工业电雷管

工业电雷管（精选5篇）

工业电雷管 篇1

1 概述

工业雷管为灼热桥丝式电雷管, 其最初发火部分为桥丝及其周围的点火药-电引火头。当电流通入工业电雷管后, 桥丝焦耳定律产生热能, 桥丝升温, 热量不断传给周围的点火药, 点火药受热后, 发生化学变化, 反应释放的热量使点火药继续升温, 加速化学反应, 直到自动发火, 点火药燃烧产生的火焰喷射到电雷管的起爆药上 (或通过延期元件传递到起爆药上) , 引起雷管爆炸。这就是工业电雷管的发火全过程。最小发火电流的测试, 是通过对50发单发雷管用升降法, 在规定时间内, 通过升降电流, 测试其起爆或未起爆, 计算后得出的, 单发发火电流不应大于规定值。

2 影响因素分析

2.1 配方影响

在工业电雷管中, 点火药的作用是产生引燃延期药或起爆药的火焰, 是对电热冲能敏感的药剂。点的种类很多, 诸如硫氰酸铅系点火药、木炭系点火药, DDNP系点火药或硅系点火药。我国目前广泛使用的是DDNP系点火药 (KCLO3-C-DDNP-粘合剂) 和木炭系点火药 (KCLO3-C-粘合剂) , 因点火药的组分不同, 其受桥丝加热的电感度也就不同, 含DDNP系药头, 随DDNP含量增加, 其电感度不断提高, 发火电流降低。不同配方点火药的最小发火电流不同。 (见表1)

2.2 药剂影响

因配方中药剂的批次或晶型、比重不同, 引起发火电流的变化。通过试验我们得出以下数据。以Pb3O4-Si-DDNP系药头为例, 因其组分DDNP制造工艺不同, 用交叉法制得的晶型以针状、片状聚晶为主, 以单一加料法制得的以球型聚晶为主, 其比重不同, 晶型的均匀性及大小受到影响, 粒度越小药剂与桥丝的接触面积愈大, 使发火电流值减少并且均匀分布。各厂用的比重有所不同, 有的用0.30-0.40g/cm3, 有的用0.50-0.60g/cm3。 (见表2)

因Si的质量不同, 发火电流亦受到很大影响, 主要体现在分布不均, 个别偏高。

2.3 点火药水份影响

因干燥环境变化, 或是贮存条件影响, 造成药头的水份超过规定值, 超成发火电流值向上发展。 (见表3)

2.4 桥丝材质及直径的影响

我们知道, 桥丝的材料特征值为Cγ/ρ, 其中C为桥丝材料的比热, γ为桥丝材料的密度, ρ为桥丝的比电阻。同样的引火药, 镍铬桥丝雷管比康铜桥丝雷管的最小发火电流低。主要是由于镍铬桥丝的材料特征值比康铜丝小得多, 并且具有较小的直径。氯酸钾-硫氰酸铅系药头的数据为镍铬桥丝的最小发火电流为260毫安, 康铜桥丝的最小发火电流为500毫安。

我们通过试验, 也测试了Pb3O4-Si-DDNP系药头40μm直径镍铬桥丝 (电阻值2.5-3.0Ω) 的发火电流值为0.315毫安, 50μm (电阻值1.8-2.2Ω) 的发火电流值为0.335毫安。

2.5 点火药密度

点火药密度 (涂敷的致密程度) 增加, 则桥丝和点火药的接触面积增加, 桥丝与药之间的传热性好, 容易反应, 从而使发火能量下降, 即雷管的电感度增加, 以Pb3O4-Si-DDNP系配方、40μm直径镍铬桥丝为例, 点火药与桥丝的密接性对发火电流的影响见表4。

2.6 其它引起桥丝电阻减小的因素

电阻值减少直接影响单发雷管通电后产生的热量, 由于生产操作中, 由于手工操作失误或电焊机桥丝断线形成双桥, 或因刮线、注塞块损坏, 两脚线头档距变小, 造成桥丝电阻小, 在电阻检查时, 没有及时剔除, 造成发火电流值增大。

2.7 粘合剂的影响

由于相容性原理, 不同点火药的粘合剂不同, 粘合剂的加入比例, 直接影响点火药的电感度, 以KCLO3-C-DDNP系药头为例, 其粘合剂通用为明胶, 一般工厂配制浓度为10%-30%。Pb3O4-Si-DDNP系药头为例, 其粘合剂通用为聚乙烯醇, 一般工厂配制浓度为10%左右。

