工業射線探傷室的電氣設計

射線探傷是工業生產中重要的無損檢測手段，廣泛應用於石油、化工、電力、冶金、機械等行業。市場對超重、超厚設備的旺盛需求，促使國內多家裝備製造廠建設更為先進的探傷室。高能射線對人體與環境具有傷害，射線防護是探傷室設計中的核心任務。文章從照明、配電、安全聯鎖、電氣設備安裝及管線敷設多個角度介紹了探傷室的基本設計原則，著重闡述了與射線防護相關的電氣設計方法。

射線探傷是工業生產中重要的無損檢測手段，它通過射線檢測、暗室處理、底片評定等步驟對工件是否合格做出判定。如核電穩壓器、石化壓力儲罐、電站鍋爐等均須經過探傷檢測合格方能投入使用。為了滿足新產品的檢測需求、保障產品質量、促進生產工藝，我國多家裝備製造廠均正在建設高規格的探傷室。

高能射線會對工作人員、周邊民眾的身體健康以及外界環境造成巨大傷害，因此射線防護成為探傷室設計中的核心任務，射線防護的特殊性也使探傷室的設計成為一項複雜的系統工程。我國科研和工程人員對此進行了多方面的探索和實踐，包括工藝、土建、通風、安全聯鎖的設計等。但是，較為完整系統地介紹工業射線探傷室電氣設計的文章尚不多見。

本文介紹了工業射線探傷室照明、配電、安全聯鎖、電氣設備安裝及管線敷設的基本設計原則，著重闡述了因射線防護而引發的與普通工業民用建築不同的設計方法。

1．工業探傷室概況

工業探傷室通常貼鄰主廠房，通過電動平板車將待檢工件從車間拖入探傷室檢驗。通常包括照射室、控制室、電源室、乾片室、暗室、評片室等。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，混凝土必須連續澆搗，不留施工縫，不得產生貫穿裂縫、深度裂縫。為保持防護體的完整性，不削弱頂板、牆體的射線防護能力，電氣設計人員必須與工藝、土建等專業密切配合，力爭在設計階段考慮周全，做好管線預埋預留工作，避免遺漏 。

圖1 某工廠射線探傷室的平面圖

圖1 某工廠射線探傷室的剖面圖

2．配電

中斷探傷室的供電，不會造成人員傷亡及較大的經濟損失，故射線探傷室的電力負荷等級通常歸為三級。探傷機要求工作穩定，故探傷室配電迴路應與廠房設備的配電幹線分開，通常做法是從廠房變電所引專用迴路供電。無功補償及諧波治理集中在變電所。如果探傷機對電壓質量有較高要求，則可在電源室設置穩壓櫃。

探傷室的主要設備有直線加速器、調製器、水冷機組、X射線探傷機、γ射線探傷機、滾輪架、平板車、起重機、防護大門傳動機構、風機、空調等。考慮到平板車、防護大門傳動機構、探傷機等設備不同時使用，且多數設備屬斷續工作制設備，故負荷計算時設備的同時使用係數可適當調低。

總動力配電櫃置於電源室。採用放射式為照射室各設備配電。考慮到臨時用電、檢修等因素在照射室、控制室、乾片室、暗室、評片室分別設置插座箱。

探傷機、起重機等設備的線路及保護計算可參考文獻[5]，本文不再贅述。

為防止老化，照射室內電纜應選用耐輻射型，按《電力工程電纜設計規範》(GB 50217-2007)的要求，可選用交聯聚乙烯絕緣聚氯乙烯外護層電纜 (YJV電纜)。

3．照明

照明電源宜單獨引自車間變電所；如不方便也可以引自探傷室的總動力櫃。

照射室在正常工作期間內部必須確保無人，操作員在控制室通過工業電視了解照射室內部狀況，故其照度需滿足視頻系統工作的需求；照射室照度還應滿足操作員檢修、準備工作的需求，綜合以上兩方面並結合《建築照明設計標準》，照射室照度按200lx設計。按規範，暗室、評片室等檢驗用房的照度標準值為300lx；控制室的照度標準值為300lx。

工業照射室的室內淨高通常在8m以上，光源宜採用金屬滷化物燈。防護大門主要用於工件進出，工作人員一般經迷宮防護小門出入照射室，故其照明控制開關宜設置在防護小門出口處。此外，控制室的監控臺處宜提供一個無源信號與就地照明開關並聯，實現對燈光在照射室和控制室的兩地操作。照射室無天然採光，宜在防護小門處設自帶蓄電池的應急燈。

