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      提高電磁屏蔽室屏蔽性能的工藝流程

      2022-11-26 01:31:41郭英旭
      科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2022年12期
      關(guān)鍵詞:波導(dǎo)管屏蔽機(jī)房

      郭英旭

      (陜西廣天科技有限公司,陜西 西安 710054)

      電磁屏蔽機(jī)房是目前使用最多的電磁屏蔽設(shè)備,遍布科研、測試、通信和軍事等行業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,電磁屏蔽室越來越成為現(xiàn)代社會不可或缺的工作環(huán)境。屏蔽技術(shù)的提高和屏蔽材料的開發(fā),外部環(huán)境的電磁發(fā)射功率越來越大,頻譜越來越寬,接受設(shè)備越來越靈敏,這就對我們的電磁屏蔽室內(nèi)外通信和信號傳輸提出了更高的要求,尤其對于施工單位,有哪些成功的經(jīng)驗?有哪些改進(jìn)的措施?需要我們對新型的施工工藝流程有新的認(rèn)識。

      1 設(shè)計階段

      屏蔽室是一個六面體,它四壁的天花板、地板均采用金屬材料。它的功能一是防止外部電磁信號的干擾,二是防止室內(nèi)大功率高頻裝置向外泄露[1]。

      電磁屏蔽機(jī)房在我國最早用于國家職能部門,包括軍事單位。我國市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,不少私企也需要使用電磁屏蔽機(jī)房,特別是科研和科技企業(yè)。他們用于防電磁輻射,用于企業(yè)的電磁兼容性試驗,用于企業(yè)的保密信息屏蔽[2]。我國從事屏蔽機(jī)房建設(shè)的企業(yè)并不多,具有屏蔽機(jī)房系統(tǒng)集成資質(zhì)和屏蔽機(jī)房甲級資質(zhì)的企業(yè)更少,并且還要有涉密資質(zhì),所以有些用戶采用分包施工。不論是國企還是私企,不論是分包還是系統(tǒng)集成,設(shè)計和施工單位必須要具備國家規(guī)定的資質(zhì)。

      承接屏蔽工程建設(shè)的企業(yè)在接收工程前后,應(yīng)該實行銷售人員向公司總經(jīng)理一人報備制,防止出現(xiàn)工程價格偏差,給設(shè)計人員帶來不必要的施工圖紙的修訂問題。電磁屏蔽機(jī)房一般都涉及保密數(shù)據(jù),工程部應(yīng)該把項目涉密信息交底,以便設(shè)計人員確定知悉范圍、介質(zhì)管控、材料選定的掌控。

      設(shè)計人員根據(jù)用戶要求設(shè)計施工圖,設(shè)計的要素除機(jī)房的尺寸和機(jī)房殼體的材料外,還包括機(jī)房的配置和裝修。機(jī)房的配置為屏蔽門、濾波器、波導(dǎo)窗、空調(diào)、空調(diào)波導(dǎo)管和光纖波導(dǎo)管等。裝修的材料為地面靜電地板,墻面彩鋼板,頂面鋁制板等。設(shè)計人員需要和用戶方多次溝通,精確選定配置器件。機(jī)房裝修的尺寸、型號、規(guī)格、數(shù)量,設(shè)計人員可以提出多種配置方案供用戶選擇。比如波導(dǎo)窗的數(shù)量,雖然有屏蔽機(jī)房波導(dǎo)窗數(shù)量的計算公式,但最終也要和用戶確定。當(dāng)然,設(shè)計圖中必不能少的還有機(jī)房的消防設(shè)施包括排煙窗泄壓窗和機(jī)房的防雷接地裝置。至于機(jī)房的造價成本,設(shè)計圖紙可不必標(biāo)明,由工程部根據(jù)圖紙核算,但設(shè)計前設(shè)計人員應(yīng)該和工程部溝通,以免材料計算成本偏差太大。

      屏蔽機(jī)房是一項有高科技含量的復(fù)雜工程,它涉及到多種工種和學(xué)科,一個機(jī)房的設(shè)計圖紙往往達(dá)到60~70頁,加上方案說明,常常是一部厚厚的資料,需要設(shè)計人員反復(fù)核對確定。

