核电项目机械安全设计研究

梁慎永

中国原子能科学研究院 北京 102413

随着时代的发展和进步,原有的工业能源已经无法满足现代人们对能源的需求,人们已经开始发展核能。核能和机械行业相互结合,能够显著提高机械行业的工作和运转效率。但同时,核能的发展也为机械设备的使用带来了新的挑战,核电设备的机械安全问题已经进入了人们的视线,为了确保核电项目机械设备的安全使用,需要更多的关注设备设施的功能性,注重进行设备的规范操作,并且在后续的使用过程中及时进行设备的维护和更新。最终应当实现核电项目机械设备的智能化管理。

1 机械安全中的上锁和挂牌问题

在我国的相关规定之中,已经对机械安全中的上锁和挂牌问题作出了明确的指示。根据《危险能源控制:上锁、挂牌和其他方法》和美国职业安全健康署导守则中的相关规定可知,上锁和挂牌工作通常简称为LOTO,按照《危险能源控制:上锁、挂牌和其他方法》中的内容进行核电项目机械设备的描述,上锁和挂牌是需要按照相关的规定和程序内容进行锁具或者标牌的挂设,在锁具或者标牌在移除之前,不能进行相关的操作,LOTO能够避免核电项目设备在使用过程中会对人的身体造成严重伤害,例如,电气、机械、液压、气动、化学、热能、势能等一些在实际使用过程中相关技术人员很难进行能量控制的能源,不能采取较为简单可行的方式进行能源的管理,这样的方式在全球范围之内都得到了较大范围内的使用。

根据GB/T3379-2017《机械安全危险能量控制方法上锁/挂牌》中的相关内容可知,国内机械安全上锁/挂牌的方式已经具有相应的标准和操作规范。其中,“如果能量隔离装置能够上锁,则应上锁,除非用户可证明仅使用挂牌方案就可为人员提供有效保护。如果能量隔离装置上附有塔扣或有可以上锁的附属结构,或者其具有内置的锁定机构,则能量隔离装置可上锁。”,其内容并没有强制性的相关规定,需要提前进行安全评估工作,在确保设备的安全性符合相关规定和标准的前提下,采用挂牌的方式即可[1]。

(1)核电项目上锁挂牌问题

核电厂的运转本身具有一定的高危性,需要严格按照国家的相关制度政策进行上锁和挂牌操作。但是由于核电项目本身作为新时代背景下的一项新兴技术,发展的时间较短,仍然没有规范的制度作为保障。机械行业中的上锁挂牌,主要在机械设备更新或者保养的过程中完成,能够保护相关施工技术人员的人身安全,避免由于施工过程中突然释放的巨大热量而导致施工人员受到伤害。对于核电行业而言,不仅仅在进行设备维修的过程中需要上锁挂牌操作,在日常设备的使用过程中也需要进行设备的挂牌和上锁。例如,辅助汲水系统作为主汲水系统的备用,在使用的过程中很可能由于蒸汽外泄的情况而产生二次侧供应给水,并且蒸汽很可能会导致电站供电出现问题。在这种情况下,会采用热阱导出堆芯衰变热,将多余的热量从主系统中排出到其他系统或者是支管之中进行散热,需要注意的是,由于系统在散热的过程中会产生大量的热量,因此需要将系统的隔离阀开启,辅助进行系统内部的散热。开启的隔离阀需要派遣专员进行看守和检查,避免由于施工技术人员操作失误而导致[2]。隔离阀被关闭,影响到系统的整体散热。在这个过程之中,疏水、排气等支持系统也尤为重要。需要进行一些放射性物质的释放,确保系统的安全性能,这些设备也应当采取上锁挂牌措施。

(2)设计阶段对上锁挂牌问题的考虑

核电项目机械设备上锁挂牌操作的开展应当遵循相关的技术规范,在设计阶段需要对核电项目机械设备的安全作出系统的评价。在设计阶段需要对各个设备的基本信息有一个大致的了解,在之后的工作过程中对,需要执行上锁挂牌工作的阀门进行上锁挂牌工作,并且需要派遣专门的人员看护相关的阀门,避免在使用过程中由于技术人员不知情的情况导致不必要的阀门被打开,对整体工程建设的安全造成严重影响,确保阀门在上锁之后能够保持自身的安全功能。机械设备安全风险识别工作的开展需要和日常的工作联系起来,不能将所有的工作都堆积到维修阶段进行,或者在维修的过程中发现需要上锁挂牌的阀门,之后再进行上锁挂牌操作,这些都是不正确的操作方式。正确的做法为,在进行核电项目机械设备的制造或者设备的设计阶段就已经认识到哪些机械设备的相关部分需要进行上锁挂牌操作,并且及时地进行上锁隔离,还可以通过添加一些用于进行机械设备阀门固定的装置进行固定,确保已经上锁之后的阀门不能在自然情况下或者简单的人为操作下打开,提高已经上锁阀门的安全性,使得设备在使用的过程中能够更加安全的运转。

