工业炸药自动包装线的安全性探讨.pdf

8 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s第3 8 卷第1 期 工业炸药自动包装线的安全性探讨。 常新岩谢永言郑永芬 北京国科安联科技咨询有限公司 北京，1 0 0 0 3 7 [ 摘要] 通过对多条工业炸药自动包装线的安全评价，肯定了它的安全性、先进性。同时也指出了某些现实存 在的不安全问题，并提出了一系列相关的整改措施。 [ 关键词] 炸药自动包装安全P L C 控制防爆 [ 分类号] T D 2 3 5 ．2 1 1 引言 长期以来我国工业炸药的包装大多采用手工和 局部机械化作业，用工多、工效低，工人劳动强度大， 工业炸药包装没有实现真正意义上的全连续自动 化。而工业炸药的包装却存在着燃烧爆炸、机械伤 害、电气伤害、物体打击、毒物、噪声、粉尘等主要危 险和有害因素。民用爆破器材行业“十一五”规划 纲要中指出，要在“十一五”期间让工业炸药主要 产品基本实现连续化、自动化生产，而工业炸药包装 线是制约工业炸药实现连续化、自动化发展的关键 设备。因此，解决工业炸药包装自动化问题已经成 为工业炸药连续化生产的瓶颈问题。在国防科工委 的正确领导和积极支持下，目前一些专业设备制造 企业开发了工业炸药自动包装机组，有的生产企业 也自主或联合开发了工业炸药自动包装线，并且大 多已通过安全评价，正在安全运行。 2 安全性能综合评价 2 ．1 包装工艺连续化 自动包装线实现了从药卷输送、药卷堆码、药卷 喷蜡 沾蜡 、包中包[ 供膜 袋 、合膜 袋 、抽真 空、热合封口] 、送纸箱开箱、装箱、放合格证和说明 书等、封箱、纸箱打码、捆扎或药箱堆码等工艺过程 的连续化。显著减少了炸药在线停留时间，也减少 了在线药量，因此就相应增加了炸药包装的安全性。 2 ．2 包装控制自动化 自动包装线实现了炸药包装过程的全自动控 制，自动控制替代了人工操作，最大程度地减少了在 线操作人员。能够以人为本，减少生产定员。同时， 自动包装线采用的主要控制技术有光电检测监控、 气动液压、P L C 集中管理和分散控制等先进技术，其 控制系统的电压采用2 4V 以下的直流电源，提高了 包装线的本质安全性。 2 ．3 包装电器采用防爆型 自动包装线中的电气设备多数采用防爆型电 器。例如采用防爆型电机来驱动各级传送带，采用 防爆型按钮箱、监控系统、照明灯具和开关等。这些 防爆型电器符合民爆器材生产的防爆要求，是保证 自动包装线安全生产的必需条件。 2 ．4 包装操作具有安全性 自动包装线实现机电一体化。由于药卷、炸药 中包、药箱输送和包中包过程的关键部位都设置了 安全防护与检测控制点，同时经过优化设计的系统 自动控制替代了繁重的人工手动操作，所以在线工 人的操作以巡视和生产材料的准备为主。如果生产 中质与量有不同需要，也只要对热合的时间与温度 或中包速度进行简便、直观的调整。这就降低了工 人的劳动强度，也相应降低了工人由于劳动强度大 而可能发生误操作的几率，当然更降低了工人直接 接触炸药的频率。这些都提高了自动包装线的安全 性。若自动包装线出现温度值超限，或发生设备故 障、火灾等突发性事故时，全线实现自动紧急报警， 这时可以方便地实施手动紧急停机，有的还能实现 安全连锁、自动停机⋯。把事故及时消灭在萌芽状 态，或紧急制止事故进一步扩大，把风险降到最低。 3 存在的主要安全问题及对策 3 ．1 包装线与装药工序联建无“隔“ 工业炸药的包装虽然已经连续化、自动化，但有 些工业炸药的装药仍以手工为主，并与包装联建，两 者之间没有隔墙，或者虽然有隔墙，但药卷输送通道 口面积较大而又没设置阻火雨幕。这可能产生传爆 和殉爆，都会影响到装药和包装的安全性。为此，当 手工装药工房与自动包装工房联建时，也应设有不 收稿日期2 0 0 8 - 0 5 - 3 0 作者简介常新岩 1 9 6 5 一 ，高级工程师，主要从事民爆企业安全评价。