1. 引言
火工品通常是指含能或带有含能单元的产品,为保证其可靠性、环境适应性,通常在批量生产阶段会采用组批抽样的方式进行环境试验,以验证产品是否满足设计要求。火工品环境试验现场不仅涉及含能产品,还有高空作业、吊装、动力试验等,安全风险很高、安全生产管理责任很重。目前火工品试验设备逐步实现系统化、集成化,试验能力和试验种类日臻完善,主要体现在集成测试技术、试验工艺、过程控制、数据采集与分析、故障处置与归零等,且可根据产品类别和考核内容布局不同的硬件资源和软件系统,呈现出科学、规范、综合等特点的试验管理模式。发展趋势包括:(1) 试验平台柔性化,接口通用化,一台多用,如美国的J-6试车台;(2) 测量系统集成化,数据采集能力可最大限度获取试验信息,减少试验次数,降低研制成本;(3) 操作现场无人化,采用大量微型超声波传感器、高速工作站、光纤网络等实现集散控制,做到少人或无人值守;(4) 试验设备运行智能化,增强设备运行安全防护措施,内置PHM系统[1],实时监测设备健康状态,做到安全预防。
按照“管行业必须管安全、管业务必须管安全、管生产经营必须管安全”的要求,必须依据国家法律法规、国家标准、技术规范以及企业内部规章制度、技术标准建立科学、完善、系统的现场安全生产管理体系,包括安全生产组织体系、责任体系、制度体系、教育培训体系、预防控制体系、应急管理体系等,覆盖建立工作机制,配备专/兼职安全管理人员;落实责任、一岗双责[2],构建从实验室领导到一线操作职工、从管理、技术到服务保障等各岗位的安全生产责任体系,明确责任目标、技术标准、奖惩制度;以综合管理体系文件为基础,建立涵盖管理、技术、工作为主体的安全生产管理标准[3]等环节的各要素,重点强化管控现场操作管理“人、机、料、法、环、测”各环节,以作业指导书为载体,融合安全生产基本要求、注意事项以及基于经验教训所提炼的操作准则等,确保安全生产管理规范化、风险管理常态化,全面实现安全管理目标。
本文阐述了火工品环境试验现场安全生产管理相关的制度体系、安全隐患管理、外来人员管理等,重点针对现场操作管理提出了较为完备的管理内容和实施要求,初步形成了生产和安全的相辅相成的安全生产管理解决方案,可为相关行业提供参考。
2. 火工品试验特点
由于火工品试验都是在地面上进行,需要模拟在一定高度(低气压)条件下的性能特征,重点关注分离流动状态下的冲击波带来的振动特性,推矢控制与做动影响,不同温度条件下的推进剂推力性能以及燃烧不稳定现象等[4],如美国白沙试验场(WSTF)一例试验表明燃烧不稳定存在于特定环境条件下点火10%的脉冲过程中和真空点火80%的脉冲过程中。因此,火工品环境试验主要包括温度、振动类试验,典型的试验项目有高温贮存、低温贮存、高温工作、低温工作、功能振动、耐久振动等[5]。
2.1. 温度试验
温度试验主要包括高、低温贮和高、低温工作试验。其中,高、低温贮存试验一般周期较长,将火工品放入试验箱内,按照设定的温变率启动,当箱内温度达到贮存高温上限/贮存低温下限时,开始记录时间,保温时间不小于规定值,温度达到平衡前的时间不计入统计。试验完成后应恢复至实验室环境温度,然后再进行后续试验。高、低温工作试验一般结合产品的体积、热容率等设定保温时间,将火工品放入试验箱内,按照设定的温变率启动,当箱内温度达到工作高温上限/工作低温下限时,开始记录时间,保温时间不小于规定值。
火工品应在出箱后规定时间内完成车台点火试验,记录火工品工作相关数据信息。
2.2. 动力试验
动力试验要求相关频谱、振动试验条件应符合GJB150、150A相关要求。试验方法,将火工品固定在振动夹具上,火工品与夹具组合重心应与振动台面重心重合,按规定试验条件进行功能/耐久振动试验。
功能和耐久振动主要考核火工品不同使用场景、使用条件下的适应性,功能振动试验一般时间较短,耐久振动需要结合设计使用周期计算确定试验时间。
3. 火工品试验管理基本要求
3.1. 建立完善的制度体系
