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鞭炮自动化生产线的安全措施

发布日期:[2014-1-6] 共阅:[4238]次
全国各地鞭炮生产的旺季,也是爆炸事故密集频发的时期。那些惊天动地、惨绝人寰的场面,使人谈爆色变,痛心疾首。根本原因就在于人们对鞭炮生产的爆炸原因,缺乏科学认识,处于糊涂、盲目状态。我们研制的鞭炮自动化生产线,就是针对爆炸的成因,科学地防患于未然,有效地泄爆。
  在鞭炮生产中,导致爆炸必须同时具备三个条件。第一,有制作鞭炮的爆药(或在空气中有相当浓度的爆药形成的粉尘云)。据测试,粉尘云爆炸的下限浓度为1.5~50g/m3。第二,有最小点火能量。如高温、碰撞或静电等的能量达到20~60mJ时,有可能爆炸。第三,有氧(或氢或其它可燃气体)浓度,在常温下,空气中的氧浓度稀释到3%~5%,即使有点火源、爆药(或粉尘云)也不会着火爆炸。
  上述三个条件,组成一个封闭链环。只要消除其中任何一个条件,即切断一环,都会平安无恙。实际实施中,第一个条件,除了空气中的粉尘云无用途可用抽风机抽走外,制作鞭炮的**是不能不存在的。因此,消除第二个或第三个条件,或把两者同时去除,就能确保平安了。
  灾难性大爆炸事故,是经多次爆炸造成的。第一次爆炸,往往范围较小,受害人不多。可是第一次爆炸的火花冲扩到四周,会引起邻近更多药物、鞭炮半成品或引线的第二、第三次爆炸。所以,在高险工位及工段,安放泄爆装置,可使第一次爆炸不殃及四邻。
  我们研制的鞭炮自动化生产线,根据爆炸的三要素(条件),进行了精心巧妙设计,使任何一个工步的工位,都不会组成导致爆炸的封闭环。下面,选取几个工序进行重点分析讨论。
混药
  在生产线上最具危险性的是配药机。如图1所示,这里是把配药机安装在铁层内完成药物配混工序。配药机是按计算机所给的指令,按时定量为上药机提供药料。上药机何时需要多少药物,配药机就精确地排出多少药物。药物量的调整,是通过调节活塞的行程实现的。其拍节由步进电机控制,与整条生产线完全协调一致。混合机的内通道做成蛇形有两个作用,一是减缓药物下流速度,使药物得到充分混合。在铁屋里进行的工艺流程为:分别给配药机的几个料斗装盛超细铝粉、硫磺、高氯酸钾及添加剂等(这些原料单独分开存放,一般不会爆炸)→关闭闸门→关闭铁门→启动真空泵,把铁屋抽成真空态→停真空泵→拧开氮气瓶→同时启动配药机和混合机→进入正常工作运行态,定时开启闸阀,开动抽风机等。当生产结束时,关停配药和混合机→拧关氮气瓶→抽真空→打开单向阀,放空气入铁屋。这些工步的最佳工艺参数,均由电脑严格控制。从上述流程不难看出,铁屋内无粉尘云,也无氧气(无空气,只有惰性气体氮气),也达不到最小点火能量,因此,不会发生第一次爆炸。
  从铁屋的结构看,其四壁及底面和门,均为10mm厚的钢板,强度很高。选玻璃作屋顶有三个作用:①采光;②挡风雨;③泄爆。屋门朝里开,一旦发生第一次爆炸,首先冲开屋顶面,让冲击波、火光冲向天空,起到良好的泄爆作用,不会伤及铁屋外的人。铁屋外不会导致第二次爆炸,此时生产线也在电脑指挥下自停。所以,铁屋实际上是一个良好的泄爆装置,从而积极有效的防御了第二次爆炸。
  铁门上装有氧气表,作用有三:①开机前,抽真空后,检测屋内氧浓度是否在安全值之下;②开机后,随时监测屋内会不会出现氧浓度超标;③工作完毕启动单向阀,放入空气,监测是否达到人员进入的足够含氧量。
  单向阀的作用很明显:一是放入新鲜空气;二是当屋内粉尘(或药物)遇氧急剧自然,体积迅速膨胀时(即亚爆炸),单向阀门自动关闭,破坏形成爆炸的三要素,避免巨爆。然后,反复多次微量开启单向阀,使屋内的活性粉尘(或药物)得到钝化,在颗粒表面生成氧化膜,失去活性而安稳存在。
  配药机上最可能发热处,贴上表面温度计,随时检测温度。实践中,采用“慧眼HY-2988G”型热像仪测温,更便于自动化控制,其主要技术指标如下——探测器类型:进口第三代非制冷焦平面;像素:320×240;测温范围:-20~500℃;测温精度:±1‰;存储方式:32MBPC;显示方式:高清晰度彩色液晶显示器(10.06cm)。随机测温准确灵敏,如果出现工况异常,警报鸣,整机停。总之,有一套完备的自动监控系统,确保生产线安全运行。当然,还有二些防爆秘诀,在此难以详述。