      2 選材階段

      國內(nèi)有不少廠家生產(chǎn)符合設(shè)計要求的屏蔽材料,但屏蔽材料的改進(jìn)和更新?lián)Q代日新月異,還有一些新型屏蔽材料的出現(xiàn),在不增加總體工程成本的前提下,盡量選購新一代屏蔽材料。

      一般情況下,工程采購會按圖紙表明的數(shù)量、規(guī)格、型號采購,但出現(xiàn)材料價格較大變動時,就需要和有關(guān)各方協(xié)商。特別是近幾年金屬材料價格瘋漲,鋼材由3 000元/t漲到了7 000元/t,銅材漲得更厲害。這需要我們的商務(wù)人員、設(shè)計人員和材料采購提前與用戶溝通,認(rèn)真應(yīng)對。

      電磁屏蔽必須屏蔽電場和磁場,通常都采用低電阻率的導(dǎo)體材料??臻g電場波在射入到金屬體表面時,會產(chǎn)生反復(fù)的反射損耗和吸收損耗,使電場能量大大衰減,從而達(dá)到屏蔽的目的[2]。

      目前,機(jī)房殼體絕大部分用戶都采用國標(biāo)(GB)冷軋鋼板,常用規(guī)格有1*2*0.002(m),也有大板1.25*2.5*0.003(m)。一般由鋼板生產(chǎn)廠家把鋼板發(fā)往用戶,但材料采購員不可掉以輕心,須用千分尺到現(xiàn)場測量,鋼板的厚度一定要在GB的誤差范圍之內(nèi)。特別要注意的是,千萬不可訂購成熱軋鋼板,熱軋鋼板熱軋后,在常溫空氣中迅速冷卻,近似于淬火,鋼板分子呈馬氏體結(jié)晶,硬度增高,焊接質(zhì)量不高[3]。

      還有屏蔽機(jī)房用的各種規(guī)格的電線,由于電線非標(biāo)生產(chǎn)廠家大量存在,需要我們采購人員格外注意。非標(biāo)電線普遍價格低,但從電線的絕緣表皮和金屬芯的粗細(xì)很容易判斷出來,這類電線在科技含量高的屏蔽機(jī)房是不能使用的[4]。屏蔽機(jī)房的用電電流和屏蔽機(jī)房的面積成正比,有16 A、50 A和63 A,面積大的屏蔽機(jī)房電流能達(dá)到200 A以上。所以,屏蔽機(jī)房的電線必須用GB產(chǎn)品,廠家要有合格證和檢驗報告,千萬不可貪圖便宜濫用非標(biāo)產(chǎn)品。

      屏蔽機(jī)房還要用一種材料叫彩鋼板,用于屏蔽機(jī)房的外飾。彩鋼板過去的叫法比較實際,叫做金屬面夾芯墻板。表面漆膜采用機(jī)能涂裝,金屬面采用0.5 mm或0.6 mm的鋼板,鋼板內(nèi)裹泡沫制成[5]。這種夾層彩鋼板重量輕,價格低,但它最大的問題是強(qiáng)度差,不阻燃?,F(xiàn)在普遍采用了外層鋼板內(nèi)層石膏板的新型彩鋼板,雖然價格偏高,但強(qiáng)度好,阻燃,壽命長。屏蔽機(jī)房的外飾維保期過后難免會出現(xiàn)更換、維修問題,用戶要自掏腰包,所以從長期來看是劃算的。這類彩鋼板生產(chǎn)廠家很多,江蘇、河北、浙江都有生產(chǎn),質(zhì)量都過關(guān),方便選用。彩鋼板的名稱雖然叫彩鋼,但廠家的產(chǎn)品多在鋼板的外表面噴上了白色的油漆。如果用戶想用其他顏色作為屏蔽機(jī)房的外表顏色或者用戶有屏蔽機(jī)房外表圖案的設(shè)計,和彩鋼板的生產(chǎn)廠家協(xié)商應(yīng)該可以做到,且成本并不會增加多少。