调整胶液的浓度, 其对应的药头电感度随之降低, 使发火电流值增大。 (见表5)

胶液浓Á度的调整, 使药头的发火电流随之发生变化, 发火电流较高的点火药, 可以适当调整其浓度, 但要注意随季节药头的粘合状态, 潮湿季节, 胶液浓度降低, 对质量有好处, 在干燥季节, 胶液浓度降低, 使药头药间的粘合度降低, 硬度减少, 易造成药头强度不够, 引起卡口脱落。

结束语

通过对影响发火电流的诸因素研究及试验分析, 我们得出了配方、药剂、水份、桥丝材质及直径、点火药致密度、电阻减小及粘合剂对工业电雷管的发火电性能的影响趋势, 对在实际生产操作中, 遇到的问题可因时而宜, 采取有效的措施。

参考文献

[1]刘自铴, 蒋荣光.工业火工品[M].北京:兵器工业出版社, 2003.

[2]谢兴华.起爆器材[M].北京:中国科学技术大学出版社, 2009.

[3]矿用起爆材料[M].北京:煤炭工业出版社.

工业电雷管 篇2

目前, 我国毫秒延期电雷管生产技术中, 普遍采用铅丹硅系外加DDNP或木炭氯酸钾系作为电雷管引火元件的引火药, 少数采用苦味酸钾作为引火药[1]。铅丹硅系电引火元件摩擦感度、撞击感度高, 在雷管装配时容易发生危险, 不利于安全生产[2];木炭氯酸钾系电引火元件产生的气体量大, 生产中对药球重量控制范围窄, 手工涂球难以达到, 且木炭氯酸钾系对电引火元件的小头、金丝的腐蚀性大, 库存期难以达到国家规定, 容易出现质量问题;而苦味酸钾主要用于刚性引火元件的生产, 尽管刚性引火元件摩擦、撞击感度低, 装配时比较安全, 并且采用了自动化生产工艺, 药球重量容易控制, 电引火元件质量好, 但其高昂的生产成本对于规模小的雷管企业是难以接受的[3]。复合式电引火元件生产工艺简单, 成本低廉, 摩擦、撞击感度低, 气体量小, 将其应用于毫秒延期电雷管, 能够大大提高毫秒延期电雷管生产的本质安全, 且有利于产品的稳定性。

二、复合式药球头设计

1. 原理

复合式电引火元件在通电情况下引起电引火元件的桥丝发热引燃引火元件的内层药, 内层药的燃烧引燃外层药, 从而达到引爆雷管的目的。它采用两次涂球的生产工艺 (图1) , 即在桥丝外包覆内、外两层引火药, 内、外两层引火药的燃烧均是氧化-还原反应, 为了满足毫秒延期电雷管引火元件的性能要求, 内层选用电参数好、气体量小、对小头和金丝无腐蚀且成本低廉的引火药作为内层药, 外层选用摩擦与撞击感度低、气体量极小且不影响电引火元件点火性能的引火药。

2. 配方设计

由于铅丹-硅系引火药燃烧的快速性和一致性好, 且工艺成熟, 成本低廉, 因此选择铅丹-硅为基药外加DDNP的成熟配方作为内层药, 即内层药的基药配方质量比为Pb3O4:Si=12:1, 内层药的配方质量比为基药:DDNP=100:15;苦味酸钾是一种耐热和性能良好的单质延期药, 它的摩擦、撞击感度低, 发火的快速性和一致性好, 气体量小, 主要用于刚性电引火元件的引火药和20ms等间隔延期雷管的生产, 因此为了满足外层药摩擦、撞击感度低, 气体量小的要求, 选用苦味酸钾作为外层药[4]。

三、试验与结果分析

1. 引火元件秒量试验

延期体是决定延期秒量的关键因素, 但电引火元件对秒量精度的影响也不容忽视。电引火元件影响毫秒延期电雷管延期精度有两个方面, 一方面是它本身的激发时间和传导时间也是延期秒量的组成部分, 为了提高毫秒延期电雷管的延期精度, 优良的电引火元件的秒量应控制在8ms内, 将这种复合式电引火元件装配成1段电雷管进行秒量测试, 其结果如表1:

从表1可知, 复合式电引火元件秒量均在8ms内, 符合毫秒延期电雷管引火元件延期精度的要求。

2. 延期精度试验

电引火元件重量 (指电引火元件引火药的重量) 是影响毫秒延期电雷管延期精度的另一方面, 主要是因为引火元件燃烧产生的高压气体, 在雷管气室内造成一定的压力, 使延期药燃速加快, 延期时间缩短, 影响延期精度, 并且引火元件的重量对延期雷管的秒量精度呈非线性关系, 将不同重量的复合式电引火元件分别装配成3段和5段毫秒电雷管, 进行秒量测试, 其结果如表2:

从表2可知, 电引火元件过大或过小, 均会因其毫秒电雷管秒量的波动, 将其控制在13~15mg时, 毫秒电雷管的秒量波动最小, 不仅性能符合GB803-2005的要求, 而且优于其他电引火元件的性能。

3. 点火试验

在内层药的表面涂一层钝感的苦味酸钾, 是否会影响复合式电引火元件的点火性能, 将引火药重量在13~15mg范围的复合式电引火元件装配在毫秒延期电雷管各段做点火实验, 其结果如表3:

从表3可以看出, 该电引火元件具有良好的点火性能。

4. 摩擦与碰撞感度试验

综合考虑卡口工序生产实际, 结合人工操作中可能产生的失误:药球与其他物体发生摩擦、碰撞引起引火元件燃烧, 分别将刚性电引火元件、复合式电引火元件、铅丹硅外加DDNP电引火元件进行模拟实验, 对比分析复合式电引火元件的安全性。

(1) 药球与管壁发生摩擦:药球头在卡口过程中与雷管管壳发生摩擦, 作用力是30~35牛顿, 见图2:

(2) 药球与管壳碰撞:药球头在卡口过程中与雷管管口发生碰撞, 作用力是30~35牛顿, 药球头破球, 见图3:

铅丹-硅-DDNP系有3发燃烧, 复合式电引火元件和刚性电引火元件没有发生燃烧, 从实验结果可以看出复合式电引火元件按和刚性电引火元件的摩擦感度、撞击感度一样, 明显优于含DDNP的引火药球, 感度较低, 有利于提高生产中的安全性。

结论

1.复合式电引火元件电参数稳定, 不腐蚀电引火元件小头, 库存期长, 质量好, 增强了该产品在市场的竞争力。

2.具有摩擦、撞击感度低的特点, 能够提高毫秒延期电雷管装配过程中的本质安全度。

3.工艺简单, 容易实现自动化生产, 大大降低了操作工的劳动强度。

4.原材料来源广泛, 价格便宜, 生产成本低, 是一种值得推广的电引火元件。

摘要：针对目前毫秒延期电雷管采用的铅丹硅系电引火元件摩擦感度、撞击感度高, 雷管装配时易发生危险;木炭系电引火元件库存期短、质量难以保障, 因此在毫秒延期电雷管生产中采用复合式电引火元件, 可以消除铅丹硅系点引火元件摩擦撞击感度高和木炭系引火元件库存期短、气体量大的缺陷, 解决毫秒延期电雷管生产过程中的安全、质量问题。

关键词：复合式电引火元件,摩擦,撞击

参考文献

[1]刘自汤, 将荣光.工业火工品[M].北京:兵器工业出版社, 2003.

[2]谢斌.铅丹-硅系电引火药头的研究[J], 爆破器材, 2009, 38 (4) :21-24.

[3]吴幼成, 宋敬埔.延期药技术综述[J].爆破器材, 2000, 29 (2) :23-27.

电磁辐射对起爆电雷管的危害分析 篇3

关键词：电雷管,电磁辐射,电磁危害

当前, 世界各海洋大国在加紧研制、装备高精尖武器的同时, 更加注重舰艇平台的抗冲击研究[1], 以期在未来海战中确保各类武器发挥出最佳作战效能。我国对舰艇抗水下爆炸冲击的研究起步晚, 实船水下爆炸试验开展少, 因此海军把实船水下抗冲击试验列为近年来装备建设发展的重点项目, 通过加强舰艇抗冲击试验来快速提升海军战斗力[2]。

在不同距离不同当量的一系列实船抗冲击试验中, 电雷管担任了最重要的引爆任务, 所以电雷管的安全性是事关全局的重要安全因素。在电雷管诸多的安全隐患之中, 来自空中的电磁辐射危害是主要的安全隐患之之一一。。在在试试验验现现场场, , 由由于于移移动动电电话话、、雷雷达达等等大大功功率率无无线线电电设设备备的的大大量量使使用用, , 空空间间电电磁磁强强度度达达到到了了很很高高的的数数值值, , 电电雷雷管管吸吸收收环环境境电电磁磁场场能能量量而而发发生生意意外外起起爆爆, , 进进一一步步引引爆爆大大当当量量炸炸药药, , 将将造造成成人人员员伤伤亡亡重重大大事事故故。。因因此此, , 开开展展电电雷雷管管的的电电磁磁辐辐射射危危害害评评估估研研究究, , 对对试试验验现现场场的的安安全全性性有有重重要要意意义义。。

