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摘要
通風系統是防護工程中重要的生命線保障系統，其電磁脈衝防護非常必要。針對當前工程防護中的薄弱部位，研究改進了屏蔽消波活門、擴散段等關鍵防護設備，通過設置屏蔽消波活門、在金屬管道上增加擴散段和蜂窩波導窗等，使通風系統的電磁脈衝防護更加完整和系統，提高了工程的整體電磁脈衝防護能力，以滿足工程防護需求。該技術也適用於輸送其他介質金屬管道的電磁脈衝防護。
作者：
劉鋒 董宏曉 張 鏖 吳文誼 苗 健 王雪娟
( 軍事科學院國防工程研究院)
隨著技術的飛速發展，核電磁脈衝、高功率微波等強電磁脈衝的能量越來越高，殺傷威力越來越大，足以對輻射範圍內的各種電子設備形成幹擾或損傷，可以通過輻射、傳導等多種耦合途徑進入工程內部，造成工程內通信和指揮控制系統的失真或癱瘓。因此，強電磁脈衝對防護工程構成了嚴重威脅，對強電磁脈衝的防護也成為工程防護必須研究的重點內容［1-2］。
通風系統是防護工程中非常重要的生命線保障系統，包括進風系統和排風系統，主要由通風豎井、消波活門、擴散室、金屬風管、風機等組成，用於保障工程內生活和工作需要。由於不可避免地需要在工程結構上設置通風口、使用金屬風管等，給強電磁脈衝的耦合提供了通路，給工程內的電子系統帶來了隱患，這使得對通風系統必須進行電磁脈衝防護。
目前對通風系統的電磁脈衝防護措施主要有增加金屬反射板、設置金屬網式簡易波導窗和非金屬絕緣段、接地等，在一定程度上具有了電磁脈衝防護功能，但是在防護的完整性、系統性方面還存在缺陷，尤其在需要較大通風量時還存在不足之處，不能完全滿足防護要求［3-4］。因此，急需有針對性地開展通風系統電磁脈衝防護關鍵技術研究。
1 通風系統電磁脈衝防護的基本措施
通風系統的電磁脈衝防護綜合應用了多種防護技術，主要包括屏蔽、接地、隔離、濾波等，防護的措施主要是針對通風口的防 護 和 金 屬 風 管 的 防 護。圖 1為進風系統的基本防護框圖，排風系統的基本防護框圖與此相似，只是順序相反。
1.1 通風口的防護技術及要求
工程內外的通風主要經由通風豎井。通風豎井一般採用垂直形式的鋼筋混凝土結構，有的通風豎井中還設置有供人員上下的金屬塔架，並安裝了照明燈，這樣的塔架、電源線、鋼筋混凝土井壁就構成了多導體傳輸線，增強了對電磁脈衝的耦合，最終會將電磁能量疊加到內部電子設備上。因此，通風豎井的電磁脈衝防護措施必不可少。
對通風豎井主要採用整體屏蔽技術。井蓋使用鋼製屏蔽井蓋，井蓋的外框與四周的鋼筋網焊接，鋼筋網與接地體焊接在一起，形成良好接地; 豎井內的金屬塔架應與鋼筋網焊接並良好接地; 豎井內的照明燈儘量取消，如果確實需要，應將工程外電源線穿鋼管埋地引入，並在照明燈前端加裝電壓限幅器。
通風豎井連通道內設置的防護密閉門或密閉門宜採用鋼製屏蔽門，其鋼門框應與四周鋼筋混凝土牆內的鋼筋逐點焊接，門扇與門框間宜採用電密封措施。進、排風口設置的消波活門門框應與四周鋼筋混凝土牆內的鋼筋逐點焊接。排煙口的防護措施與此相同。通風豎井經過抗電磁脈衝防護加固之後，其屏蔽效能不應小於工程整體屏蔽結構的設計指標。
1.2 金屬風管的防護技術及要求
工程外的新風最終通過通風管道輸送到工程內。由於考慮到抗壓要求，工程中使用的管道在進出工程結構時多用口徑約 1 m 的金屬管道，這些金屬管道類似於大口徑的金屬波導管，電磁波在管道中可以幾乎無衰減地傳播，再加上金屬體的天線收集作用，金屬管道能將強電磁脈衝直接傳導到工程內，且管道中耦合的電磁波場強高、功率大，會嚴重影響管道末端及周圍設備的安全。因此，對金屬風管必須採取電磁脈衝防護措施。
