核電項(xiàng)目機(jī)械安全設(shè)計(jì)研究

梁慎永

中國(guó)原子能科學(xué)研究院 北京 102413

隨著時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步,原有的工業(yè)能源已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代人們對(duì)能源的需求,人們已經(jīng)開(kāi)始發(fā)展核能。核能和機(jī)械行業(yè)相互結(jié)合,能夠顯著提高機(jī)械行業(yè)的工作和運(yùn)轉(zhuǎn)效率。但同時(shí),核能的發(fā)展也為機(jī)械設(shè)備的使用帶來(lái)了新的挑戰(zhàn),核電設(shè)備的機(jī)械安全問(wèn)題已經(jīng)進(jìn)入了人們的視線(xiàn),為了確保核電項(xiàng)目機(jī)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(guò)程中及時(shí)進(jìn)行設(shè)備的維護(hù)和更新。最終應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)核電項(xiàng)目機(jī)械設(shè)備的智能化管理。

1 機(jī)械安全中的上鎖和掛牌問(wèn)題

在我國(guó)的相關(guān)規(guī)定之中,已經(jīng)對(duì)機(jī)械安全中的上鎖和掛牌問(wèn)題作出了明確的指示。根據(jù)《危險(xiǎn)能源控制:上鎖、掛牌和其他方法》和美國(guó)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(jiǎn)稱(chēng)為L(zhǎng)OTO,按照《危險(xiǎn)能源控制:上鎖、掛牌和其他方法》中的內(nèi)容進(jìn)行核電項(xiàng)目機(jī)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(xiàng)目設(shè)備在使用過(guò)程中會(huì)對(duì)人的身體造成嚴(yán)重傷害,例如,電氣、機(jī)械、液壓、氣動(dòng)、化學(xué)、熱能、勢(shì)能等一些在實(shí)際使用過(guò)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(jiǎn)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(jī)械安全危險(xiǎn)能量控制方法上鎖/掛牌》中的相關(guān)內(nèi)容可知,國(guó)內(nèi)機(jī)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(hù)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(jī)構(gòu),則能量隔離裝置可上鎖?！?其內(nèi)容并沒(méi)有強(qiáng)制性的相關(guān)規(guī)定,需要提前進(jìn)行安全評(píng)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(xiàng)目上鎖掛牌問(wèn)題

核電廠(chǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)本身具有一定的高危性,需要嚴(yán)格按照國(guó)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(xiàng)目本身作為新時(shí)代背景下的一項(xiàng)新興技術(shù),發(fā)展的時(shí)間較短,仍然沒(méi)有規(guī)范的制度作為保障。機(jī)械行業(yè)中的上鎖掛牌,主要在機(jī)械設(shè)備更新或者保養(yǎng)的過(guò)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(guò)程中突然釋放的巨大熱量而導(dǎo)致施工人員受到傷害。對(duì)于核電行業(yè)而言,不僅僅在進(jìn)行設(shè)備維修的過(guò)程中需要上鎖掛牌操作,在日常設(shè)備的使用過(guò)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(guò)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(huì)導(dǎo)致電站供電出現(xiàn)問(wèn)題。在這種情況下,會(huì)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(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量,因此需要將系統(tǒng)的隔離閥開(kāi)啟,輔助進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)部的散熱。開(kāi)啟的隔離閥需要派遣專(zhuān)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(gè)過(guò)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(jì)階段對(duì)上鎖掛牌問(wèn)題的考慮

核電項(xiàng)目機(jī)械設(shè)備上鎖掛牌操作的開(kāi)展應(yīng)當(dāng)遵循相關(guān)的技術(shù)規(guī)范,在設(shè)計(jì)階段需要對(duì)核電項(xiàng)目機(jī)械設(shè)備的安全作出系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。在設(shè)計(jì)階段需要對(duì)各個(gè)設(shè)備的基本信息有一個(gè)大致的了解,在之后的工作過(guò)程中對(duì),需要執(zhí)行上鎖掛牌工作的閥門(mén)進(jìn)行上鎖掛牌工作,并且需要派遣專(zhuān)門(mén)的人員看護(hù)相關(guān)的閥門(mén),避免在使用過(guò)程中由于技術(shù)人員不知情的情況導(dǎo)致不必要的閥門(mén)被打開(kāi),對(duì)整體工程建設(shè)的安全造成嚴(yán)重影響,確保閥門(mén)在上鎖之后能夠保持自身的安全功能。機(jī)械設(shè)備安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別工作的開(kāi)展需要和日常的工作聯(lián)系起來(lái),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(guò)程中發(fā)現(xiàn)需要上鎖掛牌的閥門(mén),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(xiàng)目機(jī)械設(shè)備的制造或者設(shè)備的設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)認(rèn)識(shí)到哪些機(jī)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(shí)地進(jìn)行上鎖隔離,還可以通過(guò)添加一些用于進(jìn)行機(jī)械設(shè)備閥門(mén)固定的裝置進(jìn)行固定,確保已經(jīng)上鎖之后的閥門(mén)不能在自然情況下或者簡(jiǎn)單的人為操作下打開(kāi),提高已經(jīng)上鎖閥門(mén)的安全性,使得設(shè)備在使用的過(guò)程中能夠更加安全的運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 固定設(shè)施設(shè)計(jì)問(wèn)題

