一種智能送風輔助呼吸式防毒面具研制

薛博水 陳德凱

摘要：工作人員在變電場所進行應急檢修時，使用的防毒面罩存在呼吸不暢通問題，使其內部容易起霧，影響工作人員的視線，降低了配戴面罩情況下的工作效率，因此研究一種智能送風輔助呼吸式防毒面具。設計防毒口罩結構形態，裝入排風馬達與控制電路板，調節排風量智能送風輔助呼吸，完成面具設計。實驗結果：以實際應急搶修工作為測試環境，分別對持續半小時和一小時工作狀態下的防毒面具進行測試，本文設計的面罩均沒有發現起霧問題，能夠在工作人員的身體健康前提下，提高配戴面罩情況下的工作效率。

關鍵詞：智能送風;輔助呼吸;防毒面具;

中圖分類號：TS941.731.8文獻標識碼：A

0引言

電力防毒面具是一種專門隔離外界有毒物質的呼吸裝置，被廣泛用于在主配網變電站和開閉所中，進行SF6設備的維護檢修和消防應急工作，主要在電力檢修和應急工作中，保護工作人員的呼吸器官和裸露皮膚不受侵害，阻斷外界有毒氣體和顆粒粉的傳播。電力防毒面具包括多個組成部分：面罩主要是保護眼睛及面部皮膚免受傷害，濾芯單元可以過濾設備維護和檢修時，空氣中可能存在的化學物質，如氟化氫和二氧化硫等酸性氣體，以及ALF3和CuF2等顆粒粉末。

但現階段電網運維所使用的防毒面具存在下面幾個問題：一方面防毒面具通過濾芯單元吸入空氣比較費勁，導致呼吸不暢、氣悶等情況，嚴重者可能會導致運行人員在作業過程中缺氧。另一方面普通防毒面具面罩主體和呼吸口罩相互獨立且密閉，在活動時容易在面罩內部起霧，影響檢修視線。因此本文進行一種新型的防毒面具研制，通過智能送風裝置輔助呼吸，保證工作人員的生命安全，提高戴面罩情況下的工作效率。

1一種智能送風輔助呼吸式防毒面具研制方法

1.1設計防毒口罩結構形態

為減少防毒面罩的起霧問題，保證工作人員在進行設備維修時，能夠具備暢通的呼吸狀態，對智能送風輔助呼吸式防毒面具的結構形態進行設計。根據固定系統將面罩主要分為兩個部分，一是頭部防護結構，需要與面罩的主體結構相連，在耳朵位置對應留出孔洞，保留工作人員的聽力效果。二是面中防護部分，主要是對眼睛的鼻子以及裸露皮膚進行保護，根據大多數工作人員的臉型設計整體連接鎖扣，方便進行頭部和面部尺寸的調節。其中連接部分選擇較輕材質，防止長時間工作引起的頭部壓痛等問題。

1.2裝入排風馬達與防毒濾芯

在完成整體結構設計后，在其中裝入排風馬達和防毒濾芯，直接對馬達的電路板程序進行編寫，使其能夠在定量的電源管理下，直接通過按鈕調節排風量，達到控制指示燈的指令輸出，完成干凈空氣的調節輸送。排風馬達直接選擇國產5BLD40型號裝置，在設定好的間隔周期內進行風向調節，保證在面罩起霧階段完成消除效果。在配備的排風馬達中包含兩個通路管，呈現出Y字形態，能夠在內部氣道中引導氣流吸入，當眼睛窗口周圍存集水汽時進行吹掃，使其具備阻水功能。

防毒濾芯設計主要分為兩個結構呈現上下套環模式，上層為裝填層，主要是過濾有毒氣體，下層是濾煙層，主要過濾有害溶膠分子。上下兩層的過濾材料裝填方式不同，在裝填層中采用層裝模式，直接將有毒物質吸附在材料表面，濾煙層采用徑流方式，橫截面不變的前提下進行軸向流動。

1.3調節排風量智能送風輔助呼吸

自動調節裝置是智能送風的主要功能部件，一般在配戴嘴的周邊設置水汽采集膜，在水汽達到設置定量時可以觸發排風馬達，實現氣體輸送通路的快速連接。在輸送風量過程中要注意減少損失，對產生水汽的嘴巴位置和鼻子位置要安裝隔離膜布，使其在呼吸過程中能緩解水汽壓力，防止配戴一瞬間的面罩起霧問題出現。

排風馬達可自動將過濾后的空氣主動送入防毒面具的面罩和口罩中，并且可以智能調節送入防毒面具內的送風量，保障運行人員在設備檢修環境下的高效工作，以及呼吸器官和面部皮膚的安全。至此本文在設計防毒口罩結構形態，裝入排風馬達與控制電路板，調節排風量智能送風輔助呼吸，完成智能送風輔助呼吸式防毒面具設計。

2 實驗測試

為驗證本文設計的防毒面具具有實際應用效果，能夠在進行維修和檢修工作時，減少起霧程度，采用實驗測試的方面進行論證。以某省變電站實際運行的測試環境，選取故障的電力設備作為測試樣本，將其維修過程中產生的有害氣體進行統計，上傳至MATLAB測試平臺中。針對故障設備進行檢修操作，選擇兩組工作人員進行對比，一組配戴本文設計的面罩，另一組配戴傳統面罩。

為減少測試環節，此次選擇的兩組面具，均具備同等的有害物質隔離效果，分別讓工作人員配戴兩組面具，進行設備維修，設置維修時間分別為半小時和一小時，對比兩種工作狀態下的面具起霧情況，結果如下圖1與圖2所示。

根據圖中內容所示，在兩種工作時間下，本文設計的面罩均沒有發生起霧問題，與原始面罩拍攝圖片基本一致。而傳統面罩在兩個階段均會產生霧氣，其中一小時狀態下霧氣基本布滿面罩，影響工作人員的工作狀態。綜合結果可知：本次設計的面罩能夠在長時間的工作下，保持清晰干凈的可視條件，有效地解決了起霧問題，具有實際應用效果。

3結束語

本文為有效的加快電網企業裝備智能化進度，促進變電站的運維檢修工作效率，設計一種新的智能輔助呼吸式防毒面具。實驗結果表明：在變電站實際維修工作的使用過程中，能夠有效控制起霧程度，可以在全行業范圍內進行推廣。但由于本人時間有限，僅能在一個方面進行測試，所得結論具有一定偏差性，后續研究中會針對不足之處，加以改進，為特殊環境下工作和行業提供安全保障。

參考文獻

[1] 諶建國.全自動防毒面具過濾器生產線及控制系統設計[J].現代制造技術與裝備，2021，57（05）：190-193+201.

[2] 周川，楊博，楊光，等.防毒面具用Zr-MOFs吸附材料研究進展[J].材料導報，2021，35（05）：5140-5146.