      彩鋼板作為機(jī)房墻板有模塊化、可拆裝、可重復(fù)循環(huán)使用、便于安裝和墻體走線等特點,內(nèi)飾防火隔音石膏板,價格較低,目前市場上大量采用。

      屏蔽機(jī)房內(nèi)部的地板用防靜電地板,他和頂棚用材主要起機(jī)房內(nèi)部裝飾之用,對屏蔽機(jī)房的性能改善不會起到多大的影響,但它對防火安全至關(guān)重要。河北、江蘇等地有廠家生產(chǎn)防靜電地板型材,規(guī)格基本都是60 cm×60 cm,有全鋼防靜電活動地板,陶瓷防靜電活動地板,硫酸鈣/硅酸鈣防靜電活動地板,德式復(fù)合防靜電地板等。這類型材的基材結(jié)構(gòu)基本相同,大多是表面用不同材質(zhì)的板材,內(nèi)部填充物用優(yōu)質(zhì)國標(biāo)(GB)425#水泥填充,也有優(yōu)質(zhì)硅酸鹽水泥或硫酸鈣水合物、木纖維壓制而成。設(shè)計選擇時,主要要考慮兩點,一是防靜電活動地板的屏蔽性能,二是價格。無論選擇哪一種,都必須同時訂購配套的防靜電活動地板金屬支架。

      由此看來,屏蔽機(jī)房僅防火一項的要求,地板的價格不菲。為了降低價格,有科研單位正在研制可以不用金屬支架的屏蔽水泥。上市后,如果價格低,可以先行試用。

      屏蔽機(jī)房常用的頂棚用材是鋁制板,有長條形和方型2種,又分有孔和無孔,有孔的孔徑Φ0.2 mm,有多種顏色可選。機(jī)房室內(nèi)無外來光線且通風(fēng)不好,中型機(jī)房多采用白色方型帶孔鋁制板。機(jī)房漂亮的內(nèi)飾有心理暗示作用,可以減少機(jī)房工作人員的心理壓抑和疲勞,值得我們設(shè)計人員重視。還有用戶喜歡在內(nèi)飾上更具現(xiàn)代氣息一些,設(shè)計師可以推薦市面上生產(chǎn)的PVC貼面花色或HPL貼面花色,這樣的內(nèi)飾更像是普通的辦公室,減少工作人員身居鐵殼機(jī)房的心理壓力。

      3 施工階段

      施工是屏蔽機(jī)房建設(shè)最核心的流程,直接關(guān)系到屏蔽機(jī)房屏蔽的效能。所以施工必須成立項目經(jīng)理部,委派項目隊長,確定施工人員。如果工程有涉密項目,工程部要對施工人員項目保密培訓(xùn)。項目隊長及時準(zhǔn)備施工設(shè)備,參與項目交底和施工圖會審。

      施工前,材料必須進(jìn)場。有的承建單位通過物流或快遞運送材料,這種方法簡單省力,但到貨時間不能準(zhǔn)確保證,影響工期。最好的辦法是承建單位專車派送,這樣可以保證開工日期,避免人力浪費。

      材料到場后,項目負(fù)責(zé)人要親自接收和領(lǐng)取,保證材料的質(zhì)量、數(shù)量和品牌符合設(shè)計要求。需要注意的是,材料一定要存放在用戶指定的地點,比如棚子或庫房。甲方或乙方商定,指定專人看管,專人負(fù)責(zé)履行材料進(jìn)出登記手續(xù),避免丟失或損壞影響施工。

      施工前,項目經(jīng)理必須對施工人員進(jìn)行安全教育和保密教育。施工中,施工人員必須嚴(yán)格按照公司規(guī)定嚴(yán)謹(jǐn)施工,比如戴安全帽,帶護(hù)目鏡,穿工作服,不準(zhǔn)攜帶手機(jī),更不允許拍照。