对电雷管的电磁危害评估, 最初用电磁校验法[3], 目前采用实验室电磁感度试验法[4]来评估电雷管潜在的电磁危害。与现场辐照法相比, 只有经过分析计算结论确实肯定的, 才表明电雷管是安全可靠的。

1 电磁辐射对电雷管的危害机制

实船抗冲击试验用的起爆雷管采用的均为引线式电雷管, 其点火引出线为金属导线。电雷管的引线在电磁场中相当于天线, 未短路的电雷管引线相当于接收天线, 短路的电雷管引线可以看作一个环形天线。当引线式电雷管位于均匀电磁场中时, 引线中能感应出振幅和相位几乎相同的电流。两导线中反方向围绕电路旋转并通过桥丝的平衡模式电流, 桥丝上感应出电流会产生热量, 致使电雷管意外起爆。

2 电磁危害评估

通过引线进入电雷管的电磁能量大小取决于电雷管引线长度与电磁场的物理参数和电参数。从试验现场实际出发, 对电雷管的电磁危害分析需做以下简化处理[4]:

(1) 电磁入射场假定为远场;

(2) 假设起爆装置外壳对电磁场没有衰减作用, 相当于电雷管直接暴露于电磁场, 环境电磁能量全部传给电雷管。

只要知道环境电磁场强度及其等效接收天线有效孔径, 即可计算出环境电磁场通过武器装置进入电雷管的电磁功率P。

按GJB测定的电雷管电磁感度, 若P<PMNF, 则电雷管可安全使用;P>PMNF, 则电雷管有潜在危险, 使用许谨慎。

研究表明电磁危害分析的频率不同, 电雷管接收的电磁功率也不同。λ=2L, 即环路周长和试验频率之比为1/2时, 电雷管的接收到的电磁功率最大, 因为此时雷管的引线与电磁辐射频率恰好达到谐振状态。λ>2L, 电雷管的阻抗成为影响电雷管电磁接收的一个重要因素。

3 结语

本文通过分析试验用电雷管的结构与电磁场的关系, 总结了影响电雷管电磁功率接收的因素, 对水下爆炸试验现场电雷管安全性有参考价值。

参考文献

[1]汪玉, 华宏星.舰船现代冲击理论及应用[M].北京:科学出版社, 2005

[2]尹群.水面舰船设备冲击环境与结构抗冲击性能研究[D].南京航空航天大学, 2006

工业电雷管 篇4

关键词：电雷管,监控系统,WinCC,贝加莱X20

0 引言

开发控制功能丰富可靠、界面友好的电雷管激光打码皮带传送监控系统不仅可以保证安全生产、提高劳动生产率和产品质量,而且对进一步提高民用爆炸物品的安全管理具有重要意义。本文将从电雷管打码皮带传送系统的工艺流程开始详细介绍监控系统的开发过程。

1 工艺流程简介

电雷管打码皮带传送系统分为三部分:排模部分、打码部分和收模部分。本系统排模部分包括8个功能完全相同的排模工位;收模部分包括3个功能完全相同的收模工位。排模部分和收模部分的均为双层设计。收模工位上层的功能是将排好雷管的模具传送到打码工位;下层实现将来自收模工位的空模具回收。收模工位上层的功能是将打好码的模具回收;下层实现将空模具送回到排模段。打码部分的功能是对来自排模段的模具上的雷管打码。为了结合生产效率、安全可靠生产的需要,电雷管打码皮带传送系统具体有以下工艺要求:

1)具有同步或异步排模能力:同步排模指的是,被选定的所有排模工位全部准备好以后,同时执行排模操作;异步排模指的是,各选定排模工位的排模不受别的工位影响,独立工作。

