探傷間電氣設(shè)計(jì)與連鎖控制

范廣榮

（南通中遠(yuǎn)海運(yùn)船務(wù)工程有限公司，江蘇 南通 226000）

無損探傷包括射線探傷、超聲波探傷、渦流探傷、磁粉探傷、滲透探傷。其中射線探傷易于穿透物體，能獲得結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷的種類、大小、分布情況，缺陷形象直觀，便于分析處理，對(duì)物體不破壞不污染，資料可長期保存，利用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)可使評(píng)定分析自動(dòng)化，射線探傷在現(xiàn)代生產(chǎn)、施工檢驗(yàn)中得到廣泛應(yīng)用。射線探傷主要有X射線和γ射線，X射線有強(qiáng)大的穿透能力，γ射線中放射性同位素如192Ir、75Se會(huì)對(duì)周圍環(huán)境將產(chǎn)生電離輻射，作業(yè)時(shí)均需劃定禁區(qū)、疏散人員、做好監(jiān)護(hù)，防止人員誤入拍片區(qū)域。在石油、化工行業(yè)管道預(yù)制基地，大型海洋船舶工程生產(chǎn)企業(yè)中，為避免輻射污染環(huán)境，提高工作效率，往往建造有專用的探傷間，用于射線探傷檢測制造中的燃油燃?xì)夤艿馈Ｌ絺g建設(shè)中，通過電氣設(shè)計(jì)、連鎖控制，可在探傷作業(yè)時(shí)落實(shí)防護(hù)設(shè)備起到屏蔽作用，提醒和避免電離輻射危害作業(yè)人員及周邊環(huán)境，從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)探傷作業(yè)的安全高效。

1 探傷間工程防護(hù)功能及主要電氣連鎖控制要求

沿海某重工企業(yè)，主要生產(chǎn)海上采油平臺(tái)與海工船舶產(chǎn)品，其產(chǎn)品上安裝有燃油、燃?xì)夤艿溃罅渴褂玫?23mm×25.6mm×8000mm等規(guī)格的金屬管道。為滿足管道分段制作完畢、管道組裝之前的焊接質(zhì)量檢驗(yàn)，建造了一座占地面積388m2、建筑高度為8.7m的長方形探傷間。該建筑外墻采用900mm厚鋼筋混凝土剪力墻，頂板采用650mm厚鋼筋混凝土屋面。探傷間內(nèi)各鉛板（Pb）平移門門體尺寸左右大于門洞口500mm，上下大于門洞口250mm，采用單扇門。其中，工件進(jìn)出曝光室大門為電動(dòng)鉛板防輻射大門M-1（寬6.0m×高4.4m）×鉛板厚75mm，設(shè)地軌道，軌槽寬600mm、深450mm，供電動(dòng)大門平移，軌溝上設(shè)25mm厚鋼蓋板，供工件鏟運(yùn)進(jìn)出曝光室。探傷曝光室與控制室之間設(shè)置迷道，并用電動(dòng)鉛板屏蔽門M-2（寬1.5m×高2.25m）×鉛板厚28mm連通，供操作人員進(jìn)出曝光室。曝光室內(nèi)房間一角設(shè)置封閉的探傷源儲(chǔ)藏室，儲(chǔ)源室設(shè)手動(dòng)鉛板輻射屏蔽門M-3（寬0.9m×高2.15m）×鉛板厚17mm。屏蔽大門通行要求：鏟運(yùn)管件進(jìn)入曝光室，需先移開曝光室大門，然后蓋上軌道溝蓋板才能進(jìn)入；進(jìn)入后、拍片前，先要抬起軌道溝蓋板，然后關(guān)上曝光室大門，封閉后才能進(jìn)行探傷作業(yè)。

另外，為防電離輻射，保證探傷作業(yè)人員安全，考慮如下連鎖設(shè)置：（1）安裝門-機(jī)連鎖裝置，只有大門和小門都關(guān)閉后，操作臺(tái)處探傷機(jī)電源才可用。（2）在探傷室大門外側(cè)及小門上部明顯位置設(shè)置聲光報(bào)告警裝置，報(bào)警信號(hào)與探傷機(jī)出束狀態(tài)聯(lián)動(dòng)。（3）設(shè)置固定式輻射檢測系統(tǒng)1套，當(dāng)室內(nèi)劑量率水平超過設(shè)定安全值時(shí)，門不能隨意打開。（4）在爆光室南墻、北墻、西墻中央位置、大門內(nèi)左右兩側(cè)、小門內(nèi)側(cè)等6個(gè)位置安裝緊急停止按鈕。按鈕距離地面1.2m，便于應(yīng)急操作，只有當(dāng)急停按鈕置于“開”狀態(tài)時(shí)，探傷機(jī)方可出束。（5）在控制室的控制臺(tái)上設(shè)置急停開關(guān)，急停按鈕按下后，可立即切斷X射線的開關(guān)，或立即收γ源。（6）在控制室內(nèi)設(shè)置控制臺(tái)，控制臺(tái)上顯示當(dāng)前探傷機(jī)的工作狀態(tài)指示燈。（7）在曝光室內(nèi)安裝多臺(tái)監(jiān)控探頭，使控制室內(nèi)的工作人員能全視角看到曝光室內(nèi)的情況。（8）γ源探傷機(jī)使用自動(dòng)控制方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)源的控制，且自動(dòng)控制器帶蓄電池或UPS。（9）軌道溝蓋板翻板機(jī)構(gòu)與大門開閉連鎖動(dòng)作，保證被檢測工件進(jìn)出暢通。