      項目監(jiān)管是施工階段的重要組成部分,分外部監(jiān)管和內(nèi)部監(jiān)管。外部監(jiān)管是制定工程的規(guī)章制度,要求現(xiàn)場施工人員每天寫工作日志,拍攝現(xiàn)場施工圖片,發(fā)布在公司工作群中,向公司領(lǐng)導(dǎo)和有關(guān)人員匯報,有問題在群中就可以解決。內(nèi)部監(jiān)管是工程項目經(jīng)理施工現(xiàn)場監(jiān)管,每天駐場監(jiān)管,發(fā)現(xiàn)問題現(xiàn)場及時糾正。內(nèi)部監(jiān)管的項目主要有:涉密人員現(xiàn)場表現(xiàn)管理;檢查制度規(guī)定范圍內(nèi)的項目資金使用;施工進(jìn)程;施工質(zhì)量;安全;施工工藝等執(zhí)行情況。定期進(jìn)行施工現(xiàn)場進(jìn)展通報,包括階段通報、問題通報、事故通報等,特別是按圖施工。項目負(fù)責(zé)人定期向主管領(lǐng)導(dǎo)寫進(jìn)度報告。確保施工進(jìn)度按計劃進(jìn)行。

      屏蔽機(jī)房的金屬殼體由鋼板焊接而成,因此,屏蔽機(jī)房的焊接不同于一般的電焊。一般的電焊要求的是鋼板連接的堅固,屏蔽機(jī)房要求除連接堅固外,還要求焊縫的嚴(yán)密不漏點,確保電磁信號不侵入不泄露。焊接一般采用人工焊接,用二氧化碳保護(hù)焊。鋼板的拼接處留有3 mm空隙,工藝采用氬弧焊,搭邊焊。

      屏蔽機(jī)房的接地是施工中的重要環(huán)節(jié)。接地技術(shù)是防止電磁干擾,增加電子設(shè)備兼容能力,提高設(shè)備可靠性的重要方法。設(shè)備和系統(tǒng)的接地,其目的有兩個:一個為設(shè)備或系統(tǒng)提供一個信號電壓的公共參考點;二是為了人身和設(shè)備的安全。接地方式可分為單點接地,多點接地和混合接地等[6]。電磁屏蔽的屏蔽體必須良好接地,使屏蔽體和大地同電位,避免產(chǎn)生對地電容造成干擾。屏蔽體接地的方法不同于電子設(shè)備的接地,它關(guān)乎屏蔽體整體的安全和工作人員的安全以及屏蔽效能是否可靠,電磁屏蔽體的接地是單獨接地,即單點接地。為保證接地可靠,要選擇專門的金屬接地器材,比如接地棒、接地模塊、接地銅排、接地扁鐵等。

      電磁屏蔽室的結(jié)構(gòu)除整體的殼體和屏蔽門外,還包括屏蔽門、波導(dǎo)窗、濾波器、空調(diào)、機(jī)柜和UPS電源等附加設(shè)備。這些設(shè)備安裝時,必須考慮和屏蔽室外部的屏蔽問題,這就需要加裝數(shù)量不少的波導(dǎo)管,有光纖波導(dǎo)管、空調(diào)波導(dǎo)管、空調(diào)汽液過壁管、消防波導(dǎo)管等等。波導(dǎo)管的安裝工藝有要求,例如空調(diào)波導(dǎo)管的安裝,有用戶要求把空調(diào)接出外掛主機(jī)的銅管從機(jī)房打孔穿出,不用再套空調(diào)波導(dǎo)管,穿孔連接處用二氧化碳保護(hù)焊或銅焊。因為銅管就有很好的屏蔽作用,這樣省時省力。當(dāng)然,這樣不如加上空調(diào)波導(dǎo)管的效果好,需要施工隊長和用戶及設(shè)計人員協(xié)商解決。機(jī)房的設(shè)備安裝后,施工隊用GY2006型檢漏儀點對點接收自檢,直到合格。另外,殼體焊接的質(zhì)量和殼體機(jī)房、室內(nèi)線路的屏蔽接地(接室外地網(wǎng)的接地樁)是否按要求采用專門的接地器材接地,接地是否牢靠也是自檢的重點。

