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        核電項目機械安全設(shè)計研究

        2021-09-16 05:26:37梁慎永
        關(guān)鍵詞:核電機械設(shè)備設(shè)施

        梁慎永

        中國原子能科學(xué)研究院 北京 102413

        隨著時代的發(fā)展和進(jìn)步,原有的工業(yè)能源已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代人們對能源的需求,人們已經(jīng)開始發(fā)展核能。核能和機械行業(yè)相互結(jié)合,能夠顯著提高機械行業(yè)的工作和運轉(zhuǎn)效率。但同時,核能的發(fā)展也為機械設(shè)備的使用帶來了新的挑戰(zhàn),核電設(shè)備的機械安全問題已經(jīng)進(jìn)入了人們的視線,為了確保核電項目機械設(shè)備的安全使用,需要更多的關(guān)注設(shè)備設(shè)施的功能性,注重進(jìn)行設(shè)備的規(guī)范操作,并且在后續(xù)的使用過程中及時進(jìn)行設(shè)備的維護(hù)和更新。最終應(yīng)當(dāng)實現(xiàn)核電項目機械設(shè)備的智能化管理。

        1 機械安全中的上鎖和掛牌問題

        在我國的相關(guān)規(guī)定之中,已經(jīng)對機械安全中的上鎖和掛牌問題作出了明確的指示。根據(jù)《危險能源控制:上鎖、掛牌和其他方法》和美國職業(yè)安全健康署導(dǎo)守則中的相關(guān)規(guī)定可知,上鎖和掛牌工作通常簡稱為LOTO,按照《危險能源控制:上鎖、掛牌和其他方法》中的內(nèi)容進(jìn)行核電項目機械設(shè)備的描述,上鎖和掛牌是需要按照相關(guān)的規(guī)定和程序內(nèi)容進(jìn)行鎖具或者標(biāo)牌的掛設(shè),在鎖具或者標(biāo)牌在移除之前,不能進(jìn)行相關(guān)的操作,LOTO能夠避免核電項目設(shè)備在使用過程中會對人的身體造成嚴(yán)重傷害,例如,電氣、機械、液壓、氣動、化學(xué)、熱能、勢能等一些在實際使用過程中相關(guān)技術(shù)人員很難進(jìn)行能量控制的能源,不能采取較為簡單可行的方式進(jìn)行能源的管理,這樣的方式在全球范圍之內(nèi)都得到了較大范圍內(nèi)的使用。

        根據(jù)GB/T3379-2017《機械安全危險能量控制方法上鎖/掛牌》中的相關(guān)內(nèi)容可知,國內(nèi)機械安全上鎖/掛牌的方式已經(jīng)具有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)范。其中,“如果能量隔離裝置能夠上鎖,則應(yīng)上鎖,除非用戶可證明僅使用掛牌方案就可為人員提供有效保護(hù)。如果能量隔離裝置上附有塔扣或有可以上鎖的附屬結(jié)構(gòu),或者其具有內(nèi)置的鎖定機構(gòu),則能量隔離裝置可上鎖?!?其內(nèi)容并沒有強制性的相關(guān)規(guī)定,需要提前進(jìn)行安全評估工作,在確保設(shè)備的安全性符合相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)的前提下,采用掛牌的方式即可[1]。

        (1)核電項目上鎖掛牌問題

        核電廠的運轉(zhuǎn)本身具有一定的高危性,需要嚴(yán)格按照國家的相關(guān)制度政策進(jìn)行上鎖和掛牌操作。但是由于核電項目本身作為新時代背景下的一項新興技術(shù),發(fā)展的時間較短,仍然沒有規(guī)范的制度作為保障。機械行業(yè)中的上鎖掛牌,主要在機械設(shè)備更新或者保養(yǎng)的過程中完成,能夠保護(hù)相關(guān)施工技術(shù)人員的人身安全,避免由于施工過程中突然釋放的巨大熱量而導(dǎo)致施工人員受到傷害。對于核電行業(yè)而言,不僅僅在進(jìn)行設(shè)備維修的過程中需要上鎖掛牌操作,在日常設(shè)備的使用過程中也需要進(jìn)行設(shè)備的掛牌和上鎖。例如,輔助汲水系統(tǒng)作為主汲水系統(tǒng)的備用,在使用的過程中很可能由于蒸汽外泄的情況而產(chǎn)生二次側(cè)供應(yīng)給水,并且蒸汽很可能會導(dǎo)致電站供電出現(xiàn)問題。在這種情況下,會采用熱阱導(dǎo)出堆芯衰變熱,將多余的熱量從主系統(tǒng)中排出到其他系統(tǒng)或者是支管之中進(jìn)行散熱,需要注意的是,由于系統(tǒng)在散熱的過程中會產(chǎn)生大量的熱量,因此需要將系統(tǒng)的隔離閥開啟,輔助進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)部的散熱。開啟的隔離閥需要派遣專員進(jìn)行看守和檢查,避免由于施工技術(shù)人員操作失誤而導(dǎo)致[2]。隔離閥被關(guān)閉,影響到系統(tǒng)的整體散熱。在這個過程之中,疏水、排氣等支持系統(tǒng)也尤為重要。需要進(jìn)行一些放射性物質(zhì)的釋放,確保系統(tǒng)的安全性能,這些設(shè)備也應(yīng)當(dāng)采取上鎖掛牌措施。

