有过载保护器，也可以称为高度过高保护器，一个自动跌落继电器，一个高度过低限位器，利用一个功率为1.5kW卷扬电机进行吊篮高度的升降与提升，跌落试验装置周边用实心砖设置50cm厚，高度为2m的防爆墙，试验时如果有突发的情况（比如爆炸），那么这一道防爆墙可以保障周边建筑物及人员的安全，整个试验装置的控制通过一个电气控制模组实现人工和远程摇控两种操作方式的自由切换。

这套装置摇控操作主要指令有高度上升，高度下降，高度停止，电磁铁开启，电磁铁关闭等五个指令。试验装置操作的主要流程为：首先打开装置总电源，然后开启吊篮底面钢板电磁铁，使两块钢板完全闭合好，操作人员把待测物品水平放在跌落试验平台中心位置后撤离至安全观察区，然后通过摇控器控制吊篮高度上升，等高度上升到12m 时，电机会自动停止工作，这时只要关闭电磁铁电源物品就会从跌落试验平台自由落下，等待一段时间后，操作人员到跌落水平地面查看试验结果，填写好试验记录，如果有燃烧或爆炸，或者有漏药记为“＋”，如果没有以上现象就记为“－”。这个试验一般需要做三次，每次跌落要用待测物品不同的接触面进行试验，做完试验要清理好现场，并将吊篮高度降到底部，关闭电源。试验装置应避免电机钢索长期受力，这样会影响其使用寿命。我这套试验装置最大的优点在于整个过程除了投放待测物品需要有操作人员参与，其他环节都是通过远程红外摇控装置进行操作，对操作人员来说即便捷又安全，完全零风险。试验进行时不需要在待测物品上添加任何外来物件（比如绳索、挂钩），保持试验物品最原始状态，跌落平台电磁铁同时开启，有效避免老式简易装置物品跌落时侧翻，而且12m跌落高度事先已设定好，不需要靠人去控制，更加精准，更加科学合理。由于这套装置经常曝露在室外，为了延长其使用寿命，降低故障频度，应做好电机的防水、防锈措施，还有导轨、导向轮定期要进行润滑养护，尤其是雷雨天气一定要切断电源。