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鞭炮自動化生產線的安全措施

發布日期:[2014-1-6] 共閱:[2683]次
全國各地鞭炮生產的旺季,也是爆炸事故密集頻發的時期。那些驚天動地、慘絕人寰的場面,使人談爆色變,痛心疾首。根本原因就在于人們對鞭炮生產的爆炸原因,缺乏科學認識,處于糊涂、盲目狀態。我們研制的鞭炮自動化生產線,就是針對爆炸的成因,科學地防患于未然,有效地泄爆。
  在鞭炮生產中,導致爆炸必須同時具備三個條件。第一,有制作鞭炮的爆藥(或在空氣中有相當濃度的爆藥形成的粉塵云)。據測試,粉塵云爆炸的下限濃度為1.5~50g/m3。第二,有最小點火能量。如高溫、碰撞或靜電等的能量達到20~60mJ時,有可能爆炸。第三,有氧(或氫或其它可燃氣體)濃度,在常溫下,空氣中的氧濃度稀釋到3%~5%,即使有點火源、爆藥(或粉塵云)也不會著火爆炸。
  上述三個條件,組成一個封閉鏈環。只要消除其中任何一個條件,即切斷一環,都會平安無恙。實際實施中,第一個條件,除了空氣中的粉塵云無用途可用抽風機抽走外,制作鞭炮的**是不能不存在的。因此,消除第二個或第三個條件,或把兩者同時去除,就能確保平安了。
  災難性大爆炸事故,是經多次爆炸造成的。第一次爆炸,往往范圍較小,受害人不多?墒堑谝淮伪ǖ幕鸹_擴到四周,會引起鄰近更多藥物、鞭炮半成品或引線的第二、第三次爆炸。所以,在高險工位及工段,安放泄爆裝置,可使第一次爆炸不殃及四鄰。
  我們研制的鞭炮自動化生產線,根據爆炸的三要素(條件),進行了精心巧妙設計,使任何一個工步的工位,都不會組成導致爆炸的封閉環。下面,選取幾個工序進行重點分析討論。
混藥
  在生產線上最具危險性的是配藥機。如圖1所示,這里是把配藥機安裝在鐵層內完成藥物配混工序。配藥機是按計算機所給的指令,按時定量為上藥機提供藥料。上藥機何時需要多少藥物,配藥機就精確地排出多少藥物。藥物量的調整,是通過調節活塞的行程實現的。其拍節由步進電機控制,與整條生產線完全協調一致;旌蠙C的內通道做成蛇形有兩個作用,一是減緩藥物下流速度,使藥物得到充分混合。在鐵屋里進行的工藝流程為:分別給配藥機的幾個料斗裝盛超細鋁粉、硫磺、高氯酸鉀及添加劑等(這些原料單獨分開存放,一般不會爆炸)→關閉閘門→關閉鐵門→啟動真空泵,把鐵屋抽成真空態→停真空泵→擰開氮氣瓶→同時啟動配藥機和混合機→進入正常工作運行態,定時開啟閘閥,開動抽風機等。當生產結束時,關停配藥和混合機→擰關氮氣瓶→抽真空→打開單向閥,放空氣入鐵屋。這些工步的最佳工藝參數,均由電腦嚴格控制。從上述流程不難看出,鐵屋內無粉塵云,也無氧氣(無空氣,只有惰性氣體氮氣),也達不到最小點火能量,因此,不會發生第一次爆炸。
  從鐵屋的結構看,其四壁及底面和門,均為10mm厚的鋼板,強度很高。選玻璃作屋頂有三個作用:①采光;②擋風雨;③泄爆。屋門朝里開,一旦發生第一次爆炸,首先沖開屋頂面,讓沖擊波、火光沖向天空,起到良好的泄爆作用,不會傷及鐵屋外的人。鐵屋外不會導致第二次爆炸,此時生產線也在電腦指揮下自停。所以,鐵屋實際上是一個良好的泄爆裝置,從而積極有效的防御了第二次爆炸。
  鐵門上裝有氧氣表,作用有三:①開機前,抽真空后,檢測屋內氧濃度是否在安全值之下;②開機后,隨時監測屋內會不會出現氧濃度超標;③工作完畢啟動單向閥,放入空氣,監測是否達到人員進入的足夠含氧量。
  單向閥的作用很明顯:一是放入新鮮空氣;二是當屋內粉塵(或藥物)遇氧急劇自然,體積迅速膨脹時(即亞爆炸),單向閥門自動關閉,破壞形成爆炸的三要素,避免巨爆。然后,反復多次微量開啟單向閥,使屋內的活性粉塵(或藥物)得到鈍化,在顆粒表面生成氧化膜,失去活性而安穩存在。
  配藥機上最可能發熱處,貼上表面溫度計,隨時檢測溫度。實踐中,采用“慧眼HY-2988G”型熱像儀測溫,更便于自動化控制,其主要技術指標如下——探測器類型:進口第三代非制冷焦平面;像素:320×240;測溫范圍:-20~500℃;測溫精度:±1‰;存儲方式:32MBPC;顯示方式:高清晰度彩色液晶顯示器(10.06cm)。隨機測溫準確靈敏,如果出現工況異常,警報鳴,整機停?傊,有一套完備的自動監控系統,確保生產線安全運行。當然,還有二些防爆秘訣,在此難以詳述。