2 固定设施设计问题

核电项目机械设备的正常运转必然需要一些固定设施的支持,固定设施的设计直接关系着核电项目机械设备的使用安全和使用质量。但是现阶段的核电项目机械设备在设计的过程中,设计师对机械设备的相关附属固定设施的重视程度不足,很难做出科学、合理的固定设施规划和设计,导致在实际使用的过程中,很可能由于固定设施本身的设计不合理而导致安全意外事故的发生,严重的甚至会威胁到设备使用人员的生命健康。例如,机械设备在维修过程中,相关的技术人员需要通过外围的固定设施攀爬到设备需要进行更换或者维修地部分,如果竖梯或者旋转滤网竖井的设置不够合理,很可能会造成人员在攀爬过程中出现高空坠楼的风险。造成这一问题的原因就是由于竖梯的设计没有按照国家的相关规定和标准来进行,导致竖梯和设备之间的横向差距不够科学,造成竖梯的稳定性受到严重影响。并且,设备在日常运转的过程中,很可能会发生震动,如果固定设施和机械设备的外壳材料相似,那么很可能会发生共振现象,造成固定设施的松动,进一步增加了安全隐患。

(1)钢梯的机械安全性能对比

根据我国的相关法律规定可知,核电项目机械设备的固定设施主要有固定式直梯、固定式斜梯、固定式工业防护栏杆和钢平台三种结构。这些固定设施的设计和后续的维修等工作都应当按照相应的规定和标准来进行,但是由于核电项目机械设备相关规定中的钢梯标准和实际情况之间存在着较大的差距,导致在设计固定设施的过程中,往往会忽视固定设施本身使用的安全性和质量。根据我国针对核电项目机械设备固定设施设计的相关规定中的内容可知,在进行钢平台或者是各种梯子的设计时,需要采用的下梯段平台长度至少在1.68 M,平台还应当配备相应的防护栏,防护栏的高度需要大于等于1.6米。并且,平台和上梯段之间需要采用完整的笼箍通道进行安全防护,避免出现施工人员坠落的安全意外事件。这个通道的高度需要在2.2米到2.3米之间[3]。针对扶梯中的踏棍部分,也有相关的规定,需要在顶部踏棍和休息平台之间建立防护措施,避免施工人员在休息的过程中从踏棍和平台之间的缝隙中摔落。通过设置自闭门装置、交错梯段护笼等固定设施,能够有效地保护维修人员的生命安全。同样,在钢梯结构方面也应当重视维修人员的安全防护问题。

(2)适用性

固定式钢梯是核电项目机械设备的重要固定设施之一,主要安装在机械设备的内部,是核电项目建筑物的重要组成部分。固定式钢梯在机械设备中,发挥着重要的功能和作用,引导维修和安全专业技术人员进入到设备内部,传送相关技术人员到达设备内部的不同位置。现阶段,绝大多数的固定式钢梯都是由土建工程单位进行设计和建造的,但是后续的维修和管理方面的工作又属于机械工程单位直接负责,例如,储罐检修钢梯、机泵检修钢梯等都属于机械工程单位的负责范围。新实施的政策制度对钢梯的质量有着更高的要求,并且规定了后续的维修和维护工作开展的细节。在核电项目机械设备正常运转的过程中,需要使用自闭门增加设备运转的安全性,可以通过增加直梯护笼的方式降低维修人员在工作过程中的安全隐患,直梯护笼的高度应当在3米以上,分段高度需要根据实际情况进行适当的调整。根据以往的研究可知,休息平台的建立是非常重要的,并且还需要进行休息平台细节方面的改进和完善。

3 机械安全风险评价

机械安全风险评价工作的开展应当在设计阶段进行,但是在实际核电项目机械设备设计的过程中,很多设计师为了追求项目设计完成的速度,而忽视了机械安全风险评价工作的开展,没有在设计阶段进行安全风险的评估和评级,更不能建立相应的安全隐患防护机制,导致后续的上锁挂牌工作遇到严重阻碍,进一步影响到钢梯的防护安全,导致钢梯的防护性能不能达到国家的相关规定。

机械安全风险评价工作的开展,需要在科学理论的支持和引导下对核电项目机械设备的整体情况进行分析和研究,最终将分析的结果进行归纳和整理,根据结果中表明的安全隐患采取相应的措施,有效降低安全风险。

4 结束语

核电项目机械设备的安全设计问题不仅需要在维修阶段进行,更是需要落实到设备的日常运转过程之中。由于现阶段的管理层人员不够重视核电项目机械设备的使用,导致机械安全标准的推广效果不够理想,经常会出现一些安全意外事故。因此,需要提高对核电项目机械设备安全性的重视,进一步推广机械安全标准。