探伤间电气设计与连锁控制

范广荣

（南通中远海运船务工程有限公司，江苏 南通 226000）

无损探伤包括射线探伤、超声波探伤、涡流探伤、磁粉探伤、渗透探伤。其中射线探伤易于穿透物体，能获得结构内部缺陷的种类、大小、分布情况，缺陷形象直观，便于分析处理，对物体不破坏不污染，资料可长期保存，利用计算机图像处理技术可使评定分析自动化，射线探伤在现代生产、施工检验中得到广泛应用。射线探伤主要有X射线和γ射线，X射线有强大的穿透能力，γ射线中放射性同位素如192Ir、75Se会对周围环境将产生电离辐射，作业时均需划定禁区、疏散人员、做好监护，防止人员误入拍片区域。在石油、化工行业管道预制基地，大型海洋船舶工程生产企业中，为避免辐射污染环境，提高工作效率，往往建造有专用的探伤间，用于射线探伤检测制造中的燃油燃气管道。探伤间建设中，通过电气设计、连锁控制，可在探伤作业时落实防护设备起到屏蔽作用，提醒和避免电离辐射危害作业人员及周边环境，从技术上实现探伤作业的安全高效。

1 探伤间工程防护功能及主要电气连锁控制要求

沿海某重工企业，主要生产海上采油平台与海工船舶产品，其产品上安装有燃油、燃气管道，大量使用的323mm×25.6mm×8000mm等规格的金属管道。为满足管道分段制作完毕、管道组装之前的焊接质量检验，建造了一座占地面积388m2、建筑高度为8.7m的长方形探伤间。该建筑外墙采用900mm厚钢筋混凝土剪力墙，顶板采用650mm厚钢筋混凝土屋面。探伤间内各铅板（Pb）平移门门体尺寸左右大于门洞口500mm，上下大于门洞口250mm，采用单扇门。其中，工件进出曝光室大门为电动铅板防辐射大门M-1（宽6.0m×高4.4m）×铅板厚75mm，设地轨道，轨槽宽600mm、深450mm，供电动大门平移，轨沟上设25mm厚钢盖板，供工件铲运进出曝光室。探伤曝光室与控制室之间设置迷道，并用电动铅板屏蔽门M-2（宽1.5m×高2.25m）×铅板厚28mm连通，供操作人员进出曝光室。曝光室内房间一角设置封闭的探伤源储藏室，储源室设手动铅板辐射屏蔽门M-3（宽0.9m×高2.15m）×铅板厚17mm。屏蔽大门通行要求：铲运管件进入曝光室，需先移开曝光室大门，然后盖上轨道沟盖板才能进入；进入后、拍片前，先要抬起轨道沟盖板，然后关上曝光室大门，封闭后才能进行探伤作业。

另外，为防电离辐射，保证探伤作业人员安全，考虑如下连锁设置：（1）安装门-机连锁装置，只有大门和小门都关闭后，操作台处探伤机电源才可用。（2）在探伤室大门外侧及小门上部明显位置设置声光报告警装置，报警信号与探伤机出束状态联动。（3）设置固定式辐射检测系统1套，当室内剂量率水平超过设定安全值时，门不能随意打开。（4）在爆光室南墙、北墙、西墙中央位置、大门内左右两侧、小门内侧等6个位置安装紧急停止按钮。按钮距离地面1.2m，便于应急操作，只有当急停按钮置于“开”状态时，探伤机方可出束。（5）在控制室的控制台上设置急停开关，急停按钮按下后，可立即切断X射线的开关，或立即收γ源。（6）在控制室内设置控制台，控制台上显示当前探伤机的工作状态指示灯。（7）在曝光室内安装多台监控探头，使控制室内的工作人员能全视角看到曝光室内的情况。（8）γ源探伤机使用自动控制方式，实现对源的控制，且自动控制器带蓄电池或UPS。（9）轨道沟盖板翻板机构与大门开闭连锁动作，保证被检测工件进出畅通。

2 探伤间电气系统的设计

2.1 配电系统设计

根据用电需求，在控制室内设置1个落地组合配电箱，曝光室相关的电源与线路（如起重机电源、灯具电源、大门控制箱电源、弱电线路、连锁控制线路）通过地埋方式进入曝光室，不占用屏蔽墙防辐射厚度。X、γ探伤机电源线通过墙体下的U型地沟从控制室操作台接入曝光室。配电箱单相负荷为曝光室照明，控制室、资料室、洗片室照明与普通插座，空调插座，洗片室排风机，监控电源；三相负荷为行车起重机，迷道小门电机，曝光室大门电机，曝光室进风机、排风机。根据各出线用电功率选定配电箱中的元件规格。

2.2 照明平面布设

曝光室沿墙四周设置节能灯具，配电箱埋地布管至曝光室，沿墙面明管布线配置灯具，集中配置控制开关。控制室、洗片室、资料室合用照明回路，普通插座、各房间空调、洗片室排风机由总配电箱分别单独回路穿管配线。

