工業(yè)射線探傷室的電氣設(shè)計(jì)

趙 亮 曹 文

（中國聯(lián)合工程公司，杭州 310022）

1 引言

射線探傷是工業(yè)生產(chǎn)中重要的無損檢測手段，它通過射線檢測、暗室處理、底片評(píng)定等步驟對(duì)工件是否合格做出判定。如核電穩(wěn)壓器、石化壓力儲(chǔ)罐、電站鍋爐等均須經(jīng)過探傷檢測合格方能投入使用。為了滿足新產(chǎn)品的檢測需求、保障產(chǎn)品質(zhì)量、促進(jìn)生產(chǎn)工藝，我國多家裝備制造廠均正在建設(shè)高規(guī)格的探傷室。

高能射線會(huì)對(duì)工作人員、周邊民眾的身體健康以及外界環(huán)境造成巨大傷害，因此射線防護(hù)成為探傷室設(shè)計(jì)中的核心任務(wù)，射線防護(hù)的特殊性也使探傷室的設(shè)計(jì)成為一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。我國科研和工程人員對(duì)此進(jìn)行了多方面的探索和實(shí)踐，包括工藝、土建、通風(fēng)、安全聯(lián)鎖的設(shè)計(jì)等[1-4]。但是，較為完整系統(tǒng)地介紹工業(yè)射線探傷室電氣設(shè)計(jì)的文章尚不多見。

本文介紹了工業(yè)射線探傷室照明、配電、安全聯(lián)鎖、電氣設(shè)備安裝及管線敷設(shè)的基本設(shè)計(jì)原則，著重闡述了因射線防護(hù)而引發(fā)的與普通工業(yè)民用建筑不同的設(shè)計(jì)方法。

2 工業(yè)探傷室概況

工業(yè)探傷室通常貼鄰主廠房，通過電動(dòng)平板車將待檢工件從車間拖入探傷室檢驗(yàn)。通常包括照射室、控制室、電源室、干片室、暗室、評(píng)片室等。某工廠射線探傷室平面及剖面圖如圖1所示。

照射室是探傷室最主要組成部分，為大體積鋼筋混凝土工程，混凝土必須連續(xù)澆搗，不留施工縫，不得產(chǎn)生貫穿裂縫、深度裂縫。為保持防護(hù)體的完整性，不削弱頂板、墻體的射線防護(hù)能力，電氣設(shè)計(jì)人員必須與工藝、土建等專業(yè)密切配合，力爭在設(shè)計(jì)階段考慮周全，做好管線預(yù)埋預(yù)留工作，避免遺漏。

圖1 某工廠射線探傷室的平面及剖面圖

3 配電

中斷探傷室的供電，不會(huì)造成人員傷亡及較大的經(jīng)濟(jì)損失，故射線探傷室的電力負(fù)荷等級(jí)通常歸為三級(jí)。探傷機(jī)要求工作穩(wěn)定，故探傷室配電回路應(yīng)與廠房設(shè)備的配電干線分開，通常做法是從廠房變電所引專用回路供電。無功補(bǔ)償及諧波治理集中在變電所。如果探傷機(jī)對(duì)電壓質(zhì)量有較高要求，則可在電源室設(shè)置穩(wěn)壓柜。

探傷室的主要設(shè)備有直線加速器、調(diào)制器、水冷機(jī)組、X射線探傷機(jī)、γ射線探傷機(jī)、滾輪架、平板車、起重機(jī)、防護(hù)大門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、風(fēng)機(jī)、空調(diào)等。考慮到平板車、防護(hù)大門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、探傷機(jī)等設(shè)備不同時(shí)使用，且多數(shù)設(shè)備屬斷續(xù)工作制設(shè)備，故負(fù)荷計(jì)算時(shí)設(shè)備的同時(shí)使用系數(shù)可適當(dāng)調(diào)低。

總動(dòng)力配電柜置于電源室。采用放射式為照射室各設(shè)備配電。考慮到臨時(shí)用電、檢修等因素在照射室、控制室、干片室、暗室、評(píng)片室分別設(shè)置插座箱。

探傷機(jī)、起重機(jī)等設(shè)備的線路及保護(hù)計(jì)算可參考文獻(xiàn)[5]，本文不再贅述。

為防止老化，照射室內(nèi)電纜應(yīng)選用耐輻射型，按《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50217-2007）的要求，可選用交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯外護(hù)層電纜（YJV電纜）。