核電項(xiàng)目機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)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(jì)直接關(guān)系著核電項(xiàng)目機(jī)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(xiàng)目機(jī)械設(shè)備在設(shè)計(jì)的過(guò)程中,設(shè)計(jì)師對(duì)機(jī)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(jì),導(dǎo)致在實(shí)際使用的過(guò)程中,很可能由于固定設(shè)施本身的設(shè)計(jì)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(jī)械設(shè)備在維修過(guò)程中,相關(guān)的技術(shù)人員需要通過(guò)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(huì)造成人員在攀爬過(guò)程中出現(xiàn)高空墜樓的風(fēng)險(xiǎn)。造成這一問(wèn)題的原因就是由于豎梯的設(shè)計(jì)沒(méi)有按照國(guó)家的相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)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(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中,很可能會(huì)發(fā)生震動(dòng),如果固定設(shè)施和機(jī)械設(shè)備的外殼材料相似,那么很可能會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象,造成固定設(shè)施的松動(dòng),進(jìn)一步增加了安全隱患。

(1)鋼梯的機(jī)械安全性能對(duì)比

根據(jù)我國(guó)的相關(guān)法律規(guī)定可知,核電項(xiàng)目機(jī)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(tái)三種結(jié)構(gòu)。這些固定設(shè)施的設(shè)計(jì)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(lái)進(jìn)行,但是由于核電項(xiàng)目機(jī)械設(shè)備相關(guān)規(guī)定中的鋼梯標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際情況之間存在著較大的差距,導(dǎo)致在設(shè)計(jì)固定設(shè)施的過(guò)程中,往往會(huì)忽視固定設(shè)施本身使用的安全性和質(zhì)量。根據(jù)我國(guó)針對(duì)核電項(xiàng)目機(jī)械設(shè)備固定設(shè)施設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)定中的內(nèi)容可知,在進(jìn)行鋼平臺(tái)或者是各種梯子的設(shè)計(jì)時(shí),需要采用的下梯段平臺(tái)長(zhǎng)度至少在1.68 M,平臺(tái)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(tái)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(gè)通道的高度需要在2.2米到2.3米之間[3]。針對(duì)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(tái)之間建立防護(hù)措施,避免施工人員在休息的過(guò)程中從踏棍和平臺(tái)之間的縫隙中摔落。通過(guò)設(shè)置自閉門(mén)裝置、交錯(cuò)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(wèn)題。

(2)適用性

固定式鋼梯是核電項(xiàng)目機(jī)械設(shè)備的重要固定設(shè)施之一,主要安裝在機(jī)械設(shè)備的內(nèi)部,是核電項(xiàng)目建筑物的重要組成部分。固定式鋼梯在機(jī)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(zhuān)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?，F(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(jì)和建造的,但是后續(xù)的維修和管理方面的工作又屬于機(jī)械工程單位直接負(fù)責(zé),例如,儲(chǔ)罐檢修鋼梯、機(jī)泵檢修鋼梯等都屬于機(jī)械工程單位的負(fù)責(zé)范圍。新實(shí)施的政策制度對(duì)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(kāi)展的細(xì)節(jié)。在核電項(xiàng)目機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中,需要使用自閉門(mén)增加設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性,可以通過(guò)增加直梯護(hù)籠的方式降低維修人員在工作過(guò)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(shí)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(tái)的建立是非常重要的,并且還需要進(jìn)行休息平臺(tái)細(xì)節(jié)方面的改進(jìn)和完善。

3 機(jī)械安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

機(jī)械安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作的開(kāi)展應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行,但是在實(shí)際核電項(xiàng)目機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)的過(guò)程中,很多設(shè)計(jì)師為了追求項(xiàng)目設(shè)計(jì)完成的速度,而忽視了機(jī)械安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作的開(kāi)展,沒(méi)有在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估和評(píng)級(jí),更不能建立相應(yīng)的安全隱患防護(hù)機(jī)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(guó)家的相關(guān)規(guī)定。

機(jī)械安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作的開(kāi)展,需要在科學(xué)理論的支持和引導(dǎo)下對(duì)核電項(xiàng)目機(jī)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(xiǎn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

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