鈾濃縮建設(shè)工程ZDO—53型熱偶真空計(jì)應(yīng)用總結(jié)

李睿 廖永貞 陳明虎

摘要：本文介紹了鈾濃縮離心工程真空測(cè)量的重要作用，對(duì)使用ZDO-53、ZDO-53-Ⅳ型熱偶真空計(jì)在離心四期工程真空測(cè)量時(shí)遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析，通過(guò)采取相應(yīng)措施，保證了真空測(cè)量工作順利進(jìn)行，同時(shí)也為不同類型熱偶真空計(jì)在鈾濃縮離心工程安裝中的應(yīng)用提供了借鑒和指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：離心工程；熱偶真空計(jì)；真空測(cè)量；問(wèn)題分析；措施

1 引言

鈾濃縮離心工程主輔工藝系統(tǒng)需要滿足高精度、高真空度、高清潔度的要求，才能確保經(jīng)濟(jì)和安全持續(xù)運(yùn)行，才能生產(chǎn)出合格的鈾濃縮產(chǎn)品。其中的高真空度是否符合要求，是通過(guò)真空儀表的測(cè)量來(lái)判斷的。真空測(cè)量項(xiàng)目主要包括：真空冷凍測(cè)量、工藝設(shè)備進(jìn)行破空和抽空時(shí)的壓力檢查、區(qū)段密封性試驗(yàn)合格后的定期壓力監(jiān)測(cè)等。

目前，鈾濃縮離心工程的真空測(cè)量?jī)x表均采用熱偶真空計(jì)。熱偶真空計(jì)是利用氣體在不同壓強(qiáng)下熱傳導(dǎo)能力隨之變化的原理測(cè)量氣體壓強(qiáng)（習(xí)慣稱壓力）的。熱偶真空計(jì)與之配套的熱偶真空規(guī)管（以下簡(jiǎn)稱規(guī)管）由加熱絲和熱偶絲組成。

鈾濃縮一期、二期和三期工程安裝中，ZDO-54M型熱偶真空計(jì)作為真空測(cè)量用表，其主要性能、參數(shù)見(jiàn)表1。

鈾濃縮離心四期工程安裝中，選用ZDO-53、ZDO-53-Ⅳ型定流式熱偶真空計(jì)作為真空測(cè)量用表，其主要性能、參數(shù)見(jiàn)表2。

由表1和表2熱偶真空計(jì)性能、參數(shù)表可看出，兩種類型儀表的工作方式、測(cè)量范圍和配套規(guī)管等存在很大區(qū)別，如何使ZDO-53、ZDO-53-Ⅳ型熱偶真空計(jì)得到很好應(yīng)用，滿足工藝系統(tǒng)真空測(cè)量要求，需要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐來(lái)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并有針對(duì)性的采取措施解決問(wèn)題。

2 問(wèn)題分析和采取措施

問(wèn)題一：ZDO-53、ZDO-53-Ⅳ型熱偶真空計(jì)測(cè)量范圍：9.99×102～1.0×10-2Pa，屬于定流式熱偶真空計(jì)，適用于中真空區(qū)域的測(cè)量范疇。當(dāng)壓力高于999Pa時(shí)，真空計(jì)的壓力示值顯示過(guò)載。在此條件下，該真空計(jì)不能用于主工藝設(shè)備進(jìn)行破空或抽空時(shí)的壓力監(jiān)測(cè)，也不能用于主工藝設(shè)備壓力高于103Pa的真空測(cè)量。

采取措施：根據(jù)ZDO-53、ZDO-53-Ⅳ型熱偶真空計(jì)短量程測(cè)量范圍的局限性，將該熱偶真空計(jì)按以下兩種用途使用。

a）將其用于區(qū)段真空密封性試驗(yàn)的壓力檢測(cè)。按照規(guī)范要求，阻尼器注油后的區(qū)段以及真空干燥后的區(qū)段應(yīng)每隔2h進(jìn)行一次壓力測(cè)量，并保持區(qū)段壓力不大于26.7Pa。

b）將其用于主工藝設(shè)備的冷凍測(cè)量，其測(cè)量結(jié)果應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求：△P≤0.133Pa/h。

問(wèn)題二：ZDO-53、ZDO-53-Ⅳ型熱偶真空計(jì)的配套規(guī)管電纜線長(zhǎng)短不一，長(zhǎng)度分別為：5m、15m、18m、22m和26m不等。ZDO-53型熱偶真空計(jì)用于區(qū)段的壓力監(jiān)測(cè)，按區(qū)段真空密封性試驗(yàn)要求，應(yīng)將熱偶真空計(jì)安裝在距離抽空點(diǎn)最遠(yuǎn)的閥門上。為此，需要規(guī)管電纜線30～40m。而ZDO-53-Ⅳ型熱偶真空計(jì)用于區(qū)段密封性試驗(yàn)的冷凍測(cè)量，應(yīng)將電纜線連接到區(qū)段11個(gè)或15個(gè)測(cè)量點(diǎn)的規(guī)管上，每根規(guī)管電纜線長(zhǎng)度應(yīng)在25～30m，規(guī)管電纜線長(zhǎng)度不能滿足工藝設(shè)備測(cè)量需要。

采取措施：外購(gòu)并制作長(zhǎng)度為30m和40m規(guī)管四芯電纜線，保證區(qū)段的壓力監(jiān)測(cè)；同時(shí)對(duì)原規(guī)管線長(zhǎng)度進(jìn)行整合拼接為25m和30m，以滿足冷凍測(cè)量用線的需要。