對金屬風管主要採用屏蔽和隔離技術。新風從擴散室進入風管之前，首先要經過一道除塵過濾設備———油網濾塵器。油網濾塵器由多塊鋼絲網組成，通過在鋼絲網上塗油，可以濾除空氣中的放射性沾染等有毒的化學物。可利用油網濾塵器構成金屬網式簡易波導窗，達到一定的防護效果。應將每塊鋼絲網之間以及鋼絲網與油網濾塵器的外框之間密焊，並應將外框與鋼筋混凝土結構中的鋼筋網焊接，以形成良好接地，保證油網濾塵器與擴散室四周的鋼筋混凝土牆體共同形成屏蔽結構。鋼絲網網孔應不大於 10 mm。對工程口部和動荷段的金屬風管，應在工程外增加金屬反射板，並就近與被覆鋼筋網或接地體多點焊接，焊接點間距宜不大於 3 m。工程內宜採用非金屬材料風管，必須採用金屬風管時，應在合適位置加裝非金屬絕緣段，絕緣段長度應大於 1 m，絕緣段兩側金屬風管應採用金屬包箍環焊並就近與接地體焊接。金屬風管經過抗電磁脈衝防護加固之後，其屏蔽效能不應小於工程整體屏蔽結構的設計指標。
2 通風系統電磁脈衝防護關鍵技術研究
儘管通風系統已具備了一定的電磁脈衝防護能力，但在一些關鍵部位仍存在漏洞，如: 消波活門沒有考慮防電磁脈衝功能; 在性能指標高的場所設置金屬網式簡易波導窗已無法滿足要求; 在需要較大通風量時大尺寸金屬風管防護不達標等。由於電磁防護是一項系統工程，一定要保證防護的完整性，針對這些易耦合的薄弱部位，進行了關鍵防護技術研究，包括研究改進了屏蔽消波活門、擴散段等關鍵防護設備，通過設置屏蔽消波活門、在金屬風管上增加擴散段和鋼製大型蜂窩波導窗等，使通風系統的電磁脈衝防護更加完整和系統，提高了工程的整體電磁防護能力，滿足工程防護需求。圖 2 為進風系統的電磁脈衝綜合防護框圖，排風系統的防護框圖與此相似，只是順序相反。
3 結論
( 1) 給出了通風系統電磁脈衝防護中的關鍵技術。一是對目前的消波活門進行改進，設計新型屏蔽消波活門，通過在活門門板內邊緣和小門蓋板內邊緣四周安裝導電襯墊或屏蔽膠條，在開設小門的口內安裝金屬蜂窩波導窗並良好接地，使消波活門兼備電磁屏蔽功能，達到屏蔽和消波的有機結合; 二是在貫穿工程內外的大口徑金屬風管中合理設計和應用鋼製大型蜂窩波導窗，切斷管內強電磁脈衝的耦合通路; 三是在金屬風管上適當位置處設計擴散區，增加擴散段，滿足電磁脈衝防護的同時，保證足夠的通風量。
( 2) 給出了通風系統的電磁脈衝綜合防護措施。一是通風豎井採用整體屏蔽技術，從通風的源頭做好初級防護; 二是對目前的消波活門和油網濾塵器進行改進，充分利用工程內原有設備來最大限度提高電磁脈衝防護性能; 三是在工程內外通過接地將金屬管外感應的電磁脈衝能量直接接地洩流;四是在金屬管合適位置設置擴散段並在金屬管內部安裝蜂窩波導窗，有效抑制金屬管內耦合的強電磁脈衝; 五是在風機出口處加裝一段非金屬絕緣段，與工程內部的金屬管道在空間上進行隔離，以阻斷電磁脈衝的傳輸通道; 六是在絕緣段之後應儘量使用非金屬管道。
( 3) 該技術適用於輸送其他介質金屬管道的電磁脈衝防護。對於工程中輸送不同介質的金屬管道，其電磁脈衝防護技術是相同的。同樣通過接地洩流、設置擴散段、安裝蜂窩波導窗、增加非金屬絕緣段，可以全面科學地解決進出工程的金屬管道對強電磁脈衝的防護難題。
參考文獻
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［2］李躍波，楊傑，劉鋒，等．重要軍事設施強電磁脈衝防護對策研究［J］．防護工程，2017，39( 2) : 1-5
［3］Gerald A，Jeffrey C．系統高功率微波加固設計指南［M］．賀雲漢，譯．綿陽: 中國工程物理研究院應用電子研究所，2003
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［5］董宏曉，劉鋒，李躍波，等．一種高性能屏蔽消波活門:ZL2016 2 1263341．9［P］．2017-05-24
［6］ James B J A．Swegle E S．高功率微波［M］．江偉華，等譯．北京: 國防工業出版社，2008
全文刊登在《防護工程》2018.6
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本文由四川省電子學會電磁脈衝與雷電防護技術專業委員會委員單位成都大宇電子科技開發有限責任公司推薦。
原標題：《技術專欄 | 通風系統電磁脈衝防護關鍵技術研究（摘錄）》