2.3 连锁系统设计

（1）固定式辐射检测系统显示曝光室剂量率水平，当室内剂量较高时，声光提醒工作人员不能打开屏蔽门，不要进入曝光室。

（2）控制室紧急停止按钮SA7与探伤机电源连锁，按下急停按钮，探伤机电源接触器断开，停止探伤作业。

（3）声光报警器与曝光室小门工作状态连锁，小门关闭具备作业条件时大门外声光闪亮，控制室内小门上部灯光点亮。多探伤机同时工作时分别闭合各自的接触器辅助常开触点指示灯显示其通电状态。

（4）电动门轨道沟盖板翻板机构与大门开闭动作连锁（见图1）。①大门开启、翻板机构下降平放过程。第一，开门前，开门限位开关XK1闭合中，KA1线圈得电，KA7-1触点闭合中；抬板直立，没有下降到位，XK4下降限位断开中，KA6线圈不通电，KA6-1常闭触点闭合中，为KA5线圈抬板下降准备。按下2SB开门按钮，开门回路KM1-1接触器自锁接通开门电机回路，大门开始运转。第二，一旦开门到位，开门限位开关XK1断开，KA7线圈失电，KA7-1常开触点断开，KM1线圈失电，开门电机停止运转。第三，因KA7线圈失电，触点KA7-2常闭触点闭合，下降继电器KA4得电，KA4-1常开触点通电闭合，接通KM4翻板机构下降电机回路，翻板机构下降动作。第四，翻板机构下降到位，下降限位开关XK4闭合，下降限位继电器线圈KA6得电，KA6-1常闭触点断开，断开KA5线圈回路，KA5-1常开触点断开，继电器KA4线圈失电，KA4-1常开触点断开KM4线圈回路，翻板机构下降电机停止运行。开门及轨道沟盖板铺平结束，探伤工件可铲运进入探伤室。②翻板机构上升抬起、大门关闭过程。第一，关门之前，翻板机构上升限位行程开关XK3闭合中，上升限位回路继电器KA8线圈通电，KA8-1常开触点闭合，KA8-2常闭触点断开。按下关门按钮3SB，KM2线圈因KA8-2常闭触点断开不通电，上升回路KA3继电器线圈回路得电且通过KA3-1常开触点闭合自锁通电，KA3-2常开触点闭合接通升电机KM3线圈回路，翻板机构上升电机通电，翻板机构上升。同时，KA2线圈通过KA3-1触点通电，并通过KA1-2，KA2-1触点保持在提升限位XK3动作断开前KA2线圈持续通电。第二，上升抬板结束，提升限位开关XK3动作断开，KA8线圈失电，KA8-1常开触点断开，上升回路KA3继电器线圈失电，KA3-2常开触点断开，升电机KM3线圈回路断电，翻板机构动作完成。第三，KA8-2常闭触点复位闭合，接通KM2线圈回路，KM2-1触点自锁二次回路，电机关门。第四，到达关门位置，关门限位XK2动作断开KA1线圈，KA1-1常开触点断开KM2线圈回路，KM2-1触点断开，KM2接触器断开，关门电机停止运行，关门结束。此时KA1-2常开触点断开，上升与关门衔接继电器KA2线圈回路失电，KA2-1断开，全部继电器及行程开关恢复至开门前的状态，继续下一个开关门动作循环。图中常闭触点KM1-2，KM2-2，常闭触点KM3-2，KM4-2在电机正反向时起电气互锁作用。

（5）电动小门开合动作（见图2）：转换开关SA断开，可点动开关门，按住5SB点动开门，按住6SB点动关门。SA闭合，可自动开关门，按下5SB小门开启，全开位置行程开关XK5断开电机电源，开门结束；按下6SB小门关闭，全关位置行程开关XK6断开，继电器KA10线圈失电，KA10-1常开触点断开电机电源，关门结束。

（6）连锁控制操作台电源。第一、大门关闭到位，行程开关XK2动作断开，KA1-4常闭触点闭合。第二、小门关闭到，位行程开关XK6动作断开，KA10-4常闭触点闭合、第三、KM7线圈得电，操作台接点F1、F2通过KM7-2常开触点闭合接通操作台电源（见图3）。按下任意一个紧急停止按钮，接触器KM7线圈失电，KM7-2常开触点断开操作台电源，可停止探伤作业。

3 弱电系统设计

（1）监控录像：在探伤间曝光室内、操作间、大门外设置多个摄像头，在控制室内多画面显示，并可储存和查询；（2）红外报警与远程传输：在储源室设红外报警探头，且报警信号与公安联网，确保放射源的安全储存；（3）放射剂量超标报警：仪器实时记录并显示曝光室内辐射量，超过设定值报警。

图1 电动大门及翻板机构控制电路图

图2 电动小门控制电路图

图3 操作台控制电路图

4 结束语

无损探伤中，电气系统发挥了重要作用，通过对其进行合理设计与控制，有助于提高工作效率，防止辐射污染，落实安全措施。通过电气设计的连锁控制，可畅通进出通道，缩短工件进出时间；通过合理运用急停按钮、限位开关，可限制探伤机的出束，避免工作人员误入操作地点后，免受伤害；通过电离辐射剂量的实时监测，作业期间的同步声光报警可提醒附近人员远离作业区，减少职业伤害。