E - m a l l c x y y l 9 6 5 1 2 6 ．c o r n 万方数据 2 0 0 9 年2 月工业炸药自动包装线的安全性探讨常新岩等 9 小于2 5 0 r a m 的隔墙口】。同时，生产粉状炸药时，药 卷输送通道口也应设置阻火雨幕，并与包装工房的 消防雨淋同步。 3 ．2 包装线与装药工序连续有“缝” 装药与包装之间工艺不连续，存在手工操作。 自动包装线的在线人数虽然少了，但为自动包装线 整理药卷的在线人数并没有减少。这些人员往往就 被划归到装药工序，同样也会影响整条生产线的定 员，影响生产的安全性。为此，专业设备制造企业在 开发工业炸药自动包装线时，应实现装药工序与包 装线的“无缝衔接”。 3 ．33 6 V 电压安全有限 自动包装线实现了炸药包装过程的全自动控 制，同时，自动包装线采用的主要控制技术有光电检 测监控、气动液压、P L C 集中管理和分散控制等先进 技术，其控制系统的电压采用3 6V 以下的直流电 源。但是，仅就上述控制而言，自动包装线的安全性 也不是绝对的。首先，电控、光控、气控和液控也都 需要电源，当然可以采用3 6V 以下的直流安全电 源。这所谓的“安全”，仅对人身而言。但是，安全 电压虽低，如果通过人身的电流很大，超过安全电流 1 0m A ，高达5 0m A 以上时也可以造成人员伤 亡【3 】。在有防止触电保护装置的情况下，人体允许 通过的电流一般可按3 0m A 考虑。人体的电阻一 般在1 0 0 0 0 ～1 0 0 0 0 0 Q 之间，但当皮肤角质层失去 时，人体电阻就会降到8 0 0 1 0 0 0 Q 【4 J 。如果皮肤出 汗、双手沾湿药或包装线、现场潮湿及充满灰尘 金 属灰尘、炭质灰尘 ，会使皮肤电阻大大降低。此 时，一旦人体触电，通过人体的电流也就会超过安全 电流而造成危险。3 6 V 或2 4 V 也就都不安全了，所 以自动包装线的操作工人要充分注意到这一点。 同时，当电流通过导线或电缆时，阻抗的存在会 造成电能的消耗，使导线或电缆发热，温度升高。通 过导线或电缆的电流越大，导线或电缆的温度也越 高。当温度上升到一定数值，可能使导线或电缆的 绝缘损坏、氧化加剧，从而引起漏电、断线甚至短路 等产生火花，严重时不仅可能引起火灾等事故，最终 还会导致炸药燃烧、爆炸。控制系统和照明系统即 使采用了3 6V 以下的安全电压，在自动包装线生产 现场的电气线路，也应采用阻燃型铜芯绝缘导线或 阻燃型铜芯金属铠装电缆，而且芯线截面应符合G B 5 0 0 8 9 - 2 0 0 7 民用爆破器材工程设计安全规范要 求【2 】。用于电力的，其最小截面为2 ．5 m m 2 ，用于照 明和控制按钮的，其最小截面为1 ．5 m m 2 。 另外，在采用P L C 控制的基础上，再采用现场 总线控制技术 如F F 、P R O F I B U S 、C A N 等技术 。 让现场设备利用具有很强的抗干扰能力数据通信线 进行供电，就可满足本质安全防爆要求。借助于现 场总线技术，把部分I ／O 模块放在工业现场，它们的 信号通过分布式智能I ／O 模块在现场被转换成标准 数字信号，只需一根电缆就可把有关的现场子站连 接起来，进而把现场信号非常简捷地传送到控制室。 3 ．4 电气设备防爆不全 自动包装线中的药卷输送和中包系统的电气设 备虽然多数采用防爆型电器，但是自动包装线的后 续“战线”几乎都“借用”食品、烟草等非民爆器材的 包装技术和设备，如装箱机、捆扎机的电控箱和开关 箱，以及一些现场控制箱均为非防爆型。其动力电 机为交流3 8 0 V 供电；其电控箱和开关箱内送入交 流2 2 0 V 强电；现场控制箱内的接触器动作时还不 时打着火花，这些不安全因素会增加自动包装线的 危险性。为了防止自动包装线“虎头蛇尾”，应该尽 快将这些设备改成防爆型，在过渡阶段至少应完善 密封措施，并在箱内通入不低于5 0 P a 的压缩空气， 加以正压防护，防止粉尘进入。