4 照明

照明電源宜單獨(dú)引自車間變電所；如不方便也可以引自探傷室的總動(dòng)力柜。

照射室在正常工作期間內(nèi)部必須確保無人，操作員在控制室通過工業(yè)電視了解照射室內(nèi)部狀況，故其照度需滿足視頻系統(tǒng)工作的需求；照射室照度還應(yīng)滿足操作員檢修、準(zhǔn)備工作的需求，綜合以上兩方面并結(jié)合《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，照射室照度按200lx設(shè)計(jì)。按規(guī)范，暗室、評(píng)片室等檢驗(yàn)用房的照度標(biāo)準(zhǔn)值為300lx；控制室的照度標(biāo)準(zhǔn)值為300lx。

工業(yè)照射室的室內(nèi)凈高通常在8m以上，光源宜采用金屬鹵化物燈。防護(hù)大門主要用于工件進(jìn)出，工作人員一般經(jīng)迷宮防護(hù)小門出入照射室，故其照明控制開關(guān)宜設(shè)置在防護(hù)小門出口處。此外，控制室的監(jiān)控臺(tái)處宜提供一個(gè)無源信號(hào)與就地照明開關(guān)并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光在照射室和控制室的兩地操作。照射室無天然采光，宜在防護(hù)小門處設(shè)自帶蓄電池的應(yīng)急燈。

控制室照明的布燈方案是關(guān)系到限制直接眩光和反射眩光的重要環(huán)節(jié)，因此應(yīng)避免將燈具布置在監(jiān)控臺(tái)的正前方以免燈光從作業(yè)面向眼睛直接反射。所以監(jiān)控臺(tái)和工作人員的位置一定要同燈具的排列聯(lián)系起來考慮，即將一般照明布置在控制臺(tái)的兩側(cè)從而得到較好的效果。

暗室除設(shè)置熒光燈作為一般照明，還應(yīng)為紅色工作燈預(yù)留電源，紅色工作燈的光源為可調(diào)光的白熾燈，位于沖洗池上方。為防止沖洗底片期間，有人員誤入暗室，暗室門口應(yīng)設(shè)置警示紅燈。評(píng)片室照明設(shè)計(jì)時(shí)需為觀片燈預(yù)留電源。

5 安全及聯(lián)鎖設(shè)計(jì)

急停按鈕聯(lián)鎖、門-機(jī)聯(lián)鎖、劑量聯(lián)鎖、聲光報(bào)警的設(shè)計(jì)原則，文獻(xiàn)[3]已做了較為詳細(xì)的論述。本文根據(jù)工廠企業(yè)的實(shí)際需求提出一些優(yōu)化改進(jìn)建議。

（1）從綜合經(jīng)濟(jì)性考慮，防護(hù)墻通常按某種能量最強(qiáng)射線設(shè)計(jì)。如果多個(gè)高能射線探傷機(jī)（如直線加速器、Co60探傷機(jī)）同時(shí)作用，可能會(huì)超越防護(hù)墻的防護(hù)能力，導(dǎo)致對(duì)外界造成傷害。故應(yīng)在高能探傷機(jī)之間增加選擇開關(guān)，以保證不同時(shí)使用。

（2）根據(jù)多個(gè)工廠企業(yè)的實(shí)際做法，每位操作員配備一把鑰匙開關(guān)，鑰匙開關(guān)觸點(diǎn)與緊急停止按鈕觸點(diǎn)一齊串入探傷機(jī)急停回路。多把鑰匙開關(guān)同時(shí)在控制臺(tái)湊齊才能開啟探傷機(jī)，從而避免了對(duì)滯留在照射室操作員的意外傷害。

（3）探傷機(jī)啟動(dòng)到出束之間有一段較長的延時(shí)，故急停聯(lián)鎖設(shè)計(jì)時(shí)，可僅停止探傷機(jī)出束，而不切斷其電源。

（4）對(duì)輻射源設(shè)全天候視頻監(jiān)控，并接入廠區(qū)安保監(jiān)控系統(tǒng)。

（5）考慮到照射室工作時(shí)無人進(jìn)入，不易及時(shí)覺察到火情，且設(shè)備比較貴重，故宜設(shè)置火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。高大空間的消防可選用的產(chǎn)品及做法已有很多（如空氣采樣、火焰探測等），此處不再贅述。

6 設(shè)備安裝及管線敷設(shè)

綜合考慮以上幾方面，電氣設(shè)備安裝位置及管線敷設(shè)路徑便可大體確定。本文著重闡述因射線防護(hù)而引起的新問題，具體分為以下兩方面：

6.1 預(yù)埋管

為防止射線的泄漏，應(yīng)盡量避免孔、縫貫穿防護(hù)墻體，必須穿過時(shí)宜采取補(bǔ)償措施，如在防護(hù)墻厚度削弱處預(yù)埋鉛板或局部加大防護(hù)墻材料的比重。

