乳化炸药乳化器的摩擦升温危险性分析与防范措施

何作荣

摘 要：乳化炸药的生产过程中是有一定的危险存在的，主要是由于易燃易爆品遇高温容易发生爆炸，所以在生产过程中必须采取有效措施防止生产过程出现温度过高的情况，作为检测指标，一般我们需要严格检测乳化器的温度变化情况。本文通过实验验证乳化器温度和转子定子线速度之间存在的关系，并对可能出现的爆炸情况提出合理有效的建议和预防措施。

关键词：乳化炸药；乳化器；危险；措施

1、引言

现阶段我国经济发展飞速，在很多情况下难免会遇到使用炸药的情况。比如开山修路、矿石开采等一些列人工很难作业的情况人们选择爆破的方式来解决问题。爆破过程人为参与度高，因此必须保证炸药的安全系。但是炸药在制备过程中也会遇到很多问题，首先必须要重视的就是炸药制备过重中乳化器温度的监控问题，因为乳化器温度过高很容易引起爆炸的危险。国内过于乳化器爆炸事故的问题也屡见不鲜，大多数都是摩擦升温导致的。要想从根本上解决这种问题必须对温升原因进行研究，弄清楚温升的原因才能据此提出合理的预防措施。

2、摩擦升温问题的探讨

温升公式：

式中：T为表面温度（℃）；

T0为环境温度（℃）；

μ 为摩擦系数；

W为法相载荷；

V为滑动线速度；

L的1/2节点宽度；

J为热功当量；

G为引力常数；

在密封的机械环境下，相对运动产生的摩擦做工最终会以热量形式表现出来。本文实验选用的相对运动两物体的材料为合金和石墨两种非常耐磨的材料。根据实验结果得到如下的温度和速度之间的关系：

图一 密封机械温度和线速度之间关系图

乳化器中出了密封机械内部相对运动产生热量以外，定转子的告诉运动也会产生热量，已知定转子的材料都为钢材料，根据实验得到定转子线速度和温度的关系图，如图二所示：

图二 定转子温度与线速度关的系图

3、实验分析

对于乳化器危险性的分析我们从两方面入手讨论。

首先第一点就是乳化器表面摩擦导致的温升，一般情况我们称之为闪温，闪温的最大特点就像名字一样，存在时间很多，就是一瞬间一般认为在1微秒左右。物理学研究表明两物体在表面接触情况下发生相对位移，由于摩擦力的存在，外界需要对物体做工，做工一方面转化为物体运动的动能，另一方面的能量以热能的形式在物体相对滑动的表面上释放，其中如果摩擦系数过大，可能导致大部分能量都会转化为热能浪费掉，扎起转换器内部也存在这样的情况，及时转化器表面足够光滑，但是不可能做到零摩擦，这样不可避免的就会出现摩擦导致的摩擦表面局部升温，如果持续作用时间长且速度快的情况下，温升过大会引起表面发生化学变化，由于转化器内部都是一些具有危险爆炸的化学物品，温升过大可能会导致转化器内部燃烧甚至爆炸。

第二部分的结果已经验证了一个结论，那就是无论是密封机械还是转定子之间摩擦温升都会随转速的提高而加快。由以上的实验结果我们可以得到以下结论。第一、乳化器内部转定子之间摩擦导致的闪温很大，需要想办法及时降温，避免闪温给乳化器带来危险。如果摩擦闪温超过220摄氏度以上的话，内部化学材料可能因高温分解成气体导致压强增高最终引起爆炸。第二、除了转定子，上述数据也显示机械密封中动静环的闪温也有可能超过内部化学物质分解的温度，这样该部分的闪温也应当引起足够的关注，理应采取合理措施降低该部分闪温。第三、上述数据也显示载荷过大也会引起闪温增大，所以在乳化器进行弹簧密封时候并不是一味的增加弹簧力最好，而是应该遵循够用就行的原则。如果人为将弹簧力设置过大，这样密封效果是达到更好，但是机械密封中的动静环之间的闪温会由于弹簧力过大导致载荷增大，摩擦力增大，而超过最大允许的闪温。这样很有可能及时有冷却水也不能有效解决温升过大问题，最终导致乳化器报废甚至给操作人员生命财产安全带来巨大威胁。为了解决载荷过大闪温过高的问题，设计师在设计乳化器的时候一般选择密度小的材料，这样乳化器小巧，一定程度上也降低了摩擦载荷。第四、上述数据显示闪温和滑动速度（线速度）有正比例的关系，也就是说当滑动速度越大，闪温也会随之变大实验结果显示当转速大幅度提升时会加快工作效率但闪温很可能因此超过最大许可制，在实际生产过程中，不能一味的追求效率而忽略安全性，所以应当对每台转化器标注出其最大许用转速。

除了上述四点可以出实验数据中得到的结论以外，闪温和摩擦面积和摩擦点数量也有关系，这就要求在加工制作乳化器的时候，加工质量也决定着乳化器的工作效率和安全性，可以从工艺上创新来提高乳化器的工作效率。

第二点要讨论的就是表面温度发生热交换之后引起的危险。一般我们认为在乳化器内部导热条件并不是很好，且温度落差不是很大，所以发生热交换的 也是很小的一部分，但是研究表明以下几点的热交换还是值得注意却很容易引发安全危险。

第一、乳化器设计结构复杂，发生摩擦热的地方有限，但是内部冷却水一般在发热闪温较大出会充分覆盖，但是乳化器内部一旦出现死角区域，该区域可能冷却水不能到达，但是温度传到会让死角处的局部温度升高，在没有冷却水的死角区域很可能出现温度局部增高甚至接近闪温，这是很危险别的，一旦发生这样的情况是很难察觉的，这样的局部高温很容易就会让乳化器发生爆炸，危及人的生命安全。第二、有些极端情况下如果冷却水供应出现问题，那么闪温的温度就会通过热交换传递到胶体处，胶体处的温度升高，但是胶体在不断地运动更新过程中，所以能够带走部分热量缓解局部温升问题。这种情况下的热交换是有益的，可以一定程度上提高乳化器的安全系数。第三个存在热交换的情况是当乳化器内部物料供应不足，即使有冷却水，温升没办法通過物料来带走内部温度，这样长久下去乳化器内部温度迟早会达到危险温度，存在爆炸的可能性。

4、预防措施

上述已将介绍了乳化器温度过大带来的危害以及温升产生的原因，知道原因我们应当制定合理有效的防范措施。现在工业生产过程中常采用以下几种措施：首先就是限制转速，乳化器生产之后就应当规定其最大转速，保证其安全性，工作过程中不可以为追求生产效率违规操作擅自增加乳化器的转速。 其次在结构上进行改进，现在多采用单涡轮的乳化器，这样做的优点就是减少了摩擦点，可以优先限制温升过高的问题。最后就是改进冷却水，在现有冷却水的基础上不断更新换代，研制冷却效果更好的冷却水，从而提高乳化器的生产效率和使用的安全性。

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