文/陳仕斌 周發(fā)明 陳業(yè)良

爆竹裝藥機(jī)的安全性和實(shí)用性研究

文/陳仕斌 周發(fā)明 陳業(yè)良

煙花爆竹是我國(guó)的傳統(tǒng)文化產(chǎn)品，自發(fā)明至今已有一千四百多年的歷史。煙花爆竹在為人們美化生活的同時(shí)，也是主產(chǎn)區(qū)的支柱產(chǎn)業(yè)，為社會(huì)提供了大量就業(yè)機(jī)會(huì)。目前，全國(guó)從事花炮行業(yè)人員超過(guò)百萬(wàn)。煙花爆竹的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)屬于高危行業(yè)，全國(guó)每年因生產(chǎn)煙花爆竹而致死亡的人數(shù)不在少數(shù)，特別是煙花爆竹生產(chǎn)中的裝藥工序，事故的發(fā)生更是防不勝防。

傳統(tǒng)人工裝藥的兩大瓶頸

傳統(tǒng)的人工裝藥有兩個(gè)問(wèn)題難以徹底解決，一是裝藥工與煙火藥直接接觸，一旦發(fā)生事故往往廠毀人亡，后果相當(dāng)嚴(yán)重。裝藥工序發(fā)生事故的機(jī)會(huì)在所有事故發(fā)生的概率中占有相當(dāng)大的比例。二是裝藥時(shí)間多在氣溫低的凌晨，能見度較差，而裝藥工人為了提高生產(chǎn)效率，絕大部分都會(huì)超藥量操作，不利于安全監(jiān)管，造成事故時(shí)有發(fā)生。如何從根本上解決裝藥工序中的安全問(wèn)題，保障相關(guān)從業(yè)人員生命財(cái)產(chǎn)安全，維護(hù)社會(huì)的穩(wěn)定，成為擺在各級(jí)政府部門、花炮生產(chǎn)廠家及花炮機(jī)械生產(chǎn)廠家面前的一項(xiàng)重大課題。

如果在煙花爆竹裝藥工序中采用自動(dòng)化、機(jī)械化，就可以做到控制事故的發(fā)生，即使萬(wàn)一發(fā)生事故，也只會(huì)機(jī)械受損而不至于造成人員傷亡?？蒲腥藛T經(jīng)過(guò)深思熟慮，反復(fù)論證，認(rèn)為在高科技快速發(fā)展的今天，這些是完全可以實(shí)現(xiàn)的。自2004年開始，有關(guān)專家利用花炮之鄉(xiāng)得天獨(dú)厚的試驗(yàn)條件和人才優(yōu)勢(shì)，引進(jìn)了多名機(jī)械、自動(dòng)化以及煙火藥人才，開始了爆竹裝藥機(jī)的研發(fā)。

▲煙花爆竹裝藥自動(dòng)化生產(chǎn)線

裝藥機(jī)研制過(guò)程及其原理分析

“少量、多次、勤運(yùn)走”是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)研制切入點(diǎn)，將“少量、多次、勤運(yùn)走”轉(zhuǎn)化為自動(dòng)化、機(jī)械化，就是使用機(jī)械自動(dòng)地完成“配藥、混藥、裝藥、輸送藥餅”的全過(guò)程，并使整個(gè)機(jī)械中的總藥量確定到一個(gè)相對(duì)安全的范圍。要減少人與藥物的直接接觸，其核心就是在有人操作間做到無(wú)藥，在有藥間做到無(wú)人操作，形成“有人無(wú)藥、有藥無(wú)人”的工作場(chǎng)所，并且使兩者形成一定的安全距離并加以安全防護(hù)。

經(jīng)過(guò)幾年反復(fù)研究，科研人員終于在2007年10月將第一臺(tái)裝藥機(jī)投放市場(chǎng)。

第一代裝藥機(jī)整機(jī)尺寸全長(zhǎng)8.8米，寬6.6米，安裝工房結(jié)構(gòu)為一間12×8米的大工房?？蒲腥藛T在安裝機(jī)械之后，只用紅磚作為防護(hù)屏障，將裝藥部分圍起來(lái)，防護(hù)措施非常簡(jiǎn)陋。

對(duì)于第一代裝藥機(jī)，廠家多次召開現(xiàn)場(chǎng)會(huì)廣泛聽取客戶意見。安監(jiān)部門和使用企業(yè)對(duì)廠家第一代裝藥機(jī)在使用性能上能基本滿足用戶需求表示肯定，但也指出存在的安全隱患，特別是安全防護(hù)達(dá)不到要求。

廠家在第一代裝藥機(jī)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)機(jī)械的安全性能、安全防護(hù)進(jìn)行改進(jìn)和研發(fā)。其特點(diǎn)表現(xiàn)在加大了操作工人與有藥的裝藥間的安全距離，實(shí)現(xiàn)單人單間操作，完全做到了在“有人無(wú)藥、有藥無(wú)人”的情況下進(jìn)行生產(chǎn)。同時(shí)，在機(jī)械使用安裝時(shí)，監(jiān)管部門要求企業(yè)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建立規(guī)范的防護(hù)屏障，以增加安全系數(shù)。

