工业射线探伤室的电气设计.docx

工业射线探伤室的电气设计赵亮曹文（中国联合工程公司，杭州310022）摘要射线探伤是工业生产中重要的无损检测手段，广泛应用于石油、化工、电力、冶金、机械等行业。市场对超重、超厚设备的旺盛需求，促使国内多家装备制造厂建设更为先进的探 伤室。高能射线对人体与环境具有伤害，射线防护是探伤室设计中的核心任务。文章从照明、 配电、安全联锁、电气设备安装及管线敷设多个角度介绍了探伤室的基本设计原则，着重阐述 了与射线防护相关的电气设计方法。关键词：探伤；无损检测；射线防护；电气设计；配电；安全联锁Electrical Design for Industrial Radiography RoomZhao LiangCao Wen(China United Engineering Corporation, Hangzhou 310022)AbstractRadiographic inspection was an important nondestructive inspection (NDI) technologyin industrial production, and it had been widely used in oil, chemical, electrical, metallurgical and mechanical industry, ect. With the heavy demand for overweight and ultra-thick equipment, many industrial radiography rooms had been built in equipment manufacturing factories. Radiation protection is the design core of radiography room to avoid harm to human and environment. This paper presents the basic design principle of lighting, power distribution, safety interlock, electrical equipment installation and cable laying, and emphatically describes design methods related to radiation protection.Key words ：NDI；nondestructive inspection ；radiation protection；electrical design ；powerdistribution；safety interlock尚不多见。本文介绍了工业射线探伤室照明、配电、安全 联锁、电气设备安装及管线敷设的基本设计原则， 着重阐述了因射线防护而引发的与普通工业民用建 筑不同的设计方法。引言射线探伤是工业生产中重要的无损检测手段， 它通过射线检测、暗室处理、底片评定等步骤对工 件是否合格做出判定。如核电稳压器、石化压力储 罐、电站锅炉等均须经过探伤检测合格方能投入使 用。为了满足新产品的检测需求、保障产品质量、 促进生产工艺，我国多家装备制造厂均正在建设高 规格的探伤室。高能射线会对工作人员、周边民众的身体健康 以及外界环境造成巨大伤害，因此射线防护成为探 伤室设计中的核心任务，射线防护的特殊性也使探 伤室的设计成为一项复杂的系统工程。我国科研和 工程人员对此进行了多方面的探索和实践，包括工 艺、土建、通风、安全联锁的设计等1-4。但是，较 为完整系统地介绍工业射线探伤室电气设计的文章1工业探伤室概况工业探伤室通常贴邻主厂房，通过电动平板车 将待检工件从车间拖入探伤室检验。通常包括照射 室、控制室、电源室、干片室、暗室、评片室等。 某工厂射线探伤室平面及剖面图如图 1 所示。照射室是探伤室最主要组成部分，为大体积钢 筋混凝土工程，混凝土必须连续浇捣，不留施工缝， 不得产生贯穿裂缝、深度裂缝。为保持防护体的完 整性，不削弱顶板、墙体的射线防护能力，电气设 计人员必须与工艺、土建等专业密切配合，力争在2472010 年第 12 期技术与应 用照明照明电源宜单独引自车间变电所；如不方便也 可以引自探伤室的总动力柜。照射室在正常工作期间内部必须确保无人，操 作员在控制室通过工业电视了解照射室内部状况， 故其照度需满足视频系统工作的需求；照射室照度 还应满足操作员检修、准备工作的需求，综合以上 两方面并结合建筑照明设计标准，照射室照度按200lx 设计。按规范，暗室、评片室等检验用房的照 度标准值为 300lx；控制室的照度标准值为 300lx。 工业照射室的室内净高通常在 8m 以上，光源宜采用金属卤化物灯。防护大门主要用于工件进出， 工作人员一般经迷宫防护小门出入照射室，故其照 明控制开关宜设置在防护小门出口处。此外，控制 室的监控台处宜提供一个无源信号与就地照明开关 并联，实现对灯光在照射室和控制室的两地操作。 照射室无天然采光，宜在防护小门处设自带蓄电池 的应急灯。控制室照明的布灯方案是关系到限制直接眩光 和反射眩光的重要环节，因此应避免将灯具布置在 监控台的正前方以免灯光从作业面向眼睛直接反 射。所以监控台和工作人员的位置一定要同灯具的 排列联系起来考虑，即将一般照明布置在控制台的 两侧从而得到较好的效果。