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钢筋混凝土放射防护大门的设计和安装

钢筋混凝土辐射防护大门的设计和安装

王欣(工业所)

摘  要:本文根据作者多年的设计和现场配合经验,重点介绍了钢筋混凝土辐射防护大门的用途、分类、组成、设计依据、设计原则和设计要领,针对现场实际安装和调试,提出了常规的安装程序、调试方法和重点注意事项。

关键词:辐射防护大门 设计 安装 调试

 

随着我国工业化进程的加快,制造业的水平和规模不断提升和壮大。

制造业的快速发展给无损检测带来了巨大的商机,进一步带动了无损检测技术的发展和应用领域的扩大。同时,中国加入WTO后,不断扩大制造业的出口份额与价值,对无损检测也提出了更高的要求。

为保障放射工作人员和公众及其后代的健康与安全,并提高放射防护措施的效益,促进我国放射工作的发展,国家对新建、改建、扩建放射工作场所的放射防护设施有严格的规定,进行建设项目放射防护设施设计,应当向所在地省级人民政府卫生行政部门申请卫生审查,提交《放射防护评价报告书》等相关资料;经审查同意,符合国家卫生标准和卫生要求的,方可施工。建设单位在进行建设项目竣工验收前,应当进行放射防护设施防护效果评价,并向所在地省级人民政府卫生行政部门申请验收,经验收合格后,方可投入运行或者使用。因此,放射工作场所的辐射防护设计,尤其是辐射防护大门作为放射工作场所的关键和薄弱环节,其重要性更为突出。

一、辐射防护大门的分类

辐射防护大门按照使用用途分为迷宫门(人员出入门)和照射间大门(物流门);按照大门门体主材分为钢制门、铅门和钢筋混凝土门;按照门体的驱动方式分为液压传动门和机械传动门。本文主要介绍高能射线探伤室照射间的钢筋混凝土机械传动大门。

我院自八十年代开始,进行了几十余项高能射线辐射防护大门的设计,辐射源有高能加速器、进口放射治疗装置、γ射线源等大型辐射装置,其中直线加速器能量从2MeV~15MeV,防护大门最大门体尺寸为12×12m,门体厚度从600~1800mm,最大门体重量达500多吨。门体由于自重太大,一旦安装、浇灌混凝土后,不易检修且很难拆卸。

二、设计依据和原则

根据国家标准 GB18871-2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》的要求,在放射防护设计中应遵循辐射实践的正当化、防护与安全的最优化、个人剂量当量限值、为将来发展留有余地四项基本原则,使得在考虑了经济和社会因素之后,个人受照剂量的大小、受照射的人数以及受照射的可能性均保持在可合理达到的尽量低水平。

放射工作人员必须进行常规个人剂量监测,并建立个人剂量档案和健康管理档案。国标规定的职业工作人员个人的年剂量当量限值为20mSv,公众个人的剂量当量限值为1mSv。为使职业工作人员在工作中的危险度达到安全工业的水平,满足优化设计的要求,对职业放射性工作人员的年受照剂量当量控制目标还应适当提高。

辐射防护大门应布置在次防护墙上的射线照射较弱位置,主射线束不得照射到大门。大门应利于检测工件的运输。大门与门洞应有合理的搭接,与墙体的间隙尽可能小,大门外5cm处的剂量率应小于2.5μGy·h-1。

为防射线泄露,大门门体采用现浇钢筋混凝土结构,一次浇注,不能留水平施工缝与竖向垂直施工缝。施工时应注意选择水泥品种、骨料等,需采取有效措施降低水化热,控制混凝土表面温差,以避免混凝土产生裂缝。应严格控制浇捣质量,避免空洞及蜂窝麻面的产生。

大门的安全联锁和声光报警装置由警灯、警铃、钥匙开关、紧急停止开关、门连锁等组成,当照射间的防护大门和迷宫门及钥匙开关未关闭以前,射线源不能工作。大门入口处设置放射性工作场所及禁止入内等标志。

三、辐射防护大门的组成

辐射防护大门由驱动装置、牵引装置、滚轮装置、限位装置、导向装置和大门门体等组成。

1.驱动装置

大门驱动装置由电机、减速器和驱动装置架组成,布置在大门机房内,是大门的核心部件。防护大门设计时,首先应根据大门的尺寸推算出门体的重量,分析大门的受力情况,计算出驱动电机的功率和转速。由于大门体积大,运行速度一般较慢,驱动装置通常采用二级摆线针轮减速器,电机直联。大门机房设大门电控箱和检修插座,电机设置过载保护。大门调试、维修时,需要解除联锁,设置点动控制开关。

