保障氨安全 守卫“雪游龙”

——中国特检院团队保障北京冬奥期间特种设备安全纪实
《中国市场监管报》(2022年08月06日 A2版)

  镜头拉回半年前。
  2月20日晚,第24届冬季奥林匹克运动会在北京圆满闭幕,中国用堪称完美的组织筹备工作向世界交出一张精彩答卷。
“国家队”勇挑重担 保障冬奥特种设备安全运行
  中国特种设备检测研究院(以下简称中国特检院)作为我国特种设备安全与节能领域唯一的国家级科研机构,始终坚持“保安全、促发展”理念,多次为国家各类重大活动提供技术支撑。在北京2022年冬奥会和冬残奥会期间,承担“科技冬奥”国家重点专项“冬奥关键区特种设备安全运行保障技术”的中国特检院,为特种设备安全运行贡献了重要力量。
  雪车、雪橇比赛专业性强、速度快、危险性高,被誉为“冰雪运动中的F1方程式比赛”,赛事在被称为“雪游龙”的国家雪车雪橇中心场馆进行。“雪游龙”赛道长1975米,垂直落差121米,共由16个角度、倾斜度都不同的弯道组成,其中包括一个令人惊叹的360度回旋弯道。
  鉴于项目高危险特点,冬奥组委对场馆制冷要求和人员安全保障提出更为严格的要求。氨作为制冷剂,像“血液”一样充满整个“雪游龙”赛道,是保障赛道恒定低温、冰面平滑平整、选手安全比赛的关键。但是,氨本身有毒,如果发生泄漏,在空间内聚集,会产生中毒、爆炸等危险,将严重影响赛事和人员安全。
  为保障氨安全、守卫“雪游龙”,中国特检院由压力容器部牵头,组织陈昇博士带领康昊源、韩志远、柳涵、俞跃等人组成氨制冷研究团队,深入开展“雪游龙”氨制冷系统泄漏在线监测与实时风险评估、诊断预警等先进安全保障技术研发,实现在“雪游龙”场馆冬奥赛事前应用测试、冬奥会期间持续稳定保障“氨”安全。
破解现场技术难题 铸就氨气监测坚强盾
  冬奥项目周期短,而新技术应用的“高可靠性、故障零容忍”高要求不减,不容出现失误。
  在技术研发中,陈昇以身作则,秉持“一刻也不能停、一步也不能错、一天也误不起”原则,带领团队迎难而上,逐个攻破设备精准性和稳定性、系统实时风险三维展示等技术难题。在精准性和稳定性方面,研究团队在赛前持续数月优化底层算法,消除干扰以提升准确性,改进数十次设备内部恒温和旋转云台控制算法,提升稳定性。在实时风险三维展示方面,团队成员实地翻阅大量资料,掌握每台设备、每条管道运行参数,一点一滴搭建设备三维模型,开发实时风险评估算法,实现风险三维可视化展示。
  在现场人员出入管控严,严格限制人员数量、进出时间和次数的情况下,研究团队充分利用好每次前往现场的宝贵机会,争分夺秒解决设备和系统运行问题并预防突发事故,如升级材料防止设备连续旋转时齿轮磨损,设计旋转角度定期自动校准和复位功能防止设备监测点位偏离,加设保护器防止漏电和紧急断电,合理加固设备底座防止倾斜、倾倒和共振等。
  在现场安装过程中,新技术应用审批严、美观要求高、施工限制多,造成安装进程推进慢。经项目负责人徐彤积极与冬奥组委、场馆管理方协调,团队成员也耐心与设计方、施工运营方等多方沟通、协商、论证并努力消除各方顾虑,最终在施工运营方现场调试系统的3天间隙里,不畏氨泄漏连夜完成现场设备安装及系统调试。
  在现场应用过程中,运维方对系统平台持续使用时,在实用性和准确性方面不断提出新要求、新需求。对此,研究团队实行24小时轮班对接,全力实现和满足现场各种运维要求和需求,如实现氨泄漏报警位置复测、氨报警频次调控、现场视频展示位置精准等,最终成功解决了研发、安装、应用过程中的诸多难题,达到“高可靠性、故障零容忍”效果。
攻克氨泄漏监测新技术 织密冬奥安全防护网
  在“十三五”氨制冷科研成果基础上,研究团队结合国内500余套氨制冷装置全生命周期数据和运行经验,持续攻关新的在线监测和实时风险可视化预警技术,研发出遥测式可调谐二极管激光光谱(TDLAS)和超声波氨泄漏实时监测设备,构建了“氨制冷承压设备动态风险远程监控预警系统平台”,实现两大突破。
  一是氨泄漏实时监测设备达到了国际先进水平,实现了氨泄漏从点到面精准定位,完成ppm级高灵敏度、30m远距离、空间360度大范围实时监测,覆盖了氨制冷机房(人称氨“血液”供应的“心脏”)、赛道出发区、国家队训练馆等“雪游龙”氨泄漏高风险区域,弥补了场馆氨制冷运维系统无法快速精准辨识氨泄漏源的不足。
  二是动态风险远程监控预警系统平台融合了实时监测和现场赛事的多源数据,集成了三维场景设备风险实时智能诊断先进技术,实现了短时间(5s)内氨泄漏监测和风险评估,解决了设备实时风险难以评估和三维可视化展示预警的难题。平台作为场馆氨制冷系统承压设备重要监控系统,成为设备管理和人员应急维护的重要工具。
实现赛前现场应用 交出赛事安全满意答卷
  经过团队持续奋战,研究成果赶在雪车雪橇测试赛、世界杯赛事前顺利完成现场安装调试并开展测试应用,通过测试赛持续完善技术上的不足,为正式冬奥赛事安全运维积累了宝贵经验。
  在冬奥会正式赛事进行期间,研究团队的研究成果运行稳定,实现“零故障、零失误”连续平稳安全保障,多次快速准确辨识出场馆检修维护过程中氨浓度超限情况,将“看不见”的风险变为“看得见”的风险,达到了“准定位、快预警”的效果,得到现场运营方一致好评。研究成果也开了国内氨制冷系统风险在线快速感知与智能预警的先河,未来可推广应用于氨“产输储用”全产业链安全保障,带动国内氨制冷领域安全运维向智能化转变。
  中国特检院聚焦科技赋能,狠抓科技创新发展,通过“科技冬奥”专项,形成了涉及压力容器、压力管道、锅炉、电梯、客运索道等特种设备的多项新技术,保障了北京冬奥赛事期间关键场馆安全,完善了大型赛事下特种设备典型事故应急救援机制,彰显了科技创新水平,为特种设备的安全运行防控与监管提供了行业标杆,为“后奥运时期”的特种设备安全运行防控体系建设奠定了基础。

□特 检

 
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