同时应有“电源未 切断不得打开”的警示标志。 还应指出的是部分工业炸药自动包装线的电气 主控箱与自动包装机组同处一室。有的虽有砖墙相 隔，但墙不封顶；有的虽在室内一角另劈一间，但有 玻璃窗、木头门。虽然这些电气主控箱的控制电源 和输出电压只有2 4 V ，但其总电源输人都是交流 2 2 0 V 或是3 8 0 V ，况且主控箱也都不是防爆的。因 此，工业炸药自动包装线的电气主控箱与自动包装 机组必须分处二室，而且应符合下列规定 a 安装 电气主控箱的无人控制室 配电间 与自动包装间 的隔墙应为非燃烧体密实墙。 b 隔墙上不应设门 窗与包装间相通。 c 控制室的门应通向室外或非 危险场所。 d 与电气主控箱无关的管线不应通过 该控制室 配电间 。 3 ．5 机械作用尚存隐患 自动包装线中有不少部分实现了气动液压执行 机构，减少了“电”对炸药造成的危险性。但由于自 动包装线的工作流程较长、执行机构较多、动作幅度 较大，所以气缸或液压件较多，而且动作行程较大。 这些执行机构上沾药较多，在快速、频繁运动时金属 部件产生摩擦，并撞击到固定的部件，同时也易碰撞 人体。运动着的、沾上药的金属部件经摩擦、撞击就 有可能起火，甚至爆炸。为了保证自动包装过程中 的安全性，应采取设置密封保护罩、防止运动部件上 沾药和及时清理等措施，增设防止金属间撞击的缓 万方数据 1 0 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s第3 8 卷第1 期 冲装置，采用不发火材料制作有摩擦、撞击的部件和 工器具。同时，应加设防止撞击人身的保护装置，并 显示醒目的警告标志。 3 ．6 设计和操作有待规范 自动包装线正日趋完善，但是自动化的控制系 统和自动化的生产线最终还是需要由人去设计、建 造、使用和维护。也就是说，工业炸药自动包装线还 是需要在线工人进行相关的操作。而这些操作是否 得当，同样会影响到工业炸药自动包装线的安全性。 例如，在有的工业炸药自动包装线，炸药中包热合封 口时电加热片的温度设定在1 5 0 ℃以上，而且在生 产运行中实际上已经超过2 0 0 ℃，可是G B5 0 0 8 9 ． 2 0 0 7 民用爆破器材工程设计安全规范中明确规 定“炸药危险场所电气设备最高表面温度应符合 表1 2 ．2 ．1 - 2 的规定”。即T 4 组，最高表面温度为 1 3 5 ℃L 2 ] 。即使允许稍作调整，但也太高了，何况封 口电加热片很有可能直接接触到炸药。虽然通电发 热的时间短，仍构成一个重大的不安全因素，极有可 能会引燃或引爆炸药。最安全的措施是选择较低熔 点的包装塑料薄膜，降低电加热片的加热设定温度。 退一步说，为了保证热合封口的质量，在低于允许的 最高表面温度前提下，稍增加一点点电加热片的加 热时间，也要比大幅度提高热合封口温度来得安全。 在合理设定中包热合封口温度的同时，当中包热合 温度超过设定值时不能只设置自动报警和自动切断 加热电源，同时还应实现连锁停机。另外还发现，操 作工人在对包装线现场的非防爆型电气箱进行了巡 视检查或维护保养后，往往有关门不严的现象；在南 方炎热的夏季里，为了散热，自动包装线的操作工还 有意打开现场电气箱门；在自动包装线的药卷输送 架上，也不时会发现吊褂着一些用于清理废药的钢 锯条、钢丝钩。这些错误的操作方式或工具让药粉 “乘虚而入”现场的电气箱内；也让现场电气箱内可 能会产生的电火花在炸药包装场所“走光”；还可能 因为两种发火金属的“亲密接触”而引燃或引爆炸 药。针对这些不安全操作的现象，除了要加强电气 设备的防爆性能，改善包装场所的生产环境和选择 合适的操作工具外，还特别要进一步加强操作制度 的制订、教育、强化执行和检查。 3 ．7 其它缺陷 工业炸药自动包装线的安全性除了直接基于自 动包装机组的“软”、“硬”件外，还与包装场所的建 筑与结构、消防给水、防雷和接地以及电子监控等密 切相关。