2)回模具有缺工位回模能力:即回模时,不按照固定顺序回到排模工位,而是按照一定的判断,选择当前回模位置空,且回模数量较少的工位优先回模。

3)正确打码:正确打码指的是打码区无模具不能进行打码,有模具则要准确打码。

4)连续双模具进同一收模工位:即实现在任何情况下(包括停电)连续两个模具进入一个收模工位,并能实现多个工位同时收模。

5)打码排队限制:限制打码工位前的等待打码模具的数量,以利安全。

6)异常情况及时停止生产:系统出现设备或者生产异常时,能够自动暂停生产,待问题解决后继续生产。

2 控制系统开发

2.1 控制系统简介

电雷管打码皮带传送系统采用PLC作为控制器,具有使用成熟工作可靠等特点。考虑到生产线相对比较集中,所以采用现场设备仪表直接连控制器的IO模块(不同于总线控制方式)。控制器采用贝加莱公司X20系列PLC模块,配有数字量输入DI模块、数字量输出DO模块、模拟量输入AI模块和模拟量输出AO模块。贝加莱公司的PLC控制系统的硬件组态、程序开发及调试都使用该公司的Automation StudioTM软件。

Automation StudioTM是针对贝加莱(B&R)所有工业自动化产品的集成化的软件开发环境,可应用于任何规模任何范围的项目。集成编程环境中可以处理工程项目开发中的每个步骤,提供了多种语言编程和大量的诊断工具。

2.2 程序设计思想

综合电雷管打码皮带传送系统的工作流程,工艺要求及选用控制器、设备仪表的特点,系统设计方案的具体思想如下。

2.2.1 模具检测

由于电容接近开关和磁感应开关的特点,对模具是否有无的检测不能直接使用传感器的输出信号,而是采用状态位的方式。状态位的置位和复位由真实检测结果延时滤波得到。

2.2.2 生产方式、模式和状态

生产方式按照工艺要求有同步方式和异步方式两种生产方式。同步方式和异步方式可以很容易切换。

生产模式设计有自动生产模式和检修生产模式,有正常、暂停、急停和复位4种生产状态。自动生产模式指的是,系统根据工艺流程和现场检测结果,使生产在不需要要人干预的情况下自动进行。检修模式指的是,当处于某种需要,对现场的电机或者气缸进行人工的单个操作时(相当于检修,其实也实现了手动操作)的生产模式,此时生产暂停。

暂停指的是暂时停止当前的生产,电机停止,所以气缸保持在线圈断电后的位置。急停指的是当系统出现严重问题时执行的操作,此时变频器断电,气缸线圈断电,气缸保持不动。复位指的是,系统出现严重混乱,必须将生产状态回复到原始状态,系统复位时,除了相应设备停止外,系统的中间状态位、计数器、定时器都清零。

2.2.3 多子任务处理

电雷管打码皮带传送系统共有8个几乎完全一致的排模工位和3个几乎完全一致的收模工位加上打码工位组成。这些一致性包括实现功能,仪表数量,安装位置,工作方式等等。为了程序的可读性和可重用性,程序设计为每个工位使用一个子任务;考虑到电机(变频器)的重要性,为每个电机(变频器)设定一个子任务;为系统的公共功能部分设定若干子任务;为下位机PLC程序与监控界面通讯设定一个子任务。

2.2.4故障检测

雷管生产线要求控制系统尽可能安全可靠,需要知道现场的设备仪表是否正常或者故障状态,才能正确执行相关操作。而现场众多传感器基本上是点检测仪表,无法直接得到这些仪表的故障状态,因而设计程序通过仪表的I/O状态配合工作过程判断仪表是否正常工作。

2.2.5 连控、顺控混合模式

整个系统从工作流程上看,非常适合使用顺控功能实现。但是系统状态判断、故障诊断确比较适宜连控实现。所以本系统采用连控、顺控混合方式,将工作流程分为若干子过程,这些自过程按照顺控思想编程;而其它部分采用连控方式。

2.2.6 LAD、STL组合模式

贝加莱工控系统开发软件Automation StudioTM提供了多种可选编程方式(比如梯形图LAD,结构化文本STL等。详细资料见相关手册),本系统根据需要选择某种编程方式。

为了程序的可读性和易交流性,绝大部分程序采用梯形图LAD编程方式;而对需要进行算术运算的程序部分,使用结构化文本STL进行编程。这两种情况分别使用两种编程方式,使得程序更容易阅读、调试和日后升级。

2.3 应用程序整体流程

简单说明,控制器检测、气缸时间和状态状态控制等控制独立于系统复位或者检修等状态之外,即PLC每个循环周期,都要对它们进行处理。而故障诊断、检修控制和自动控制在复位期间并不执行。

3 系统上位组态开发

考虑到雷管打码皮带传送线的特殊性,显示信息丰富,操作方便的监控画面显得非常重要。本系统充分利用有限的检测信号,使用德国西门子著名的组态软件Win CC,认真设计实现了界面友好,信息量大,操作简单可靠的监控画面。