2.牵引装置

大门牵引装置采用链轮、链条牵引方式,由链轮、链条、传动轴、轴承座、链条接头、链条托架、防护罩等组成。链轮装置中心线与滚轮装置的中心线应保持平行,避免大门运行中跑偏。链条接头与门体连接、调整合适后,须与门体焊固。用户应经常检查链条松紧程度 ,并用调节螺栓调整;若链条过松且调节螺栓行程受到限制时,可拆去一个链节,以保证链条张紧,大门运行平稳。

3.滚轮装置

滚轮装置用于支撑大门门体,由滚轮对、传动轴、轴承座,滚轮支座等组成。滚轮安装后 ,应保证滚轮轮缘内侧的在同一平面,滚轮踏面要求等高。

由于大门的行程较长,滚轮支座最大总长多达二十余米。为便于加工和充分利用型材,滚轮支座一般由几件组成。

4.限位装置

为保证大门准确的到达启闭位置,大门起点和终点设置了限位装置。限位装置由限位开关、碰杆、缓冲器、限位支架等组成。缓冲器采用起重设备所用的聚氨酯缓冲器。限位开关一般单侧设置一对,安装时调整碰杆和限位开关的位置 ,确保大门一端的两个限位开关同时动作,并使大门全开或全闭时门体与缓冲器之间有一定距离。

5.导向装置

导向装置安装在门体顶部,起到导向、防偏和防倒的作用,由导向轮、导轨、导向支架组成。

6.大门门体

大门门体由大门底座(需加工)、大门框架和后浇的钢筋混凝土组成,门体混凝土应和墙体同样密实,起到良好的射线防护作用。大门底座应采用合理的焊接工艺,尽量减少焊接应力和焊接变形。所有焊缝均要求无裂缝、汽泡、夹杂等缺陷。大门底座焊后须退火热处理,消除焊接应力,然后进行机加工。

7.其它

如果工件采用汽车运输,大门内外侧地面可画上汽车道路线,引导汽车出入照射间。大门地沟盖板与地沟间隙需采取有关措施,保证汽车通过时盖板不窜动。

大门地沟内应考虑排水。

四、辐射防护大门的安装与调试

大门安装应按照GB50231-96《机械设备安装工程施工及验收通用规范》进行,大门整体无遗漏、错装、明显缺陷等现象;滚轮支座和基础之间的垫铁应安全可靠,垫铁的数量及敷设应符合相关要求;各个润滑点加油情况符合有关技术要求;检查大门通道四周,应无任何影响大门运行的障碍物;所有紧固件不得有松动现象;检查电机正反运转方向能否实现;至少将大门盘动两个行程的距离,不应有卡堵现象,大门运行应平稳可靠。

防护大门试车应在驱动装置、链条、滚轮支座、滚轮装置、链轮装置、链条托架、链条接头、缓冲器、限位开关装置、碰杆、大门底架等安装调试完成后,且导轨、导向轮、导向支架尚未安装,大门门体尚未浇灌钢筋混凝土之前进行。

在运转调试前检查确实没有问题的前体下,方可进行空负荷运转;首先点动至少两个行程;驱动装置运行应平稳;链传动啮合良好,运行平稳,无卡堵现象;各滚轮踏面应与大门底架导轨接触良好,个别未接触的滚轮可加垫片垫妥,使之接触;确保大门一端的两个限位开关同时动作,并使大门全开或全闭时门体与缓冲器之间有一定距离;

空负荷运转至少二十个来回,对不符合要求的地方及时进行调整。

空负荷运转合格后,方可进行负荷运转;负荷应按要求逐次递增,直至满负荷;运行部分应运行平稳,无晃动或异常现象;检查限位开关是否灵活,位置是否正确可靠;检查电机运行状况,如电流、温升变化等,均不得超过有关规定;各滚轮踏面应与大门底架导轨接触良好;设备基础、滚轮支座及大门底架无明显变形,大门运行平稳可靠;负荷运转至少十个来回,对不符合要求的地方及时进行调整。

空负荷运转和负荷运转试验合格后,方可在现场进行门体钢筋混凝土连续浇灌和养护。

达到土建施工要求后,进行导轨、导向轮、导向支架的安装调试,导向导轨的轴线必须与大门运行方向的轴线一致,不得影响大门与滚轮的正常运行;应按照负荷运转试验的要求,重新进行调试,确保大门全程运行平稳、不偏移。

上述过程全部完成后,应将垫铁与滚轮支座焊固,并用混凝土将垫铁和基础灌牢、表面抹光。使用三个月后应按上述要求检查调整一次。今后使用中定期保养。

参考文献

[1] 国家标准 GB18871-2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》

[2] 国家标准 GB50231-96《机械设备安装工程施工及验收通用规范》

注:本文发表在《工程建设与设计》2008增刊


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