不少自动包装机组是在原人工手动包装工 房内改建安装的，在安装自动线各道工序的包装设 备时，受到工房面积或长度的限制，所以其药卷或中 包的输送路线有时不恰当地拐了几个弯。这样的工 艺布置带来的弊病是药卷或中包在输送过程中经常 被堵塞、散包、撒药，直至被迫停机，不利于自动包装 线的安全运行。 绝大多数工业炸药的包装工序应设置消防雨淋 系统。在整个包装线的上部确实都安装了消防雨淋 系统，但包装机的加罩部位 下面有药卷、炸药中包 或被撒落的炸药 和中包热合封口等易引发燃烧的 部位无局部雨淋管，更无感温或感光探测自动控制 雨淋的启动设施。为了自动包装线的安全运行，在 上述工房的雨淋盲区和药尘较多且易引发燃烧的部 位，应设置感温或感光探测自动控制的局部雨淋设 施，并与包装工序的整体消防雨淋系统同步。 自动包装线的设备接地及电器保护接地不完 善，也没有定期检测和记录。有的自动包装线虽然 安装了电子监视探头，但覆盖面不足，也有的监视探 头虽然是防爆型的，但其外罩却敞开着。有的自动 包装线虽然采用了较为安全的气控装置，但高压贮 气罐却安装在包装工房的门口。有的用蒸汽加热的 化蜡槽虽然装有温度计，但没有采取保温、隔离措 施，也没有设置自动温控装置等，这些问题都关系到 工业炸药自动包装线的安全性，要想整改彻底，需要 专业设备制造企业和民用爆破器材生产企业密切合 作、共同完成。 参考文献 [ 1 ] ‘民用爆破器材企业安全管理规程 w j9 0 4 9 - 2 0 0 5 ． [ 2 ] 民用爆破器材工程设计安全规范 G 1 3 5 0 0 8 9 - 2 ．0 0 7 ． [ 3 ] 电气设备安全设计导贝J J G B4 0 6 4 - 8 3 ． [ 4 ] 防止静电事故通用导贝I J G B1 2 1 5 8 - 9 0 ． D i s c u s s i o no nS a f e t yo fI n d u s t r i a lE x p l o s i v eA u t o m a t i cP a c k i n gL i n e C H A N GX i n y a n ，X I EY o n g y a n ，Z H E N GY o n g f e n B e i j l n gG u o k eA n l i a nC o n s u l t i n g0 fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yC o ．，L t d ． B e i j i n s ，1 0 0 0 3 7 [ A B S T R A C T ] B ys d e t ye v a l u a t i o no fs e v e r a li n d u s t r i a le x p l o s i v ea u t o m a t i cp a c k i n gl i n e s ，t h es a f e t ya n da d v a n t a g e p r o p e r t yw a sa f f i r m e d ．S o m ee x i s t i n gn o t s a f ep r o b l e m sw e r ep o i n t e d ，a n dt h ec o r r e s p o n d i n gc o r r e c t i o nm e t h o d sw e r ea l s o s u g g e s t e d ． [ K E YW O R D S ] e x p l o s i v e ，a u t o m a t i cp a c k i n g ，s a f e t y ，P L Cc o n t r o l ，e x p l o s i o nd d e n s e 万方数据