工业雷管人机隔离自动化连续化生产技术现状分析及发展展望

工业雷管人机隔离自动化连续化生产技术现状分析及发展展望杨祖一、曹晓宏、蒋荣光、张同来、张成君、王亚
工业雷管人机隔离自动化连续化生产技术是指基础雷管装填生产所有涉及炸药和起爆药危险工序人机完全隔离，工序间内功能、工序之间传输、在线检测系统实现无人操作和程序控制，具有视频监控和计算机化管理的安全生产技术。

基础雷管人机隔离自动化连续化生产线是指符合上述条件，能够满足安全生产、质量控制和经济运行要求的生产线。

基础雷管装填生产过程是安全事故高发工序。

近5年来，全行业统计的工业雷管安全事故有61起，发生在基础雷管装填生产线上的事故占70%以上。

所以，实现基础雷管装填过程完全人机隔离、自动化生产是解决工业雷管安全生产的重要举措之一。

“十一五”以来，基础雷管装填人机隔离自动化连续化生产技术及设备研究已取得了重大进展，一批先进实用的新技术已在行业内得到应用。

近年来，民爆行业发布的多项法规、技术进步指导意见明确要求基础雷管装填生产线必须采用人机隔离、自动化生产。

因此，发展和使用工业雷管人机隔离自动化连续化生产技术是民爆行业安全生产的重要任务之一。

一、工业雷管装填生产技术现状与存在问题
1.1 国外发达国家的现状
由于工业雷管生产事故高发，各国雷管生产企业对此都十分重视，美国、欧盟等发达国家早在上世纪八十年代就已使用了雷管装填人机隔离自动化生产技术。

其中，典型代表为比利时拉休斯公司制造的218型基础雷管生产线，采用圆盘式单发装填雷管生产工艺，单台设计产能为3600发／小时（60发/分钟）基础雷管。

目前，发达国家应用基础雷管人机隔离、自动化、连续化装填技术较为普遍，新拉休斯公司为了适应大产能的需求，研制出了219型自动雷管装填线，采用隔爆防殉爆式25发／模钢模具，每台设备都有独立操作柜和人机对话界面，每台设备都具有独立的抗爆功能，全线直接暴露于人工操作环境中，操作只需3至5人，产能可达到1.5万发／小时。

该线最突出特点是使用的装填模具具有隔爆功能、生产出的雷管在线转移到防殉爆模具中、产品车直接在常规工房内暂存使用。

而国际著名的民爆跨国集团澳瑞凯公司则采取了不同的技术方式，他们更注重和强调的是每个工序、每台设备、每个操作过程的本质安全性，虽然整线的自动化水平不高，但其安全防护、人机隔离措施十分到位，能确保任何工序和工装内发生爆炸时，不会伤及操作者、更不能产生殉爆危及整条生产线。

近些年来，国外雷管装填生产线在应用人机隔离自动化连续化技术方面主要体现以下特点：
1、大多采用钢结构抗爆防护和抗爆间室，整条生产线占地面积少，如拉休斯公司的219型生产线、澳瑞凯威海公司的装填生产线，一般每个工位长度在2平米左右，装填线全长20米左右。

2、大量采用了现代控制技术和计算机技术，人性化设计，装填方式多样化，但产能较小，一般年产量2000万发左右。

3、生产设备制造精度高、运行可靠，在线检测手段齐全、自动化程度高、安全性好、用人少、操作工人一般在3～5人。

但是，该线造价高，一条装填线售价在几千万人民币。

4、发达国家的雷管装填技术都有高质量的炸药、起爆药、延期药和零部件与之配套，技术总体的综合性能和集成性能好。

5、最突出的特色是雷管装填专用模具都具有很强的防殉爆功能，安全性好。

但是，单个模具重达12千克左右、人工搬运不方便。

1.2 我国基础雷管生产线现状与发展情况
目前，我国有工业雷管生产厂点55家，共有雷管生产线119条，总生产许可能力约40亿发。

按抗爆结构、安全性和自动化程度大致可分为三个类型：
一类、实现了人机隔离自动化连续化的生产线。

按照原国防科工委委爆字[2007]123号《起爆药、工业雷管半成品生产安全技术与生产线建设的指导意见》规定和《民用爆破器材工程建设设计安全规范》要求，已经建成并通过投产验收的生产线有8条，基本实现了由装压药、添加药、模具传递、在线检测药高、剔除废品工序的人机隔离、自动化、连续化生产。

除成品收集工序外，操作人员已摆脱了危险环境。

采用上述技术的企业为：浙江物产长鹏化工实业有限公司、山东银光科技集团公司、黑龙江青冈民爆有限公司、长春吉阳工业有限公司、抚顺矿业集团十一厂、雅化集团绵阳分公司、新疆雪峰民爆有限公司、广东力拓民爆有限公司。

二类、部分实现了人机隔离功能、采取了一定的安全保障措施的生产线。

主要是上个世纪90年代后建成的生产线，在装压药部位采取了程序化操作、抗爆间室外的产品采用皮带传送、操作人员辅助作业方式，虽然使操作人员的劳动强度大幅降低，但未能完全摆脱危险环境，抗爆间室基本符合《民用爆破器材工程建设设计安全规范》要求的生产线共有43条；
三类、还没有实现人机隔离、或安全设施不可靠的生产线。