暗埋管會(huì)在防護(hù)墻體內(nèi)部形成孔道，削弱防護(hù)墻的射線防護(hù)能力（孔道效應(yīng)），故照明配電的線纜保護(hù)管均應(yīng)采用明敷。

貫穿預(yù)埋管是用于電線電纜、水管等連通照射室內(nèi)與室外的路徑，這類管道是不可避免要穿越防護(hù)墻體的。因?yàn)樯渚€是以直線方式輻射的，故進(jìn)出照射室的管孔不得為直通形式。為了有效地衰減射線的散射劑量，預(yù)留管道應(yīng)采取彎曲的路徑（如 U形、S形）。U形管常用于管線從照射室地坪下穿過防護(hù)墻，S形管常用于管線穿越防護(hù)大門與迷宮走道處防護(hù)小鉛門。預(yù)埋管示意圖如圖2所示。

圖2 預(yù)埋管示意圖

6.2 預(yù)埋板

為了保證頂板、側(cè)墻滿足射線防護(hù)的要求，不得隨意在成型后的防護(hù)墻上開鑿鉆孔，故照射室的燈具、配電箱等的安裝不采用暗裝，也不借用膨脹螺栓，而是利用混凝土防護(hù)墻上的預(yù)埋鋼板焊接固定。燈具、配電箱、視頻攝像機(jī)、線纜保護(hù)鋼管、報(bào)警按鈕、行車滑觸線等的安裝預(yù)埋件的尺寸及間距在國家標(biāo)準(zhǔn)圖集中均有詳細(xì)表述，此處不再贅述。

在設(shè)計(jì)階段，探傷室的電氣設(shè)備及其安裝位置、配電方式可能尚未完全確定；建成投入使用后，使用方可能根據(jù)實(shí)際情況對(duì)設(shè)備進(jìn)行位置調(diào)整，或新增設(shè)備。故預(yù)埋鋼板既要滿足當(dāng)前設(shè)備安裝和管線敷設(shè)的要求，又要保留一定的靈活性以兼顧今后的發(fā)展和調(diào)整。工程上一種簡單實(shí)用的方法是：

（1）在設(shè)備及管線較少且預(yù)期變化也較少的墻面區(qū)域（如圖1的主防護(hù)墻）按照國家標(biāo)準(zhǔn)圖集預(yù)埋鋼板。

（2）在設(shè)備及管線較多或預(yù)期變化較多的墻面區(qū)域，從室內(nèi)地坪起向上每隔 1.5m 預(yù)埋一條L×100mm(W)×8mm(H)的扁鋼（長度L根據(jù)需要定），如果設(shè)備安裝位置不在預(yù)埋扁鋼位置上，可以在相鄰兩條扁鋼中間補(bǔ)焊一條扁鋼來固定設(shè)備。

此外，電氣預(yù)埋件的設(shè)計(jì)須與工藝專業(yè)的預(yù)埋件統(tǒng)籌考慮，確保無重復(fù)、無遺漏，最終對(duì)土建專業(yè)提出要求。

7 結(jié)論

探傷室的電氣設(shè)計(jì)必須滿足現(xiàn)行國家、地方及行業(yè)的設(shè)計(jì)規(guī)范、滿足衛(wèi)生和環(huán)保主管部門的要求、滿足建設(shè)單位需求，且須具有技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性，是一項(xiàng)較為復(fù)雜的系統(tǒng)工程。本文綜合論述了工業(yè)廠房射線探傷室的電氣設(shè)計(jì)，希望能為我國射線探傷室的建設(shè)提供參考。

[1] 王海飛,唐攀. 某工廠探傷室設(shè)計(jì)[J].工程設(shè)計(jì)與研究,2004(4):10-12.

[2] 張丹楓,趙蘭才編著．輻射防護(hù)技術(shù)與管理(第一卷):電離輻射防護(hù)技術(shù)與管理[M].廣西民族出版社,2003.

[3] 張立慶,建造綜合性探傷室建設(shè)方應(yīng)提供的電氣聯(lián)動(dòng)及安全保護(hù)設(shè)計(jì)[J].科技信息(科學(xué)教研),2007(22).

[4] 王宇.無損（射線）檢測工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2005(4):43-45.

[5] 中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院組編．工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊[M].北京:中國電力出版社,2005.