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特别的爱给特别的你 ——中国特检院为北京冬奥会氢能装备及关键区特种设备安全提供有效技术保障纪实

2022-3-2 10:46:45

        火点燃,“氢”舞飞扬。这里有中国特检人上百个日夜奋力攻关的身影。


        比赛打响,实力护航。这里有中国特检人无数次测试保障万无一失的决心。


        北京2022年冬奥会向全世界广泛传播了科技奥运、绿色奥运的理念,中国特检人也用自己的科技实力和研究成果为这场冰雪盛事贡献了自己的力量。

        特检力量“燃”起来


        2月4日晚,北京冬奥会开幕式上,备受世界瞩目的奥运火炬,以前所未有的方式被点燃,向世界传达了中国坚持绿色低碳发展的理念。


        北京冬奥会贯彻“绿色奥运”核心理念,氢能产品得到广泛应用。为了更好地给冬奥会氢能装备运行安全提供技术支持,中国特种设备检测研究院(以下简称中国特检院)专门成立了冬奥氢能装备安全检测测试小组(以下简称测试小组)。


        回想起当时接到北京冬奥组委的测试任务后既激动又倍感压力的情形,测试小组工作人员段志祥依然记忆犹新。“本届冬奥会手持火炬首次采用了氢气作为燃料。其供氧系统主要由铝内胆碳纤维全缠绕气瓶和瓶阀组成,为保障使用过程的安全,气瓶和瓶阀必须经过系统性测试。但是,火炬气瓶的容积小、压力大,瓶阀结构复杂,与常规气瓶和阀门有很大差别,且均为首次制造,测试工作困难重重。尤其是首批气瓶和阀门的测试需要在确定任务后3天内完成并出具报告,更给测试工作增加了新的挑战。”段志祥说。


        责任重于泰山。测试小组有关负责人紧急部署、迅速行动,经与北京冬奥组委和相关企业充分沟通协调后,先后攻克复杂转接头设计加工、气瓶测试方案制定以及试验装置参数调试等难题,经过100多个日夜的努力奋战,共完成30余只气瓶和20余只阀门的型式试验,以及1000余只火炬气瓶和阀门的第三方检测,并对火炬的安全使用提供了专业建议。


        氢能出行,是北京冬奥会的绿色实践之一。氢燃料电池汽车高压储氢气瓶的压力达到70MPa、容积超过了100L,为国内首次开发同类产品。如何在高压、临氢等极端测试工况下开展检测工作?测试小组成员积极探索,先后对疲劳试验、火烧试验等装置进行升级改造,使气瓶测试工作安全有序进行,为氢燃料电池汽车顺利投入冬奥会运行提供了重要保障。加氢站为氢燃料电池汽车提供氢气储存和加注,是保障冬奥期间“氢能出行”的核心环节。为保障加氢站安全运行,中国特检院完成了加氢站及氢能运输装备典型失效案例梳理与统计分析研究,建立了加氢站典型承压设备风险评估方法。研究成果不仅应用于冬奥管区加氢站的风险评估与风险监测,目前也已在国内多地加氢站储氢设备基于风险的检验中开展应用。


        氢气如何实现安全运输?长管拖车作为冬奥会期间制氢厂和加氢站氢气运输的唯一运输设备,是保障冬奥期间氢气稳定供应的核心装备。“为保障运氢长管拖车安全运行,中国特检院突破运行过程动态数据高精度、高可靠性、低功耗传输等关键技术,研发了集氢气泄漏、压力、温度等关键数据实时监测装置,实现高灵敏度氢气泄漏探测(精度1ppm)、压力监测等功能,用户可借助该设备实现24小时自动值守和实时监测。”测试小组工作人员李桐说。同时,在分析长管拖车典型事故案例和试验数据的基础上,针对压力、泄漏等关键失效要素和风险早期状态因子,中国特检院建立了系统化的动态监测和预警方法。该系统为运氢长管拖车高压系统戴上了个性化的“智能手环”,让车辆运行安全状态更直观透明。