2  制引
  目前,市场上流行的制引机虽改变了传统手工搓引的旧工艺,大大提高了劳动生产率,但存在着很重的粉尘云爆炸隐患,应予以改进。
  现行制引机房,只有一个防爆灯具有安全性,其它方面都具有危险性。特别是高密度的粉尘云和复杂机械传动系统的高速、高能、高温,随时都可能组合成爆炸封闭环。很多物质处于固态或粉末堆积态时,化学性质并不很活泼,一旦呈微小颗粒悬浮状态游离于空气中,就极易自燃、剧烈氧化。一般比较容易发生爆炸的粉尘颗粒有铝粉、锌粉、碳粉、硅粉、铁粉、硝粉、硫磺粉等。有时,有机合成药品的中间体,小麦粉、糖粉、木屑粉、染料粉、茶叶末粉、植物纤维粉,甚至织布车间的纱粉、香烟制作车间的烟草粉等也会引起爆炸事故。现有制药机无密封性,药物从料斗出来一大股,扬扬洒洒流向引盘的纸面上,很大一部分药物粉尘飘飞到空气中,又无抽风机及时把被污染的空气抽走,只凭粉尘自身重力慢慢降落到地面上。多数粉尘的爆炸下限浓度只有1.5~20g/m2,这是很危险的情况。
  其次,现有制引机的动力只有一台转速为1400转/分钟的电动机。由于各种动作功能的需要,其机械传动系统由很多皮带轮、轴承及横竖交叉的转轴组成,结构相当复杂。这些机构的构件在运动中,随时都可能挤压、碰撞,局部过热,难免会在某一瞬间形成高温、高能、爆炸三要素同时存在的机率很高。
  我们研制的制引机能克服现行制引机的弊端。第一,上药机轮盘上的沟槽对准引纸,药物流束正好为引线的内径,且料斗是在粗、精量到密封情况下精确供料的,无药物粉尘外泄。制引房墙上安装有抽风机,即使空气中有粉尘,也会被排走,故始终能保持制引房空气干净,地面整洁。第二,制引的上药、搓引、绕锭等工步,都是分别由防爆步进电机和防爆微型电机驱动,不存在有高转速向低转速转换的问题。机械传动系统大部分动作的执行件与驱动源直联,结构非常简单,也不会相互干摩擦、压、碰等,都是低速、低能、低温。这样,在制引工序上,切断了构成爆炸的两道环(粉尘云和高能),只有空气中含氧这一环未排除,故不会引起爆炸。
3  插引
  插引机每一次可插十几根,这种机器已为多户人家使用。前些年,湖南醴陵县有几个青年,发明了新型插引机,每一次可插五六十根,只可惜这种插相机未能面世。究其原因,主要有二:
  第一,刀盘选材为不锈钢,硬度低,寿命短,刃口在工作很短的时间后,即变成圆弧口。第二,刃口角度为90°钝角,不锋利,需要很大的推力才能形成挤压剪切,把一小把引线剪断。手工插引的引线是已剪好的一小段,而插引机使用的是引锭。把引线从引锭上牵拉下来插入纸筒后,再剪断。剪断要求很彻底,必须完完全全剪断才行,只要有微丝留下,引锭在上升让开工位时,就会把已插入药物纸简内的引线带走。更主要的是不安全,因为挤压剪切形成的能量聚合,会迅速造成局部高温,三要素同时发挥威力而爆炸。
  我们研制的插引机,是在该机基础上改进的。我们仔细研究了这种新型插引机,其原理、结构都很科学先进,主要是选材不当和刀具角度不合理。我们与发明者一道,选用坚硬异常的合金钢做刀盘,并做适当热处理,刀刃锐角锋利无比。由先进电机带动刀具位移量只有2.5mm(引线直径为φ1.5mm左右),且位移速度极慢(每几秒钟2.5mm),做剃割剪切,所需切断力很小。不但一次可插、可切断1000根(实为984根)引线,生产率高,而且无挤压发热,自始至终不会形成爆炸封闭环,既高效,又安全。
   欲做到生产安全,就必须采取一切手段,破坏构成鞭炮爆炸的三道封闭环的一环或两环。如果把爆炸三条件作为一种尺度,来认真衡量现有鞭炮生产的场地及设施,就能很快的发现隐患,找出潜在事故的危险所在,从而迅速采取有效的技术改措施。认识清楚了爆炸三条件的原理,就掌握了打开安全生产大门的金钥匙,就能把当今世界先进的高科技带入鞭炮领域,把步进电机、直线电机、红外测温、各类传感器等成熟的成果巧妙地运用到鞭炮机械化自动化生产线上,做到既优质高效,又安全无忧。



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