      4 調(diào)試驗收階段

      工程完工后,工程隊要初步驗收,主要是對外環(huán)(外部環(huán)境)的驗收。內(nèi)容包括機(jī)房外觀和設(shè)備安裝是否規(guī)范。外環(huán)驗收還包括機(jī)房溫度、濕度、電壓、電流和空調(diào)漏水的檢測。

      初步驗收后,施工隊長向自己公司口頭或文字匯報,必要時發(fā)圖片,有保密的部位不得發(fā)圖片,公司將指派公司內(nèi)有國家備案具有二級資質(zhì)的項目經(jīng)理現(xiàn)場驗收。

      用戶方一般都有自己的檢測部門,如保密技術(shù)科、保密局等,他們會對自己的機(jī)房驗收并安裝機(jī)房設(shè)備。如果用戶的機(jī)房指標(biāo)要求高,用戶將申請第三方來檢測(國家保密局或中央機(jī)要局,總參紀(jì)要局,也有經(jīng)國家保密局批準(zhǔn)的具有專業(yè)資質(zhì)的私企檢測機(jī)構(gòu)),檢測費用由施工方出。國家級檢測機(jī)構(gòu)檢測時,施工方和用戶的技術(shù)人員都要到場,發(fā)現(xiàn)問題隨時解決。我國軍事級檢測機(jī)構(gòu)對電磁屏蔽機(jī)房要求的測試指標(biāo)分為B級、C級和D級,D級最高[7]。檢測磁場儀器用大圓環(huán)形天線一對,檢測電場用小圓柱體振子天線一對,檢測微波用四方口型鋁質(zhì)喇叭形天線一對,3項的測試數(shù)據(jù)都有具休的數(shù)據(jù)要求,所以,一個屏蔽室需要測試的次數(shù)達(dá)到數(shù)百次。以最重要的測試部位——屏蔽門為例,門內(nèi)有6個測試點,加上4個角,共有10個測試點,三項測試就要30次,每項要測兩個數(shù)據(jù)就要測60次。C級標(biāo)準(zhǔn)低頻電場波要達(dá)到70 db以上,高頻電場波要達(dá)到100 db以上;D級標(biāo)準(zhǔn)低頻電場波要達(dá)到85 db以上,高頻電場波要達(dá)到120 db以上。檢測合格后,檢測機(jī)構(gòu)會出具國家級檢測合格證書,檢測報告具有法律效力。

      至此,屏蔽機(jī)房的施工全部完成,填寫項目完成報告、項目驗收報告,包括工程完工審批表和試運行報告、客戶滿意度調(diào)查表,甲方及現(xiàn)場負(fù)責(zé)人對項目終極驗收,交鑰匙,交資料,培訓(xùn)用戶使用人員。

      屏蔽機(jī)房的維保期一般為3 a,這是國家規(guī)定的硬指標(biāo)。3 a質(zhì)保期內(nèi),系統(tǒng)出現(xiàn)問題均由公司負(fù)責(zé),公司將及時處理,無條件保修,包換,包退,提供可靠的原廠設(shè)備,所有費用由公司承擔(dān)。施工方的運維服務(wù)包括日常運行,服務(wù)咨詢,巡檢保養(yǎng),主動檢測,故障修復(fù),特殊保障和升級優(yōu)化和更新屏蔽材料,施工方更換或更新材料時,一定要保證材料的一致性或更高質(zhì)量。維保期過后,由于屏蔽機(jī)房工作性質(zhì)的特殊性,施工方必須要24 h響應(yīng)甲方(用戶方)要求,承擔(dān)技術(shù)服務(wù)任務(wù),但乙方(施工方)的人工費、差旅費和材料費須甲方承擔(dān)。

      歸根結(jié)底,提高電磁屏蔽室性能的方法首先體現(xiàn)在超前的設(shè)計方案上,其次是千方百計提高施工的質(zhì)量也就是采用全新的施工工藝。

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