3.1 画面层次设计

为了使监控界面操作方便,界面友好,本系统监控画面共分为三层,如下图所示。

第一层为主画面。主画面起着显示系统最常用(最重要)信息、系统其他画面调度等作用。从主画面可以进入四个子部分:参数设置、系统状态、系统报表及系统检修。参数设置和系统报表只有单独一个画面实现功能。系统检修部分由三个画面双向队列切换实现。系统状态画面下面又细分为四个系统状态,每个状态画面针对一类设备(仪表)。这四个画面构成监控画面的第三层。

3.2 画面内容设计

为了画面的一致性和操控的友好性,每个画面的结构一致,显示信息和操控内容尽可能按需设置。以主画面为例介绍画面的结构。

标题区主要是静态显示系统的属性,比如所属部门、系统名称等信息。状态区将整个系统的所有状态进行汇总显示,比如自动模式或检修模式、同步模式或一步模式、系统正常还是有故障等等,使操作员对整个系统的状况一目了然。主显示区显示当前画面要显示的内容,是整个画面核心部分,占最大面积。操作区布置相应的操作按钮或者画面控制按钮,几乎系统所有的操控部分都在操控区,使用户控制迅速可靠。辅助区显示监控系统一些相关信息,比如开发公司说明,系统相关参数等等。本系统出于大家的习惯,将网络状态放在的辅助区而没有放在状态区。

4 结论

本文针对电雷管激光打码皮带传送系统的工艺特点,开发了可靠的监控系统控。系统控制模式分生产模式和检修模式两种,生产模式有正常、暂停、急停和复位等状态。系统对每个工艺单元采用一个子任务,合理使用LAD和STL编程方式,具有方便程序阅读和日后升级的优点。监控画面采用3层结构,画面布局合理,人机界面友好。经过实际使用证明,系统功能丰富、运行稳定、操作方便,具有一定的应用推广价值。

参考文献

[1]周书勤,刘国伟.发蓝壳电雷管激光编号系统调试及生产运行[J].煤矿爆破,2004(2).

[2]孙万卿,李华军.基于PLC和组态软件的海洋中心平台注水及原油集输监控系统[J].计算机工程,2006(6).

[3]卢翠艳.WINCC在DIET生产线监控系统上的使用[J].制造业自动化,2005(8).

[4]张深基,李道军.PLC在火电厂电除尘振打控制系统中的应用[J].电气自动化,2008(1).

工业电雷管 篇5

工业雷管(半成品)自动化装填生产线是国家提倡发展的,其所具有的生产线人机分离、自动添加药、自动在线检测、自动剔除废品、自动安全报警、自动安全连锁是工业雷管生产的发展方向,而皮带传输是自动化雷管装填生产线必不可少的工艺过程。工业雷管是一种爆炸危险品,本身具有殉爆的特性。一旦传输皮带上某盒雷管意外爆炸或者其它工序发生爆炸,在皮带输送的雷管容易引起传爆和殉爆,容易使事故扩大化,造成重大恶性事故。

雷管被殉爆是由于雷管的装药受到了主发雷管爆炸发生的作用,因此采取防殉爆措施的基本思路就是弱化主发雷管爆炸产生的冲击载荷,使得被发雷管的装药接受的能量小于其临界起爆能。对于雷管皮带传输的防殉爆措施,就是增加皮带上雷管之间的距离来弱化主发雷管产生的冲击载荷,依此来达到雷管防殉爆的目的。如果在实际生产过程中,皮带上的雷管之间距离小于殉爆安全距离,雷管爆炸输出的冲击波、破片和爆炸气体作用在被发雷管上,当冲击能量大于雷管装药的临界起爆能,必然导致皮带上的雷管发生殉爆。因此,对于工业雷管生产企业来讲,确定生产线中传输皮带上盒装雷管的殉爆距离,对企业的本质安全有着重要的现实意义。

殉爆从广义上讲,一炸药爆炸,通过各种介质(空气、水、固体等)使爆轰波传递给另一炸药,这种爆轰传递现象就叫殉爆。殉爆是个相当复杂的过程,既与爆炸场中各种能量的传播有关,像主发药爆轰产生的冲击波、产物流、温度、破片撞击、振动等,也与被发药本身对这些外部刺激的敏感度有关。目前还没有从理论上精确地定量描述这种复杂现象的模型,所以只能通过试验进行研究[1]。