裝藥機(jī)研制是否成功，關(guān)鍵看從兩個(gè)方面，一是看是否具有安全性，二是看是否能滿足用戶對(duì)煙花爆竹生產(chǎn)質(zhì)量的要求，也就是其適用性。在專家和監(jiān)管部門的指導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)多次改進(jìn)，裝藥機(jī)各方面性能得到很大提高，已經(jīng)發(fā)展到了第六代產(chǎn)品，其性能具體表現(xiàn)在：1.在安全防護(hù)上，工房設(shè)計(jì)請(qǐng)有甲級(jí)資質(zhì)的湖南省化工醫(yī)藥設(shè)計(jì)院，對(duì)工房強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化可靠性設(shè)計(jì)，做到萬(wàn)無(wú)一失。2.在機(jī)械結(jié)構(gòu)上，采用了一條直線的方式，便于安裝、使用。特別是從配藥機(jī)到裝藥間的輸送，采用了雙皮帶，使高氯酸鉀與硫磺、銀粉分開輸送，進(jìn)一步提高了配藥機(jī)的安全性。3.在電器控制方面，采用PLC微電腦控制，特別是藥物的配比調(diào)節(jié)，采用觸摸式數(shù)字化調(diào)節(jié)。

新型裝藥機(jī)的安全性

裝藥機(jī)到底具有多高的安全性表現(xiàn)在三個(gè)層次：一是指盡量做到不出任何安全事故；二是指萬(wàn)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傷機(jī)械不傷人。裝藥機(jī)的研發(fā)基本上實(shí)現(xiàn)了以上目標(biāo)，整體安全在以下三個(gè)方面得到保障。

第一層次的安全措施

1.嚴(yán)格控制高溫的產(chǎn)生

①電機(jī)、電器等熱源遠(yuǎn)離機(jī)器中心裝藥區(qū)；

②有藥區(qū)的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)、傳動(dòng)均為低速；

③所有傳動(dòng)軸承全部密封在黃油中。

2.嚴(yán)格控制摩擦的產(chǎn)生

裝藥機(jī)在有藥區(qū)的運(yùn)動(dòng)部件之間都沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)；藥物多次過(guò)篩，確保砂石、泥土及金屬顆粒不會(huì)摻入藥物中。

3.嚴(yán)格控制靜電的產(chǎn)生

裝藥機(jī)各部件全部連接，且整機(jī)接地，整機(jī)接地電阻不大于10Ω；

與藥物有接觸的皮帶全部采用防靜電皮帶，且每一組皮帶傳動(dòng)中至少有一組皮帶輪的材質(zhì)是金屬；

混合藥物的滾筒為金屬篩網(wǎng)，間接接地。

4.防止形成高濃度藥塵

使用了防爆引風(fēng)機(jī)將裝藥間內(nèi)的藥塵引出，通過(guò)水幕作用，大大減少了藥塵的濃度。

第二層次的安全措施

1.存藥量的控制

裝藥機(jī)的研發(fā)改變了傳統(tǒng)的裝藥工藝，由機(jī)器即時(shí)完成配藥、和藥、裝藥及余藥回收等全部工作，當(dāng)裝藥機(jī)藥斗中已混合好的藥量達(dá)到一定值時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)控制裝藥機(jī)停止配藥，確保藥斗中藥量控制在一個(gè)相對(duì)安全的范圍之內(nèi)（150克左右）；同時(shí)，由于控制了藥斗中的藥量，也就間接控制了整個(gè)裝藥機(jī)的藥量（整機(jī)總藥量不超過(guò)0.75公斤）。

2.余藥廢料的及時(shí)處理

裝藥間采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土，并粉刷光亮，使藥塵不容易堆集。裝機(jī)有氣泵，便于在工作結(jié)束時(shí)清理整個(gè)工房及裝藥機(jī)上的藥塵，工房里還裝配有循環(huán)水泵，及時(shí)沖洗降落在地面上的藥塵。

通過(guò)上述兩個(gè)辦法使裝藥機(jī)里的存藥量降到一個(gè)很低的水平，由于存藥量小爆炸威力就小，對(duì)人員的傷害輕，對(duì)建筑物毀壞程度也輕。也就符合了“小型分散、少量、多次、勤運(yùn)走”的科學(xué)原則。

第三層次的安全措施

1.裝藥機(jī)整機(jī)全長(zhǎng)15.4米，實(shí)現(xiàn)了人和藥物的合理分離，使人不與藥物直接接觸。

2.在工房設(shè)計(jì)方面，請(qǐng)有甲級(jí)資質(zhì)的專業(yè)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)工房，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求從工房強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證抗爆系數(shù)達(dá)到要求。

新型裝藥機(jī)的實(shí)用性

裝藥機(jī)是否具有實(shí)用性，關(guān)鍵要從兩個(gè)方面進(jìn)行分析，一是藥物配比的準(zhǔn)確性，二是裝藥的準(zhǔn)確率。

1.裝藥機(jī)藥物配比準(zhǔn)確性

藥物配比準(zhǔn)確性是指藥物里各種成分高氯酸鉀、硫磺、銀粉、珍珠巖粉之間比例的穩(wěn)定性，藥物配比的穩(wěn)定性是爆竹產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，如果不穩(wěn)定，爆竹質(zhì)量就不穩(wěn)定，根據(jù)湖南省產(chǎn)品質(zhì)量督檢所對(duì)天馬牌裝藥機(jī)的檢驗(yàn)，其藥物配比準(zhǔn)確性大于90%。

2.裝藥機(jī)的裝藥準(zhǔn)確率

裝藥準(zhǔn)確率即藥餅中裝入藥量的偏差量，裝藥的準(zhǔn)確率是影響爆竹質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，從工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量都要求裝藥的準(zhǔn)確率要高。根據(jù)湖南省產(chǎn)品質(zhì)量督檢所檢驗(yàn)，其藥物裝藥準(zhǔn)確率大于90%。

責(zé)任編輯 黑菊花