主要是上个世纪90年以前建成的生产线，设在抗爆间室内的装压药机由人工操作，抗爆间室外的药剂和产品由人
工传送，作业人员暴露在危险环境中，甚至抗爆间室的建筑结构局部或全部不符合《民用爆破器材工程建设设计安全规范》要求的生产线有68条。

虽然我国在上世纪八十年代开始研究人机隔离自动化基础雷管装填生产线，但由于技术路线、工艺装备、安全防爆、控制技术等原因未能投入实际应用。

“十一五”以来，在参考和吸收发达国家先进技术和经验的基础上，结合我国雷管品种多、产能大、价格低、市场使用情况复杂等国情，民爆行业重点开展了在基础雷管装填生产线技术和设备研究，自主研发出了基础雷管装填线人机隔离、自动化技术，在关键技术和生产线建设方面取得了重大进展，并已将研究成果陆续应用于基础雷管装填生产线建设和工业化生产中。

根据目前技术状况分析，国内正在推广中的基础雷管装填生产技术，均能实现雷管壳排管、扩口、检查异物、传药、装药、压药、模具传递、药高检查、压内管、装延期体、置换模具、剔除废品等工位人机隔离、自动化、连续化生产。

还有部分技术能够实现基础雷管自动转模、自动编码、自动装（转）盒等功能。

以人机隔离防护结构、抗爆间室的类型、产品安全传递方式大致分类如下：
1）钢结构抗爆间室朝天泄爆、抗爆通道传递
危险工序均设置在钢结构抗爆间室内，朝天泄爆，工序间雷管传递采用内置抗爆通道、双隔爆门隔离方式、抗殉爆能力强，工房占地面积小。

2）传统钢筋混凝土抗爆间室、皮带传递、加防护钢板人机隔离
利用传统的基础雷管生产方式，通过外置防护钢板将传送带、模具和雷管与操作人员完全隔离，实现自动化连续化装填生产。

其方式保留了我国传统的雷管生产技术、特点和习惯，适用于新线建设和老线改造。

3）钢筋混凝土抗爆间室、复合泄爆、模块式皮带传递
采用钢筋混凝土抗爆间室，以每个工序的抗爆间室为一个单元，以朝天和泄爆屏院复合泄爆方式，皮带在工序间内外传递，相对独立、相互关联，可防止工序间、传递产品模间的殉爆、传爆。

1.3我国基础雷管人机隔离装填线存在的主要问题
目前正在使用的基础雷管人机隔离自动化生产技术存在的主要问题有：
1）基础雷管装填生产线全程自动化程度有待提高，需要综合考虑外围辅助工序：如延期体排管、成品外观检验、成品收集装盒、成品转模等方面的自动化、人机隔离等问题，。

2）工序内、工序间、传送带、传递通道、工装、模具在防浮药、防静电、防殉爆方面的技术和管理措施需要改进和加强。

3）在线检测技术，对半成品、装药计量、压药压力、药高检测、外观检查、管口裂
纹裂缝、变形或压坏等方面的检测技术和管理措施需要改进和加强。

4）用于自动装填生产线的药剂、零部件质量不能很好地适应自动化生产要求。

5）现有装填生产线与后续激光打码、自动卡口装配工艺过程的自动转换和自动衔接有待发展。

二、发展趋势展望
针对国内现有技术分析和实际需求、综合考虑国外先进技术，基础雷管装填自动化生产技术总体发展趋势如下：
1）自动化程度不断提高
使基础雷管装填生产线所有危险操作工序完全实现人机隔离、摆脱危险环境，重点攻克外围辅助工序、延期体排模、成品外观检验、成品收集装盒、成品转模等工序的自动化，或通过与其它工序的连续化作业，取消本工序。

2）自动添加药技术和设备更安全可靠
要求机械手操作动作平稳、传递窗或抗爆筒的抗爆性能可靠、对传递窗或抗爆筒内的存药量严格控制、传递窗或抗爆筒内暂存药量应利于减少人工传送药次数、应有防药尘危害的控制措施，特别是应有自动倒药过程中防止药尘飞扬、积聚的技术措施。

3）提高在线检测水平
在线检测技术应实现药量、药高、压力的有效检测，并能反馈信息、实现调整，成品外观、管口裂纹缝、变形、压坏、普检等检验过程和检验方式应实现人机隔离、人与危险品隔离，争取实现自动化。

4）提高防殉爆措施的可靠性
在工序内、工序间、传送带、传递通道、工装、模具实现可靠的防殉爆安全措施。

重点研究装压药模具的隔爆措施，做到同模内雷管爆炸不产生殉爆。

5）提高兼容性和可升级性
基础雷管装填自动生产技术应根据发展和工艺调整的需要，留有方便扩展新技术或调整工序的接口，如：扩展自动排帽、自动排延期体、后续激光打码、装配工艺过程的自动化衔接等。

此外，可研究适用范围广、机动性好、安全性好、精密度高的小型装填机或装填线。

摘自：中国爆破器材行业工作简报2011年第2期（总第237期）。