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通风系统是防护工程中重要的生命线保障系统，其电磁脉冲防护非常必要。针对当前工程防护中的薄弱部位，研究改进了屏蔽消波活门、扩散段等关键防护设备，通过设置屏蔽消波活门、在金属管道上增加扩散段和蜂窝波导窗等，使通风系统的电磁脉冲防护更加完整和系统，提高了工程的整体电磁脉冲防护能力，以满足工程防护需求。该技术也适用于输送其他介质金属管道的电磁脉冲防护。
作者：
刘锋 董宏晓 张 鏖 吴文谊 苗 健 王雪娟
( 军事科学院国防工程研究院)
随着技术的飞速发展，核电磁脉冲、高功率微波等强电磁脉冲的能量越来越高，杀伤威力越来越大，足以对辐射范围内的各种电子设备形成干扰或损伤，可以通过辐射、传导等多种耦合途径进入工程内部，造成工程内通信和指挥控制系统的失真或瘫痪。因此，强电磁脉冲对防护工程构成了严重威胁，对强电磁脉冲的防护也成为工程防护必须研究的重点内容［1-2］。
通风系统是防护工程中非常重要的生命线保障系统，包括进风系统和排风系统，主要由通风竖井、消波活门、扩散室、金属风管、风机等组成，用于保障工程内生活和工作需要。由于不可避免地需要在工程结构上设置通风口、使用金属风管等，给强电磁脉冲的耦合提供了通路，给工程内的电子系统带来了隐患，这使得对通风系统必须进行电磁脉冲防护。
目前对通风系统的电磁脉冲防护措施主要有增加金属反射板、设置金属网式简易波导窗和非金属绝缘段、接地等，在一定程度上具有了电磁脉冲防护功能，但是在防护的完整性、系统性方面还存在缺陷，尤其在需要较大通风量时还存在不足之处，不能完全满足防护要求［3-4］。因此，急需有针对性地开展通风系统电磁脉冲防护关键技术研究。
1 通风系统电磁脉冲防护的基本措施
通风系统的电磁脉冲防护综合应用了多种防护技术，主要包括屏蔽、接地、隔离、滤波等，防护的措施主要是针对通风口的防 护 和 金 属 风 管 的 防 护。图 1为进风系统的基本防护框图，排风系统的基本防护框图与此相似，只是顺序相反。
1.1 通风口的防护技术及要求
工程内外的通风主要经由通风竖井。通风竖井一般采用垂直形式的钢筋混凝土结构，有的通风竖井中还设置有供人员上下的金属塔架，并安装了照明灯，这样的塔架、电源线、钢筋混凝土井壁就构成了多导体传输线，增强了对电磁脉冲的耦合，最终会将电磁能量叠加到内部电子设备上。因此，通风竖井的电磁脉冲防护措施必不可少。
对通风竖井主要采用整体屏蔽技术。井盖使用钢制屏蔽井盖，井盖的外框与四周的钢筋网焊接，钢筋网与接地体焊接在一起，形成良好接地; 竖井内的金属塔架应与钢筋网焊接并良好接地; 竖井内的照明灯尽量取消，如果确实需要，应将工程外电源线穿钢管埋地引入，并在照明灯前端加装电压限幅器。
通风竖井连通道内设置的防护密闭门或密闭门宜采用钢制屏蔽门，其钢门框应与四周钢筋混凝土墙内的钢筋逐点焊接，门扇与门框间宜采用电密封措施。进、排风口设置的消波活门门框应与四周钢筋混凝土墙内的钢筋逐点焊接。排烟口的防护措施与此相同。通风竖井经过抗电磁脉冲防护加固之后，其屏蔽效能不应小于工程整体屏蔽结构的设计指标。
1.2 金属风管的防护技术及要求
工程外的新风最终通过通风管道输送到工程内。由于考虑到抗压要求，工程中使用的管道在进出工程结构时多用口径约 1 m 的金属管道，这些金属管道类似于大口径的金属波导管，电磁波在管道中可以几乎无衰减地传播，再加上金属体的天线收集作用，金属管道能将强电磁脉冲直接传导到工程内，且管道中耦合的电磁波场强高、功率大，会严重影响管道末端及周围设备的安全。因此，对金属风管必须采取电磁脉冲防护措施。