2 探傷間電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)用電需求，在控制室內(nèi)設(shè)置1個(gè)落地組合配電箱，曝光室相關(guān)的電源與線路（如起重機(jī)電源、燈具電源、大門控制箱電源、弱電線路、連鎖控制線路）通過地埋方式進(jìn)入曝光室，不占用屏蔽墻防輻射厚度。X、γ探傷機(jī)電源線通過墻體下的U型地溝從控制室操作臺(tái)接入曝光室。配電箱單相負(fù)荷為曝光室照明，控制室、資料室、洗片室照明與普通插座，空調(diào)插座，洗片室排風(fēng)機(jī)，監(jiān)控電源；三相負(fù)荷為行車起重機(jī)，迷道小門電機(jī)，曝光室大門電機(jī)，曝光室進(jìn)風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)。根據(jù)各出線用電功率選定配電箱中的元件規(guī)格。

2.2 照明平面布設(shè)

曝光室沿墻四周設(shè)置節(jié)能燈具，配電箱埋地布管至曝光室，沿墻面明管布線配置燈具，集中配置控制開關(guān)。控制室、洗片室、資料室合用照明回路，普通插座、各房間空調(diào)、洗片室排風(fēng)機(jī)由總配電箱分別單獨(dú)回路穿管配線。

2.3 連鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）固定式輻射檢測系統(tǒng)顯示曝光室劑量率水平，當(dāng)室內(nèi)劑量較高時(shí)，聲光提醒工作人員不能打開屏蔽門，不要進(jìn)入曝光室。

（2）控制室緊急停止按鈕SA7與探傷機(jī)電源連鎖，按下急停按鈕，探傷機(jī)電源接觸器斷開，停止探傷作業(yè)。

（3）聲光報(bào)警器與曝光室小門工作狀態(tài)連鎖，小門關(guān)閉具備作業(yè)條件時(shí)大門外聲光閃亮，控制室內(nèi)小門上部燈光點(diǎn)亮。多探傷機(jī)同時(shí)工作時(shí)分別閉合各自的接觸器輔助常開觸點(diǎn)指示燈顯示其通電狀態(tài)。

（4）電動(dòng)門軌道溝蓋板翻板機(jī)構(gòu)與大門開閉動(dòng)作連鎖（見圖1）。①大門開啟、翻板機(jī)構(gòu)下降平放過程。第一，開門前，開門限位開關(guān)XK1閉合中，KA1線圈得電，KA7-1觸點(diǎn)閉合中；抬板直立，沒有下降到位，XK4下降限位斷開中，KA6線圈不通電，KA6-1常閉觸點(diǎn)閉合中，為KA5線圈抬板下降準(zhǔn)備。按下2SB開門按鈕，開門回路KM1-1接觸器自鎖接通開門電機(jī)回路，大門開始運(yùn)轉(zhuǎn)。第二，一旦開門到位，開門限位開關(guān)XK1斷開，KA7線圈失電，KA7-1常開觸點(diǎn)斷開，KM1線圈失電，開門電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。第三，因KA7線圈失電，觸點(diǎn)KA7-2常閉觸點(diǎn)閉合，下降繼電器KA4得電，KA4-1常開觸點(diǎn)通電閉合，接通KM4翻板機(jī)構(gòu)下降電機(jī)回路，翻板機(jī)構(gòu)下降動(dòng)作。第四，翻板機(jī)構(gòu)下降到位，下降限位開關(guān)XK4閉合，下降限位繼電器線圈KA6得電，KA6-1常閉觸點(diǎn)斷開，斷開KA5線圈回路，KA5-1常開觸點(diǎn)斷開，繼電器KA4線圈失電，KA4-1常開觸點(diǎn)斷開KM4線圈回路，翻板機(jī)構(gòu)下降電機(jī)停止運(yùn)行。開門及軌道溝蓋板鋪平結(jié)束，探傷工件可鏟運(yùn)進(jìn)入探傷室。②翻板機(jī)構(gòu)上升抬起、大門關(guān)閉過程。第一，關(guān)門之前，翻板機(jī)構(gòu)上升限位行程開關(guān)XK3閉合中，上升限位回路繼電器KA8線圈通電，KA8-1常開觸點(diǎn)閉合，KA8-2常閉觸點(diǎn)斷開。按下關(guān)門按鈕3SB，KM2線圈因KA8-2常閉觸點(diǎn)斷開不通電，上升回路KA3繼電器線圈回路得電且通過KA3-1常開觸點(diǎn)閉合自鎖通電，KA3-2常開觸點(diǎn)閉合接通升電機(jī)KM3線圈回路，翻板機(jī)構(gòu)上升電機(jī)通電，翻板機(jī)構(gòu)上升。同時(shí)，KA2線圈通過KA3-1觸點(diǎn)通電，并通過KA1-2，KA2-1觸點(diǎn)保持在提升限位XK3動(dòng)作斷開前KA2線圈持續(xù)通電。第二，上升抬板結(jié)束，提升限位開關(guān)XK3動(dòng)作斷開，KA8線圈失電，KA8-1常開觸點(diǎn)斷開，上升回路KA3繼電器線圈失電，KA3-2常開觸點(diǎn)斷開，升電機(jī)KM3線圈回路斷電，翻板機(jī)構(gòu)動(dòng)作完成。第三，KA8-2常閉觸點(diǎn)復(fù)位閉合，接通KM2線圈回路，KM2-1觸點(diǎn)自鎖二次回路，電機(jī)關(guān)門。第四，到達(dá)關(guān)門位置，關(guān)門限位XK2動(dòng)作斷開KA1線圈，KA1-1常開觸點(diǎn)斷開KM2線圈回路，KM2-1觸點(diǎn)斷開，KM2接觸器斷開，關(guān)門電機(jī)停止運(yùn)行，關(guān)門結(jié)束。此時(shí)KA1-2常開觸點(diǎn)斷開，上升與關(guān)門銜接繼電器KA2線圈回路失電，KA2-1斷開，全部繼電器及行程開關(guān)恢復(fù)至開門前的狀態(tài)，繼續(xù)下一個(gè)開關(guān)門動(dòng)作循環(huán)。圖中常閉觸點(diǎn)KM1-2，KM2-2，常閉觸點(diǎn)KM3-2，KM4-2在電機(jī)正反向時(shí)起電氣互鎖作用。