建立火工品环境试验现场运行安全生产管理组织机构,覆盖主管领导、安全员、试验工程师、班组长等,明确各角色的安全生产管理职责。建立完备的安全生产制度,覆盖指令转递、计划、可靠性、缺陷、设备安全等,做到生产管理无盲区、无缝隙、全覆盖。按照安全管理制度要求,强化隐患排查、改善安全生产条件,进一步确保安全生产责任制的层层落地,制定专项安全管控措施,重点对现场的安全防护条件进行检查,确保基本条件符合军工危化品生产现场的基本要求[6];对从事的工作进行安全评估,识别危险因素,并采取相适应的安全防护措施;对参与试运行的人员进行安全培训,确保人员掌握相应的技能,并具备相应的应急能力;制定厂房的安全试验操作规程,明确厂房的定员、定量,并张贴在相应位置;现场试验的所有设备,制定相应的操作规程,明确操作要求和安全注意事项等,确保现场安全有效顺利运行。
严格按照外来人员安全管理制度强化外来人员管理,必须有业务相关人员陪同,外来人员进入厂房前必须进行登记,并由业务相关人员或班组长(带队组长)对外来人员进行相应安全告知,要求外来人员签署安全承诺书后方可进入。外来人员进入工作区域应设置专人全程旁站陪同。
3.2. 安全隐患管理与应急处置
定期内审,自查自纠试验厂区可能存在的潜在安全隐患,拉条挂账、明确节点,积极消除潜在风险。日常运行过程中,现场发现的安全隐患,应立即完成整改,现场无法立即完成的,应下发整改通知单,限期内整改完毕;对于比较重大,无力解决的安全隐患,应立即采取相应措施,及时上报上级机关。组织接受外部专业机构安全检查,积极接受外部专业机构安全指导。
试验人员在进行环境试验时发生火灾、爆炸等意外事故后,应立即停止试验,采取必要措施,避免事故扩大,在无重大危险前提下,抢救伤员,并迅速报告单位负责人、急救医院和消防队,同时保护好现场。发生火灾意外事故后,应急指挥应根据火灾情况,组织各应急小组人员,按职责分工,开展工作。发生较小事故(无人员伤亡、财产重大损伤)后,当火势被彻底扑灭;并确定其不能引发二次事故时,可解除应急状态;发生较大事故(有人员伤亡、财产重大损伤)后,当火势被彻底扑灭,伤员救治完全,并确定本次事故不能引发二次事故时,相关人员完成事故调查取证,方可解除应急状态。满足解除条件后,由应急指挥部宣布解除应急状态,转入常态管理。
4. 火工品现场管理关键环节
现场操作管理是火工品环境试验生产安全管理最核心的环节,重点需要关注人员管理、试验样品管理、设备管理、试验过程管理等[7]。
4.1. 试验操作人员管理
必须有上岗证,且必须经过三级安全教育,经考核合格后方可上岗操作;必须释放静电后穿戴专用的防静电工作服、工作鞋后方可进入试验现场,参与试验;试验现场不允许使用无关电器,禁止携带手机进入试验现场;试验员必须熟悉试验过程,掌握试验方法;试验过程中必须严格遵守试验要求;进入试验现场的人员必须控制在规定人数范围之内;必须熟悉试验厂房内配置的消防器材的使用和维护方法,严禁私自改变消防设施摆放位置。
4.2. 试验样品管理
进入厂房试验的火工品的数量必须满足厂房定量要求;试验样品需短接或采取其他可靠方式,以保证试验过程中人员、产品和设备的安全;非抗爆室不同型号的火工品不能同时进行动力试验,抗爆室和非抗爆室不同型号的火工品不能在同一个试验箱进行气候试验。
4.3. 试验设备管理
试验设备的精度应能满足试验要求,并在有效的合格期限内;试验前应对试验设备进行安全检查,确保设备良好接地;用天车吊运火工品时,必须首先检查天车的安全可靠性,并采取措施紧固火工品,并由专人负责吊运。
4.4. 试验中管理
在进行火工品试验时,应使用专用的工装、设备和量具,不得随意用其他设备量具代替;火工品试验现场不得使用汽油和其他易燃的有机溶剂;试验现场内严禁明火,严禁私拉电源线;移动、搬运火工品时,必须轻拿轻放,严禁跌落、磕碰;火工品进行高、低温、湿热、振动和冲击试验时须按要求拆除点火器,并采取必要的包装和防护措施[8];试验过程中若出现异常情况时,应立即停止试验,查找原因,并向相关部门汇报,异常情况分析解决后再进行试验。
4.5. 试验后管理
试验结束后,火工品不得存放在试验现场,确需存放时,必须按要求进行堆放,不允许超量存放;试验员离开试验厂房时,必须关闭试验设备和照明电源,锁好门窗。
5. 结束语
通过分析火工品环境试验生产现场安全管理特点,结合试验项目及要求,以“源头控制、事前预防”为原则,系统阐述了火工品环境试验现场安全生产管理体系构成、安全生产关键环节,并对火工品环境试验现场安全生产管理相关的制度体系、安全隐患管理、外来人员管理等基本要求进行了探讨,从“人员、设备、管理”三方面重点针对现场操作管理提出了较为完备的管理内容和实施要求,初步形成了生产和安全的相互促进、相互制约、相辅相成的安全生产管理解决方案,可为火工品环境试验领域现场安全生产管理提供借鉴。