        (2)設(shè)計階段對上鎖掛牌問題的考慮

        核電項目機械設(shè)備上鎖掛牌操作的開展應(yīng)當(dāng)遵循相關(guān)的技術(shù)規(guī)范,在設(shè)計階段需要對核電項目機械設(shè)備的安全作出系統(tǒng)的評價。在設(shè)計階段需要對各個設(shè)備的基本信息有一個大致的了解,在之后的工作過程中對,需要執(zhí)行上鎖掛牌工作的閥門進(jìn)行上鎖掛牌工作,并且需要派遣專門的人員看護(hù)相關(guān)的閥門,避免在使用過程中由于技術(shù)人員不知情的情況導(dǎo)致不必要的閥門被打開,對整體工程建設(shè)的安全造成嚴(yán)重影響,確保閥門在上鎖之后能夠保持自身的安全功能。機械設(shè)備安全風(fēng)險識別工作的開展需要和日常的工作聯(lián)系起來,不能將所有的工作都堆積到維修階段進(jìn)行,或者在維修的過程中發(fā)現(xiàn)需要上鎖掛牌的閥門,之后再進(jìn)行上鎖掛牌操作,這些都是不正確的操作方式。正確的做法為,在進(jìn)行核電項目機械設(shè)備的制造或者設(shè)備的設(shè)計階段就已經(jīng)認(rèn)識到哪些機械設(shè)備的相關(guān)部分需要進(jìn)行上鎖掛牌操作,并且及時地進(jìn)行上鎖隔離,還可以通過添加一些用于進(jìn)行機械設(shè)備閥門固定的裝置進(jìn)行固定,確保已經(jīng)上鎖之后的閥門不能在自然情況下或者簡單的人為操作下打開,提高已經(jīng)上鎖閥門的安全性,使得設(shè)備在使用的過程中能夠更加安全的運轉(zhuǎn)。

        2 固定設(shè)施設(shè)計問題

        核電項目機械設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)必然需要一些固定設(shè)施的支持,固定設(shè)施的設(shè)計直接關(guān)系著核電項目機械設(shè)備的使用安全和使用質(zhì)量。但是現(xiàn)階段的核電項目機械設(shè)備在設(shè)計的過程中,設(shè)計師對機械設(shè)備的相關(guān)附屬固定設(shè)施的重視程度不足,很難做出科學(xué)、合理的固定設(shè)施規(guī)劃和設(shè)計,導(dǎo)致在實際使用的過程中,很可能由于固定設(shè)施本身的設(shè)計不合理而導(dǎo)致安全意外事故的發(fā)生,嚴(yán)重的甚至?xí){到設(shè)備使用人員的生命健康。例如,機械設(shè)備在維修過程中,相關(guān)的技術(shù)人員需要通過外圍的固定設(shè)施攀爬到設(shè)備需要進(jìn)行更換或者維修地部分,如果豎梯或者旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)豎井的設(shè)置不夠合理,很可能會造成人員在攀爬過程中出現(xiàn)高空墜樓的風(fēng)險。造成這一問題的原因就是由于豎梯的設(shè)計沒有按照國家的相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行,導(dǎo)致豎梯和設(shè)備之間的橫向差距不夠科學(xué),造成豎梯的穩(wěn)定性受到嚴(yán)重影響。并且,設(shè)備在日常運轉(zhuǎn)的過程中,很可能會發(fā)生震動,如果固定設(shè)施和機械設(shè)備的外殼材料相似,那么很可能會發(fā)生共振現(xiàn)象,造成固定設(shè)施的松動,進(jìn)一步增加了安全隱患。