对金属风管主要采用屏蔽和隔离技术。新风从扩散室进入风管之前，首先要经过一道除尘过滤设备———油网滤尘器。油网滤尘器由多块钢丝网组成，通过在钢丝网上涂油，可以滤除空气中的放射性沾染等有毒的化学物。可利用油网滤尘器构成金属网式简易波导窗，达到一定的防护效果。应将每块钢丝网之间以及钢丝网与油网滤尘器的外框之间密焊，并应将外框与钢筋混凝土结构中的钢筋网焊接，以形成良好接地，保证油网滤尘器与扩散室四周的钢筋混凝土墙体共同形成屏蔽结构。钢丝网网孔应不大于 10 mm。对工程口部和动荷段的金属风管，应在工程外增加金属反射板，并就近与被覆钢筋网或接地体多点焊接，焊接点间距宜不大于 3 m。工程内宜采用非金属材料风管，必须采用金属风管时，应在合适位置加装非金属绝缘段，绝缘段长度应大于 1 m，绝缘段两侧金属风管应采用金属包箍环焊并就近与接地体焊接。金属风管经过抗电磁脉冲防护加固之后，其屏蔽效能不应小于工程整体屏蔽结构的设计指标。
2 通风系统电磁脉冲防护关键技术研究
尽管通风系统已具备了一定的电磁脉冲防护能力，但在一些关键部位仍存在漏洞，如: 消波活门没有考虑防电磁脉冲功能; 在性能指标高的场所设置金属网式简易波导窗已无法满足要求; 在需要较大通风量时大尺寸金属风管防护不达标等。由于电磁防护是一项系统工程，一定要保证防护的完整性，针对这些易耦合的薄弱部位，进行了关键防护技术研究，包括研究改进了屏蔽消波活门、扩散段等关键防护设备，通过设置屏蔽消波活门、在金属风管上增加扩散段和钢制大型蜂窝波导窗等，使通风系统的电磁脉冲防护更加完整和系统，提高了工程的整体电磁防护能力，满足工程防护需求。图 2 为进风系统的电磁脉冲综合防护框图，排风系统的防护框图与此相似，只是顺序相反。
3 结论
( 1) 给出了通风系统电磁脉冲防护中的关键技术。一是对目前的消波活门进行改进，设计新型屏蔽消波活门，通过在活门门板内边缘和小门盖板内边缘四周安装导电衬垫或屏蔽胶条，在开设小门的口内安装金属蜂窝波导窗并良好接地，使消波活门兼备电磁屏蔽功能，达到屏蔽和消波的有机结合; 二是在贯穿工程内外的大口径金属风管中合理设计和应用钢制大型蜂窝波导窗，切断管内强电磁脉冲的耦合通路; 三是在金属风管上适当位置处设计扩散区，增加扩散段，满足电磁脉冲防护的同时，保证足够的通风量。
( 2) 给出了通风系统的电磁脉冲综合防护措施。一是通风竖井采用整体屏蔽技术，从通风的源头做好初级防护; 二是对目前的消波活门和油网滤尘器进行改进，充分利用工程内原有设备来最大限度提高电磁脉冲防护性能; 三是在工程内外通过接地将金属管外感应的电磁脉冲能量直接接地泄流;四是在金属管合适位置设置扩散段并在金属管内部安装蜂窝波导窗，有效抑制金属管内耦合的强电磁脉冲; 五是在风机出口处加装一段非金属绝缘段，与工程内部的金属管道在空间上进行隔离，以阻断电磁脉冲的传输通道; 六是在绝缘段之后应尽量使用非金属管道。
( 3) 该技术适用于输送其他介质金属管道的电磁脉冲防护。对于工程中输送不同介质的金属管道，其电磁脉冲防护技术是相同的。同样通过接地泄流、设置扩散段、安装蜂窝波导窗、增加非金属绝缘段，可以全面科学地解决进出工程的金属管道对强电磁脉冲的防护难题。
参考文献
［1］周璧华，陈彬，石立华．电磁脉冲及其工程防护［M］．北京: 国防工业出版社，2003
［2］李跃波，杨杰，刘锋，等．重要军事设施强电磁脉冲防护对策研究［J］．防护工程，2017，39( 2) : 1-5
［3］Gerald A，Jeffrey C．系统高功率微波加固设计指南［M］．贺云汉，译．绵阳: 中国工程物理研究院应用电子研究所，2003
［4］潘征，石立华，杨杰，等．关于防护工程电磁脉冲系统性防护的探讨［J］．防护工程，2017，39( 3) : 73-76
［5］董宏晓，刘锋，李跃波，等．一种高性能屏蔽消波活门:ZL2016 2 1263341．9［P］．2017-05-24
［6］ James B J A．Swegle E S．高功率微波［M］．江伟华，等译．北京: 国防工业出版社，2008
全文刊登在《防护工程》2018.6
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本文由四川省电子学会电磁脉冲与雷电防护技术专业委员会委员单位成都大宇电子科技开发有限责任公司推荐。
原标题：《技术专栏 " 通风系统电磁脉冲防护关键技术研究（摘录）》