暗室除设置荧光灯作为一般照明，还应为红色 工作灯预留电源，红色工作灯的光源为可调光的白 炽灯，位于冲洗池上方。为防止冲洗底片期间，有 人员误入暗室，暗室门口应设置警示红灯。评片室 照明设计时需为观片灯预留电源。4设计阶段考虑周全，做好管线预埋预留工作，避免遗漏。图 1 某工厂射线探伤室的平面及剖面图配电中断探伤室的供电，不会造成人员伤亡及较大3的经济损失，故射线探伤室的电力负荷等级通常归为三级。探伤机要求工作稳定，故探伤室配电回路 应与厂房设备的配电干线分开，通常做法是从厂房 变电所引专用回路供电。无功补偿及谐波治理集中 在变电所。如果探伤机对电压质量有较高要求，则 可在电源室设置稳压柜。探伤室的主要设备有直线加速器、调制器、水 冷机组、X 射线探伤机、 射线探伤机、滚轮架、 平板车、起重机、防护大门传动机构、风机、空调 等。考虑到平板车、防护大门传动机构、探伤机等 设备不同时使用，且多数设备属断续工作制设备， 故负荷计算时设备的同时使用系数可适当调低。总动力配电柜置于电源室。采用放射式为照射室 各设备配电。考虑到临时用电、检修等因素在照射室、 控制室、干片室、暗室、评片室分别设置插座箱。探伤机、起重机等设备的线路及保护计算可参 考文献5，本文不再赘述。为防止老化，照射室内电缆应选用耐辐射型， 按电力工程电缆设计规范（GB 50217-2007）的 要求，可选用交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯外护层电缆（YJV 电缆）。安全及联锁设计急停按钮联锁、门-机联锁、剂量联锁、声光报 警的设计原则，文献3已做了较为详细的论述。本 文根据工厂企业的实际需求提出一些优化改进建议。（1）从综合经济性考虑，防护墙通常按某种能 量最强射线设计。如果多个高能射线探伤机（如直 线加速器、Co60 探伤机）同时作用，可能会超越防 护墙的防护能力，导致对外界造成伤害。故应在高 能探伤机之间增加选择开关，以保证不同时使用。（2）根据多个工厂企业的实际做法，每位操作 员配备一把钥匙开关，钥匙开关触点与紧急停止按 钮触点一齐串入探伤机急停回路。多把钥匙开关同 时在控制台凑齐才能开启探伤机，从而避免了对滞5482010 年第 12 期技术与应 用留在照射室操作员的意外伤害。（3）探伤机启动到出束之间有一段较长的延 时，故急停联锁设计时，可仅停止探伤机出束，而 不切断其电源。（4）对辐射源设全天候视频监控，并接入厂区 安保监控系统。（5）考虑到照射室工作时无人进入，不易及时 觉察到火情，且设备比较贵重，故宜设置火灾报警 系统。高大空间的消防可选用的产品及做法已有很 多（如空气采样、火焰探测等），此处不再赘述。距在国家标准图集中均有详细表述，此处不再赘述。在设计阶段，探伤室的电气设备及其安装位置、 配电方式可能尚未完全确定；建成投入使用后，使 用方可能根据实际情况对设备进行位置调整，或新 增设备。故预埋钢板既要满足当前设备安装和管线 敷设的要求，又要保留一定的灵活性以兼顾今后的 发展和调整。工程上一种简单实用的方法是：（1）在设备及管线较少且预期变化也较少的墙 面区域（如图 1 的主防护墙）按照国家标准图集预 埋钢板。（2）在设备及管线较多或预期变化较多的墙面 区域， 从室 内地坪 起向 上每隔 1.5m 预 埋一条 L100mm(W)8mm(H)的扁钢（长度 L 根据需要定）， 如果设备安装位置不在预埋扁钢位置上，可以在相 邻两条扁钢中间补焊一条扁钢来固定设备。此外，电气预埋件的设计须与工艺专业的预埋 件统筹考虑，确保无重复、无遗漏，最终对土建专 业提出要求。设备安装及管线敷设综合考虑以上几方面，电气设备安装位置及管 线敷设路径便可大体确定。本文着重阐述因射线防 护而引起的新问题，具体分为以下两方面：6.1预埋管为防止射线的泄漏，应尽量避免孔、缝贯穿防护 墙体，必须穿过时宜采取补偿措施，如在防护墙厚度 削弱处预埋铅板或局部加大防护墙材料的比重。暗埋管会在防护墙体内部形成孔道，削弱防护 墙的射线防护能力（孔道效应），故照明配电的线缆 保护管均应采用明敷。贯穿预埋管是用于电线电缆、水管等连通照射 室内与室外的路径，这类管道是不可避免要穿越防 护墙体的。因为射线是以直线方式辐射的，故进出 照射室的管孔不得为直通形式。为了有效地衰减射 线的散射剂量，预留管道应采取弯曲的路径（如 U 形、S 形）。U 形管常用于管线从照射室地坪下穿过 防护墙，S 形管常用于管线穿越防护大门与迷宫走 道处防护小铅门。预埋管示意图如图 2 所示。6结论探伤室的电气设计必须满足现行国家、地方及 行业的设计规范、满足卫生和环保主管部门的要求、 满足建设单位需求，且须具有技术经济合理性，是 一项较为复杂的系统工程。本文综合论述了工业厂 房射线探伤室的电气设计，希望能为我国射线探伤 室的建设提供参考。7参考文献1王海飞,唐攀. 某工厂探伤室设计J.工程设计与研究,2004(4):10-12.2 张丹枫,赵兰才编著辐射防护技术与管理(第一卷):电离辐射防护技术与管理M.广西民族出版社,2003. 3 张立庆,建造综合性探伤室建设方应提供的电气联动及安全保护设计J.科技信息(科学教研),2007(22).4 王宇.无损（射线）检测工程设计特点J.工程建设 与设计,2005(4):43-45.5 中国航空工业规划设计研究院组编