        (1)鋼梯的機械安全性能對比

        根據(jù)我國的相關(guān)法律規(guī)定可知,核電項目機械設(shè)備的固定設(shè)施主要有固定式直梯、固定式斜梯、固定式工業(yè)防護(hù)欄桿和鋼平臺三種結(jié)構(gòu)。這些固定設(shè)施的設(shè)計和后續(xù)的維修等工作都應(yīng)當(dāng)按照相應(yīng)的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行,但是由于核電項目機械設(shè)備相關(guān)規(guī)定中的鋼梯標(biāo)準(zhǔn)和實際情況之間存在著較大的差距,導(dǎo)致在設(shè)計固定設(shè)施的過程中,往往會忽視固定設(shè)施本身使用的安全性和質(zhì)量。根據(jù)我國針對核電項目機械設(shè)備固定設(shè)施設(shè)計的相關(guān)規(guī)定中的內(nèi)容可知,在進(jìn)行鋼平臺或者是各種梯子的設(shè)計時,需要采用的下梯段平臺長度至少在1.68 M,平臺還應(yīng)當(dāng)配備相應(yīng)的防護(hù)欄,防護(hù)欄的高度需要大于等于1.6米。并且,平臺和上梯段之間需要采用完整的籠箍通道進(jìn)行安全防護(hù),避免出現(xiàn)施工人員墜落的安全意外事件。這個通道的高度需要在2.2米到2.3米之間[3]。針對扶梯中的踏棍部分,也有相關(guān)的規(guī)定,需要在頂部踏棍和休息平臺之間建立防護(hù)措施,避免施工人員在休息的過程中從踏棍和平臺之間的縫隙中摔落。通過設(shè)置自閉門裝置、交錯梯段護(hù)籠等固定設(shè)施,能夠有效地保護(hù)維修人員的生命安全。同樣,在鋼梯結(jié)構(gòu)方面也應(yīng)當(dāng)重視維修人員的安全防護(hù)問題。

        (2)適用性

        固定式鋼梯是核電項目機械設(shè)備的重要固定設(shè)施之一,主要安裝在機械設(shè)備的內(nèi)部,是核電項目建筑物的重要組成部分。固定式鋼梯在機械設(shè)備中,發(fā)揮著重要的功能和作用,引導(dǎo)維修和安全專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)入到設(shè)備內(nèi)部,傳送相關(guān)技術(shù)人員到達(dá)設(shè)備內(nèi)部的不同位置。現(xiàn)階段,絕大多數(shù)的固定式鋼梯都是由土建工程單位進(jìn)行設(shè)計和建造的,但是后續(xù)的維修和管理方面的工作又屬于機械工程單位直接負(fù)責(zé),例如,儲罐檢修鋼梯、機泵檢修鋼梯等都屬于機械工程單位的負(fù)責(zé)范圍。新實施的政策制度對鋼梯的質(zhì)量有著更高的要求,并且規(guī)定了后續(xù)的維修和維護(hù)工作開展的細(xì)節(jié)。在核電項目機械設(shè)備正常運轉(zhuǎn)的過程中,需要使用自閉門增加設(shè)備運轉(zhuǎn)的安全性,可以通過增加直梯護(hù)籠的方式降低維修人員在工作過程中的安全隱患,直梯護(hù)籠的高度應(yīng)當(dāng)在3米以上,分段高度需要根據(jù)實際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。根據(jù)以往的研究可知,休息平臺的建立是非常重要的,并且還需要進(jìn)行休息平臺細(xì)節(jié)方面的改進(jìn)和完善。

        3 機械安全風(fēng)險評價

        機械安全風(fēng)險評價工作的開展應(yīng)當(dāng)在設(shè)計階段進(jìn)行,但是在實際核電項目機械設(shè)備設(shè)計的過程中,很多設(shè)計師為了追求項目設(shè)計完成的速度,而忽視了機械安全風(fēng)險評價工作的開展,沒有在設(shè)計階段進(jìn)行安全風(fēng)險的評估和評級,更不能建立相應(yīng)的安全隱患防護(hù)機制,導(dǎo)致后續(xù)的上鎖掛牌工作遇到嚴(yán)重阻礙,進(jìn)一步影響到鋼梯的防護(hù)安全,導(dǎo)致鋼梯的防護(hù)性能不能達(dá)到國家的相關(guān)規(guī)定。

        機械安全風(fēng)險評價工作的開展,需要在科學(xué)理論的支持和引導(dǎo)下對核電項目機械設(shè)備的整體情況進(jìn)行分析和研究,最終將分析的結(jié)果進(jìn)行歸納和整理,根據(jù)結(jié)果中表明的安全隱患采取相應(yīng)的措施,有效降低安全風(fēng)險。

        4 結(jié)束語

        核電項目機械設(shè)備的安全設(shè)計問題不僅需要在維修階段進(jìn)行,更是需要落實到設(shè)備的日常運轉(zhuǎn)過程之中。由于現(xiàn)階段的管理層人員不夠重視核電項目機械設(shè)備的使用,導(dǎo)致機械安全標(biāo)準(zhǔn)的推廣效果不夠理想,經(jīng)常會出現(xiàn)一些安全意外事故。因此,需要提高對核電項目機械設(shè)備安全性的重視,進(jìn)一步推廣機械安全標(biāo)準(zhǔn)。

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