文章用升降试验的方法研究了生产线传输皮带上盒装雷管的殉爆问题,确定了100发DDNP起爆药纸壳雷管、100发DDNP起爆药铝壳雷管、100发无起爆药纸壳雷管、100发无起爆药矿用纸壳雷管的殉爆安全距离,并对选择的试验方法,试验条件与实际生产线存在差异进行了分析讨论,表明试验结果可以用于指导实际生产线上传输皮带上盒装雷管之间殉爆距离的确定,对提高工业雷管生产线自动化、连续化生产,提高工业雷管生产线的安全条件具有重要的指导价值。

2 殉爆试验

试验装置如图1所示:(1)为采用纸盒包装的100主发雷管;(2)为采用纸盒包装的100被发雷管;(3)为空气介质,L为(1)与(2)之间的水平距离。试验采用升降法进行,即当主发雷管被一发电雷管从中心引爆后,如果被发雷管被引爆则按一定的步长增加主发雷管与被发雷管之间的距离L,反之,按一定的步长减小两者之间的距离L。先计算被发雷管50%殉爆概率所对应的距离值X0.5,再计算发生殉爆概率为99.99%时的距离值X0.9999作为殉爆距离,计算发生殉爆概率为0.01%时的距离值X0.0001作为殉爆安全距离。结果见表1。

由表1可以看出:(1)对于DDNP起爆药雷管,铝壳雷管的殉爆安全距离大于纸壳雷管的殉爆安全距离。这是因为在一定的装药量条件下,铝壳管体限制了热爆炸气体和热量的侧向损失,使炸药柱爆炸的全部能量完全用来促进和维持爆轰波的成长和稳定传播,保证雷管具有足够的冲量。雷管的整体输出威力就大,致使侧向对被发雷管有较大的起爆能力,测到的殉爆安全距离也就大一些。(2)DDNP起爆药雷管的殉爆安全距离大于无起爆药雷管的殉爆安全距离。无起爆药雷管因为没有装填起爆药,雷管内全部装猛炸药,引起其殉爆的能量要大于引起DDNP起爆药雷管殉爆的能量,因此,无起爆药雷管的殉爆安全距离小于DDNP起爆药雷管的殉爆安全距离。(3)无起爆药矿用纸壳雷管的殉爆安全距离小于无起爆药纸壳雷管,这是由于无起爆药矿用纸壳雷管的猛炸药柱中加入了消焰剂,降低了猛炸药柱的感度,因此其殉爆安全距离比无起爆药纸壳雷管更小。

3 试验结果的合理性评价

3.1 试验方法的合理性评价

升降法也称布鲁西顿法,第二次世界大战时期,美国布鲁西顿研究所首先将此法用于感度试验设计和感度数据统计分析,因而得名。升降法是一种估计临界值的感度试验数理统计方法,适用于在已知感度分布为正态或logistic类型时估计总体参数和特定响应点的感度试验。典型火工品感度曲线见图2中的曲线1,图中虚线2是正态分布累计概率曲线[2]。

由图2可以看出,典型火工品的感度曲线近似于正态分布的累积概率曲线,也就是说典型火工品感度分布服从正态分布,可见,试验方法选用升降法是合理的。

3.2 试验条件与实际生产条件的比较

从前面的描绘可以看出,该试验进行的条件与实际生产线的情况是不一致的。在试验中,是在水平地面放置雷管进行试验的。而在实际生产中,雷管是放在皮带上进行传送的,皮带距离地面0.45m。现对这两种环境中爆炸冲击波峰值超压分别计算如下。

3.2.1 试验条件下的爆炸冲击波峰值超压

试验条件,相当于装药在混凝土、岩石一类的刚性地面爆炸,根据文献[1]中计算空气冲击波峰值超压公式为:

Δ$p=1.06(\frac{\sqrt[3]{W}}{R})+4.3(\frac{\sqrt[3]{W}}{R}){}^2+14(\frac{\sqrt[3]{W}}{R}){}^3$ (1)

其适用范围为:$\overline{{\rm H}}=\frac{{\rm H}}{\sqrt[3]{W}}<0.35$,及$1\le \frac{R}{\sqrt[3]{W}}\le 10-15$

式中:Δp—爆炸空气冲击波的峰值超压,kg/cm2;

W—炸药(TNT当量)的质量,kg;

R—距装药中心的距离,m;

H—装药爆炸时离地面的高度,m;