問(wèn)題三：ZDO-53型熱偶真空計(jì)在首次使用過(guò)程中，儀表測(cè)量值顯示9.9.9.或壓力異常等錯(cuò)誤信號(hào)。

采取措施：用替換法測(cè)試真空計(jì)、規(guī)管和規(guī)管電纜線是否存在問(wèn)題，在熱偶真空計(jì)的4路測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行如下測(cè)試檢驗(yàn)：

① 替換測(cè)量點(diǎn)測(cè)試檢驗(yàn)；

② 替換規(guī)管線測(cè)試檢驗(yàn)；

③ 替換規(guī)管測(cè)試檢驗(yàn)。

通過(guò)以上替換法測(cè)試，發(fā)現(xiàn)兩種型號(hào)熱偶真空計(jì)的規(guī)管電纜線相序卻是不一樣的，熱偶真空計(jì)與規(guī)管線相序見(jiàn)表3。

3 使用方法

3.1 壓力測(cè)量

將ZDO-53型熱偶真空規(guī)管垂直安裝于被檢設(shè)備上，用電纜線將規(guī)管與熱偶真空計(jì)相連，規(guī)管與真空計(jì)測(cè)量路數(shù)應(yīng)配套使用（真空計(jì)測(cè)量路數(shù)與規(guī)管編號(hào)一一對(duì)應(yīng)），連接真空計(jì)電源線。

測(cè)量時(shí)，打開(kāi)熱偶真空計(jì)電源開(kāi)關(guān)，即顯示真空度示值。用于壓力測(cè)量的規(guī)管及熱偶真空計(jì)連接方式見(jiàn)圖1。

3.2 冷凍測(cè)量

將U形管的一端連接被檢設(shè)備，另一端連接熱偶真空規(guī)管，通過(guò)規(guī)管電纜線與ZDO-53-Ⅳ型熱偶真空計(jì)儀表連接。打開(kāi)被檢設(shè)備與U形管的連接閥門，平衡被檢設(shè)備與U形管內(nèi)壓力，按規(guī)定時(shí)間測(cè)量。

測(cè)量前，關(guān)閉被檢設(shè)備與U形管的連接閥門，用液氮冷凍U形管，根據(jù)U形管冷凍后的壓力，判斷被檢設(shè)備的真空密封性是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。冷凍測(cè)量的U形管、規(guī)管及熱偶真空計(jì)連接方式見(jiàn)圖2。

4 效果評(píng)價(jià)

4.1 ZDO-53型熱偶真空計(jì)與無(wú)紙記錄儀在區(qū)段的壓力檢測(cè)對(duì)比情況

阻尼器注油后和機(jī)組真空干燥后按規(guī)定區(qū)段壓力應(yīng)不大于26.7Pa，每隔2h進(jìn)行壓力測(cè)量。熱偶真空計(jì)在真空干燥后的區(qū)段壓力測(cè)量與無(wú)紙記錄儀的壓力測(cè)量數(shù)值對(duì)比情況見(jiàn)表4。

通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)熱偶真空計(jì)的壓力示值與無(wú)紙記錄儀的壓力示值相差20～30倍。對(duì)比情況說(shuō)明無(wú)紙記錄儀的壓力示值不能反映區(qū)段的真實(shí)壓力，ZDO-53型熱偶真空計(jì)能準(zhǔn)確反映區(qū)段壓力。

4.2 ZDO-53型熱偶真空計(jì)與ZDO-54M型熱偶真空計(jì)檢測(cè)對(duì)比情況

當(dāng)壓力低于10Pa以下時(shí)，ZDO-53型熱偶真空計(jì)比ZDO-54M型熱偶真空計(jì)的測(cè)量精度高1個(gè)數(shù)量級(jí)。在區(qū)段壓力檢測(cè)以及主工藝系統(tǒng)冷凍測(cè)量可提高真空測(cè)量精度，有效保證工藝系統(tǒng)真空密封性的質(zhì)量。

例如：22機(jī)組B、C、D、E區(qū)段的壓力測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表5。從四個(gè)區(qū)段壓差對(duì)比情況可以看出B區(qū)段壓力上升速度是其它區(qū)段壓力值的兩倍左右。最終經(jīng)真空檢漏確定：22機(jī)組B區(qū)段第1截?cái)嘟M有漏。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)ZDO-53、ZDO-53-Ⅳ型熱偶真空計(jì)在離心四期工程安裝中的應(yīng)用和存在問(wèn)題的分析，在采取相應(yīng)措施后，實(shí)現(xiàn)了定流式熱偶真空計(jì)同樣滿足鈾濃縮工程主工藝系統(tǒng)真空測(cè)量的需要，完成了主輔工藝系統(tǒng)真空試驗(yàn)任務(wù)，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

但鑒于定流式熱偶真空計(jì)在使用中出現(xiàn)的問(wèn)題，以及定流式與定溫式熱偶真空計(jì)的使用比較，可以確定的是定溫式熱偶真空計(jì)比定流式熱偶真空計(jì)更適用于鈾濃縮離心工程主工藝系統(tǒng)的真空測(cè)量，一是測(cè)量范圍寬廣；二是測(cè)量壓力示值穩(wěn)定、可靠。因此，建議今后采用定溫式熱偶真空計(jì)替代定流式熱偶真空計(jì)。

參考文獻(xiàn)

[1] 真空技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匯編.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008。

[2] 真空設(shè)計(jì)手冊(cè).國(guó)防工業(yè)出版社，1995。

（作者單位：蘭州鈾濃縮有限公司）