（5）電動(dòng)小門開合動(dòng)作（見圖2）：轉(zhuǎn)換開關(guān)SA斷開，可點(diǎn)動(dòng)開關(guān)門，按住5SB點(diǎn)動(dòng)開門，按住6SB點(diǎn)動(dòng)關(guān)門。SA閉合，可自動(dòng)開關(guān)門，按下5SB小門開啟，全開位置行程開關(guān)XK5斷開電機(jī)電源，開門結(jié)束；按下6SB小門關(guān)閉，全關(guān)位置行程開關(guān)XK6斷開，繼電器KA10線圈失電，KA10-1常開觸點(diǎn)斷開電機(jī)電源，關(guān)門結(jié)束。

（6）連鎖控制操作臺(tái)電源。第一、大門關(guān)閉到位，行程開關(guān)XK2動(dòng)作斷開，KA1-4常閉觸點(diǎn)閉合。第二、小門關(guān)閉到，位行程開關(guān)XK6動(dòng)作斷開，KA10-4常閉觸點(diǎn)閉合、第三、KM7線圈得電，操作臺(tái)接點(diǎn)F1、F2通過KM7-2常開觸點(diǎn)閉合接通操作臺(tái)電源（見圖3）。按下任意一個(gè)緊急停止按鈕，接觸器KM7線圈失電，KM7-2常開觸點(diǎn)斷開操作臺(tái)電源，可停止探傷作業(yè)。

3 弱電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）監(jiān)控錄像：在探傷間曝光室內(nèi)、操作間、大門外設(shè)置多個(gè)攝像頭，在控制室內(nèi)多畫面顯示，并可儲(chǔ)存和查詢；（2）紅外報(bào)警與遠(yuǎn)程傳輸：在儲(chǔ)源室設(shè)紅外報(bào)警探頭，且報(bào)警信號(hào)與公安聯(lián)網(wǎng)，確保放射源的安全儲(chǔ)存；（3）放射劑量超標(biāo)報(bào)警：儀器實(shí)時(shí)記錄并顯示曝光室內(nèi)輻射量，超過設(shè)定值報(bào)警。

圖1 電動(dòng)大門及翻板機(jī)構(gòu)控制電路圖

圖2 電動(dòng)小門控制電路圖

圖3 操作臺(tái)控制電路圖

4 結(jié)束語

無損探傷中，電氣系統(tǒng)發(fā)揮了重要作用，通過對(duì)其進(jìn)行合理設(shè)計(jì)與控制，有助于提高工作效率，防止輻射污染，落實(shí)安全措施。通過電氣設(shè)計(jì)的連鎖控制，可暢通進(jìn)出通道，縮短工件進(jìn)出時(shí)間；通過合理運(yùn)用急停按鈕、限位開關(guān)，可限制探傷機(jī)的出束，避免工作人員誤入操作地點(diǎn)后，免受傷害；通過電離輻射劑量的實(shí)時(shí)監(jiān)測，作業(yè)期間的同步聲光報(bào)警可提醒附近人員遠(yuǎn)離作業(yè)區(qū)，減少職業(yè)傷害。