X射线防护铅门控制装置的电气系统改进设计

2017-06-30邹宇强宗小青

科技视界 2017年5期

邹宇强　宗小青

【摘要】本文简要介绍了X射线防护铅门改造前的状态、运行原理、使用中存在的问题并针对性的提出解决办法；重点介绍了铅门控制系统的PLC改造方案、各模块及元件选型、I/O地址分配、控制系统电气原理图；简要介绍了软件系统的开发、应急及实时监控设施的配置。解决了原铅门防护装置对操作人员的人身安全构成极大威胁的问题，并为企业节约了经费。

【关键词】防护铅门；变频器；PLC

0 前言

中核建中核燃料元件有限公司的是我国核电燃料组件制造基地，被誉为核电粮仓。为保障核燃料组件的制造质量，需要对其中的燃料棒焊缝进行X射线透照检查，以确保核燃棒在反应堆内不破损泄漏。X光射线对人体的辐射将极大的影响人的生命健康，因此防护铅门在X光透照工作过程中的正确开关及铅门的完全密闭至关重要。

1 透照室X射线防护铅门的现状

该X射线防护铅门控制装置于1980年投入使用，距今已三十多年。它采用传统继电器控制方式，又经过多次维护更改，内部线路凌乱，标识不清，各种元器件老化、磨损严重，故障率高，防护门之间关闭不严，门间缝隙较大，存在X射线外泄风险，对岗位操作人员的人身安全构成极大的威胁。

为彻底杜绝X射线外泄，降低故障率，保障室外操作人员的人身安全，受使用单位委托，决定对其进行改进。

2 透照室X射线防护铅门控制装置的改进设计要求

（1）选用适合的控制系统，实现开、关门过程自动化，系统稳定可靠，操作简便，便于维护。

（2）原防护主体（两扇对开铅门）保留，继续使用。

（3）应具有急停控制功能、室内适时状态视频监视功能。

3 透照室原X射线防护铅门的结构及动作过程

（1）X射线防护铅门的结构

X光检验岗位X射线防护铅门为对开电动推拉门，由门板、行走机构、限位装置、以及缓冲器组成，防护铅门的内框均选用钢质骨架结构，门扇装于外墙外侧的轨道上，采用上轨道悬挂门扇、下导向运行方式。电动射线防护门上有配套的门机连锁、工作指示灯、电离辐射标志牌等安全装置。

（2） X射线防护铅门的动作过程

防护铅门采用传统继电器加减速齿轮的方式驱动两台异步电动机工作，进而带动铅门的开、关，控制方式为手动。进行X光透照检验前，首先驱动电机通过减速齿轮实现减速运行，带动铅门运动到关闭位置，限位装置发出信号，工作指示灯亮，提醒岗位操作人员X光机可以工作，并且告知室外人员房间内有X射线装置正在工作，请勿靠近。

4 原X射线防护铅门装置故障原因分析及解决方案

（1）电机传动机构及行走轨道存在问题及解决方法

原X射线防护铅门装置的电机传动机构是由两台功率0.75KW的三相异步电动机分别通过减速齿轮减速后，分别带动两扇防护铅门通过悬挂在行走轨道上进行运动，实现铅门打开和关闭功能。

存在问题：由于使用年限很长，且维护保养未跟上，导致电机轴承、减速齿轮、行走轨道都有一定程度的磨损，磨损状况并不严重。

解决方法：对传动电机及减速齿轮，行走轨道进行一次细致全面的维护保养及修磨工作，可以达到良好的传动、行走效果。

（2）行程开关存在问题及解决方法

原装置中使用的行程开关为滚动式，控制精度较低，微调难度大，不能满足铅门密闭的较高要求。

解决方法：选择精度较高、寿命长新型行程开关对其进行替代。

（3）电机行走速度存在问题及解决方法

原X射线防护铅门装置的电机行走速度是由齿轮减速器实现控制的，不可进行调节。

存在问题：通过现场观察分析，即便通过齿轮减速器减速后，铅门的相对关门速度也较快，在门闭合瞬间造成撞击，然后反弹，导致铅门关闭不严。

解决方法：选取合适的变频器，对两台电机进行控制，控制其运行速度，降低铅门闭合瞬间的撞击力度，消除反弹影响，使其较好闭合。