2  制引
  目前,市場上流行的制引機雖改變了傳統手工搓引的舊工藝,大大提高了勞動生產率,但存在著很重的粉塵云爆炸隱患,應予以改進。
  現行制引機房,只有一個防爆燈具有安全性,其它方面都具有危險性。特別是高密度的粉塵云和復雜機械傳動系統的高速、高能、高溫,隨時都可能組合成爆炸封閉環。很多物質處于固態或粉末堆積態時,化學性質并不很活潑,一旦呈微小顆粒懸浮狀態游離于空氣中,就極易自燃、劇烈氧化。一般比較容易發生爆炸的粉塵顆粒有鋁粉、鋅粉、碳粉、硅粉、鐵粉、硝粉、硫磺粉等。有時,有機合成藥品的中間體,小麥粉、糖粉、木屑粉、染料粉、茶葉末粉、植物纖維粉,甚至織布車間的紗粉、香煙制作車間的煙草粉等也會引起爆炸事故,F有制藥機無密封性,藥物從料斗出來一大股,揚揚灑灑流向引盤的紙面上,很大一部分藥物粉塵飄飛到空氣中,又無抽風機及時把被污染的空氣抽走,只憑粉塵自身重力慢慢降落到地面上。多數粉塵的爆炸下限濃度只有1.5~20g/m2,這是很危險的情況。
  其次,現有制引機的動力只有一臺轉速為1400轉/分鐘的電動機。由于各種動作功能的需要,其機械傳動系統由很多皮帶輪、軸承及橫豎交叉的轉軸組成,結構相當復雜。這些機構的構件在運動中,隨時都可能擠壓、碰撞,局部過熱,難免會在某一瞬間形成高溫、高能、爆炸三要素同時存在的機率很高。
  我們研制的制引機能克服現行制引機的弊端。第一,上藥機輪盤上的溝槽對準引紙,藥物流束正好為引線的內徑,且料斗是在粗、精量到密封情況下精確供料的,無藥物粉塵外泄。制引房墻上安裝有抽風機,即使空氣中有粉塵,也會被排走,故始終能保持制引房空氣干凈,地面整潔。第二,制引的上藥、搓引、繞錠等工步,都是分別由防爆步進電機和防爆微型電機驅動,不存在有高轉速向低轉速轉換的問題。機械傳動系統大部分動作的執行件與驅動源直聯,結構非常簡單,也不會相互干摩擦、壓、碰等,都是低速、低能、低溫。這樣,在制引工序上,切斷了構成爆炸的兩道環(粉塵云和高能),只有空氣中含氧這一環未排除,故不會引起爆炸。
3  插引
  插引機每一次可插十幾根,這種機器已為多戶人家使用。前些年,湖南醴陵縣有幾個青年,發明了新型插引機,每一次可插五六十根,只可惜這種插相機未能面世。究其原因,主要有二:
  第一,刀盤選材為不銹鋼,硬度低,壽命短,刃口在工作很短的時間后,即變成圓弧口。第二,刃口角度為90°鈍角,不鋒利,需要很大的推力才能形成擠壓剪切,把一小把引線剪斷。手工插引的引線是已剪好的一小段,而插引機使用的是引錠。把引線從引錠上牽拉下來插入紙筒后,再剪斷。剪斷要求很徹底,必須完完全全剪斷才行,只要有微絲留下,引錠在上升讓開工位時,就會把已插入藥物紙簡內的引線帶走。更主要的是不安全,因為擠壓剪切形成的能量聚合,會迅速造成局部高溫,三要素同時發揮威力而爆炸。
  我們研制的插引機,是在該機基礎上改進的。我們仔細研究了這種新型插引機,其原理、結構都很科學先進,主要是選材不當和刀具角度不合理。我們與發明者一道,選用堅硬異常的合金鋼做刀盤,并做適當熱處理,刀刃銳角鋒利無比。由先進電機帶動刀具位移量只有2.5mm(引線直徑為φ1.5mm左右),且位移速度極慢(每幾秒鐘2.5mm),做剃割剪切,所需切斷力很小。不但一次可插、可切斷1000根(實為984根)引線,生產率高,而且無擠壓發熱,自始至終不會形成爆炸封閉環,既高效,又安全。
   欲做到生產安全,就必須采取一切手段,破壞構成鞭炮爆炸的三道封閉環的一環或兩環。如果把爆炸三條件作為一種尺度,來認真衡量現有鞭炮生產的場地及設施,就能很快的發現隱患,找出潛在事故的危險所在,從而迅速采取有效的技術改措施。認識清楚了爆炸三條件的原理,就掌握了打開安全生產大門的金鑰匙,就能把當今世界先進的高科技帶入鞭炮領域,把步進電機、直線電機、紅外測溫、各類傳感器等成熟的成果巧妙地運用到鞭炮機械化自動化生產線上,做到既優質高效,又安全無憂。



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