        硬核技术亮出来


        2月8日,在北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台决赛中,中国运动员谷爱凌摘金。安装在首钢滑雪大跳台斜行电梯上的电梯智能监控综合管理系统,为赛场斜行电梯的安全运行提供了有效支撑,也见证了这一历史时刻。


        2月10日,国家雪车雪橇中心场馆进入赛事密集期,氨制冷系统承压设备动态风险远程监控预警平台持续为场馆提供安全运维服务和支撑外围团队监管应急,为保障冬奥赛事期间场馆氨制冷系统正常运行和人员安全提供了有效支撑。


        2月10日,单板滑雪和自由式滑雪比赛在云顶滑雪公园继续进行,客运索道监测与健康诊断云平台持续为赛事举办提供科技助力。


        800余台电梯、50多条客运索道、20台制冷用压力容器、384公里燃气供热压力管道、12台锅炉……冬奥关键区内五大类特种设备的安全时刻牵动着中国特检人的心。而冬奥特种设备安全监测与应急平台系统、客运索道监测与健康诊断云服务平台、冬奥关键区电梯智能监控系统、低压力低排量燃气与供热管道安全监测系统、工业锅炉运行状态在线监测及预警系统、氨制冷系统承压设备动态风险远程监控预警平台六大系统平台的研发应用及“硬核”保障,正是特检人交出的最好答卷。


        “平台系统实现了两地三赛区特种设备综合动态风险评估约7000余次(每10分钟进行一次评估),冬奥会进行期间所有纳入监测范围的特种设备预警信息均为低风险,运行状态良好,为北京2022年冬奥会的成功举办提供了必要的保障。”中国特检院冬奥关键区特种设备安全运行保障技术项目负责人徐彤说。


        在科技变革日新月异的创新时代,特种设备安全事业也必须瞄准前沿乘势而上。此次研发的电梯智能监控系统,利用电梯物联网技术,通过前端传感器及云存储服务器,实现了电梯运行情况动态监测和风险预警,并对冬奥各赛区应用示范电梯的运行状态进行实时展示及综合管理。“它还解决了低温冰雪等严寒复杂环境带来的电梯运行安全风险,完成了冬奥赛区电梯安全评价与应急预警体系‘高负荷’‘高时效’的挑战,展现了我国电梯智能监控和安全管理的技术实力。”项目联系人翟建明说。


        科技成果无处不在。在压力管道运行状态监测与泄漏检监测中,项目团队研发了埋地燃气管道和供热管道集外部环境、腐蚀状态和泄漏定位分布式一体化监测设备,为关键区域压力管道的安全运行提供了重要的技术支撑;在工业锅炉运行状态监测中,研制形成了工业锅炉在线监测及预警系统,实现了对可能存在的主要风险的实时监测与预警;在对氨制冷压力容器的安全状态监测中,自主研发的TDLAS和超声波氨泄漏监测装备、氨制冷系统承压设备泄漏监测和动态风险远程监控及预警系统,实现氨泄漏风险源快速定位、辨识、风险评估及预警;客运索道高效巡检装置及钢丝绳在线监测系统,解决了严苛环境下客运索道在线监测与健康诊断的问题,实现了客运索道运行参数监测、钢丝绳监测等参数的实时在线监测功能……


        正如徐彤所言,此次在包括中国特检院在内的十多个产学研用科技攻关团队的共同努力下,科技冬奥项目建立了在重大活动、赛事中所特有的特种设备安全防控新模式,完善了大型赛事下特种设备典型事故应急救援机制,为特种设备的安全运行防控与监管树立了行业标杆。项目的执行提升了在特种设备运行状态检监测、安全评价及智慧监管等方面的科技水平,推动了城市民生设施安全跨学科、跨领域的技术融合,可在冬奥赛后进一步拓展应用。


        北京冬奥会已落下帷幕,但特检人仍在征途。

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