$\frac{R}{\sqrt[3]{W}}$—比例距离,m/kg1/3。

这里以DDNP起爆药铝壳雷管为例计算,100发DDNP起爆药铝壳雷管等效为100gTNT,计算100发DDNP起爆药铝壳雷管在试验条件下发生爆炸,在发生殉爆概率为99.99%的距离=735mm的地方产生的爆炸冲击波峰值超压。

因为雷管是直接放置在地面上,因此,H可以视为0,也就是$\frac{R}{\sqrt[3]{W}}$可以视为0。满足条件$\overline{{\rm H}}=\frac{{\rm H}}{\sqrt[3]{W}}<0.35$。

$\frac{R}{\sqrt[3]{W}}=\frac{0.735}{\sqrt[3]{0.1}}=1.584\text{m}/\text{k}\text{g}$1/3,满足$1\le \frac{R}{\sqrt[3]{W}}\le 10-15$。

也就是说,试验条件下雷管爆炸冲击波峰值超压的计算适用于(1)式,经计算得出:Δp=5.910kg/cm2。

3.2.2 实际生产情况下爆炸冲击波峰值超压

在实际工业雷管生产线上传输皮带上雷管发生爆炸,相当于无限空间的爆炸,根据文献[1]中计算空气冲击波峰值超压公式为:

$\text{Δ}p=20.06(\frac{\sqrt[3]{W}}{R})+1.94(\frac{\sqrt[3]{W}}{R}){}^2+0.04(\frac{\sqrt[3]{W}}{R}){}^3$ (2)

其适用范围为:$\frac{{\rm H}}{\sqrt[3]{W}}\ge 0.35$,及$0.05\le \frac{R}{\sqrt[3]{W}}\le 0.5$

$\text{Δ}p=0.67(\frac{\sqrt[3]{W}}{R})+3.01(\frac{\sqrt[3]{W}}{R}){}^2+4.31(\frac{\sqrt[3]{W}}{R}){}^3$ (3)

其适用范围为:$\frac{{\rm H}}{\sqrt[3]{W}}\ge 0.35$,及$0.5\le \frac{\text{R}}{\sqrt[3]{\text{W}}}\le 70.9$

式中符号内容同式(1)。

这里同样以DDNP起爆药铝壳雷管为例计算,100发DDNP起爆药铝壳雷管等效为100gTNT,计算100发DDNP起爆药铝壳雷管在实际生产条件下发生爆炸后,在735mm的地方产生的冲击波峰值超压。

$\frac{R}{\sqrt[3]{W}}=\frac{0.735}{\sqrt[3]{0.1}}=1.584\text{m}/\text{k}\text{g}$1/3,满足(3)式的适用范围。

$\frac{{\rm H}}{\sqrt[3]{W}}=\frac{0.45}{\sqrt[3]{0.1}}=\frac{0.45}{0.46}=0.98>0.35$,也满足(3)式的适用范围。

也就是说,在工业雷管生产线传输皮带上雷管发生爆炸的冲击波峰值超压的计算适用于(3)式,经计算得出:Δp=2.709kg/cm2。

由以上的计算结果可知,在试验条件下100发DDNP起爆药铝壳雷管放置在地面上发生爆炸后,在735mm处产生的爆炸冲击波峰值超压5.910kg/cm2大于实际生产条件下放置在皮带上的100发DDNP起爆药铝壳雷管发生爆炸后,在735mm处产生的爆炸冲击波峰值超压2.709kg/cm2。因此,在试验条件下计算得出的被发雷管50%殉爆概率所对应的距离值X0.5,被发雷管发生殉爆概率为99.99%时的距离值X0.9999,被发雷管发生殉爆概率为0.01%时的距离值X0.0001均大于实际生产条件下的距离值。

可见,试验条件下得出的被发雷管发生殉爆概率为0.01%时的距离值X0.0001可用于实际生产中确定传输皮带上雷管的殉爆安全距离。

4 结论

(1)对于生产线中传输皮带上雷管的殉爆问题,采用升降法进行试验确定殉爆安全距离是可行的。

(2)通过试验,对于100发DDNP起爆药纸壳雷管其安全殉爆距离取1000mm,100发DDNP起爆药铝壳雷管其安全殉爆距离取1100mm,100发无起爆药纸壳雷管其安全殉爆距离取600mm,100发无起爆药矿用纸壳雷管其安全殉爆距离取500mm,是合理的。

(3)工业雷管生产线中雷管殉爆的安全性评价,采用试验的方法是比较合理的,其得出的结论可以用于指导工业雷管生产线的技术进步,提高工业雷管生产线的本质安全性。

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