控制室照明的布燈方案是關係到限制直接眩光和反射眩光的重要環節，因此應避免將燈具布置在監控臺的正前方以免燈光從作業面向眼睛直接反射。所以監控臺和工作人員的位置一定要同燈具的排列聯繫起來考慮，即將一般照明布置在控制臺的兩側從而得到較好的效果。

暗室除設置螢光燈作為一般照明，還應為紅色工作燈預留電源，紅色工作燈的光源為可調光的白熾燈，位於衝洗池上方。為防止衝洗底片期間，有人員誤入暗室，暗室門口應設置警示紅燈。評片室照明設計時需為觀片燈預留電源。

4．安全及聯鎖設計

急停按鈕聯鎖、門-機聯鎖、劑量聯鎖、聲光報警的設計原則，文獻[3]已做了較為詳細的論述。本文根據工廠企業的實際需求提出一些優化改進建議。

(1)從綜合經濟性考慮，防護牆通常按某種能量最強射線設計。如果多個高能射線探傷機（如直線加速器、Co60探傷機）同時作用，可能會超越防護牆的防護能力，導致對外界造成傷害。故應在高能探傷機之間增加選擇開關，以保證不同時使用。

(2)根據多個工廠企業的實際做法，每位操作員配備一把鑰匙開關，鑰匙開關觸點與緊急停止按鈕觸點一齊串入探傷機急停迴路。多把鑰匙開關同時在控制臺湊齊才能開啟探傷機，從而避免了對滯留在照射室操作員的意外傷害。

(3)探傷機啟動到出束之間有一段較長的延時，故急停聯鎖設計時，可僅停止探傷機出束，而不切斷其電源。

(4)對輻射源設全天候視頻監控，並接入廠區安保監控系統。

(5)考慮到照射室工作時無人進入，不易及時覺察到火情，且設備比較貴重，故宜設置火災報警系統。高大空間的消防可選用的產品及做法已有很多（如空氣採樣、火焰探測等），此處不再贅述。

5．設備安裝及管線敷設

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

5.1 預埋管

為防止射線的洩漏，應儘量避免孔、縫貫穿防護牆體，必須穿過時宜採取補償措施，如在防護牆厚度削弱處預埋鉛板或局部加大防護牆材料的比重。

暗埋管會在防護牆體內部形成孔道，削弱防護牆的射線防護能力（孔道效應），故照明配電的線纜保護管均應採用明敷。

貫穿預埋管是用於電線電纜、水管等連通照射室內與室外的路徑，這類管道是不可避免要穿越防護牆體的。因為射線是以直線方式輻射的，故進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，預留管道應採取彎曲的路徑（如U形、S形）。U形管常用於管線從照射室地坪下穿過防護牆，S形管常用於管線穿越防護大門與迷宮走道處防護小鉛門。預埋管示意圖如圖2所示。

圖2 預埋管示意圖

5.2 預埋板

為了保證頂板、側牆滿足射線防護的要求，不得隨意在成型後的防護牆上開鑿鑽孔，故照射室的燈具、配電箱等的安裝不採用暗裝，也不借用膨脹螺栓，而是利用混凝土防護牆上的預埋鋼板焊接固定。燈具、配電箱、視頻攝像機、線纜保護鋼管、報警按鈕、行車滑觸線等的安裝預埋件的尺寸及間距在國家標準圖集中均有詳細表述，此處不再贅述。

在設計階段，探傷室的電氣設備及其安裝位置、配電方式可能尚未完全確定；建成投入使用後，使用方可能根據實際情況對設備進行位置調整，或新增設備。故預埋鋼板既要滿足當前設備安裝和管線敷設的要求，又要保留一定的靈活性以兼顧今後的發展和調整。工程上一種簡單實用的方法是：

(a)在設備及管線較少且預期變化也較少的牆面區域（如圖1的主防護牆）按照國家標準圖集預埋鋼板。

(b)在設備及管線較多或預期變化較多的牆面區域，從室內地坪起向上每隔1.5m預埋一條L× 100mm(W) ×8mm(H)的扁鋼(L長度根據需要定)，如果設備安裝位置不在預埋扁鋼位置上，可以在相鄰兩條扁鋼中間補焊一條扁鋼來固定設備。

此外，電氣預埋件的設計須與工藝專業的預埋件統籌考慮，確保無重複、無遺漏，最終對土建專業提出要求。

6．結語

探傷室的電氣設計必須滿足現行國家、地方及行業的設計規範、滿足衛生和環保主管部門的要求、滿足建設單位需求，且須具有技術經濟合理性，是一項較為複雜的系統工程。本文綜合論述了工業廠房射線探傷室的電氣設計，希望能為我國射線探傷室的建設提供參考。

（編自《電氣技術》，作者為趙亮、曹文。）