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量的重要作用，對使用ZDO-53、ZDO-53-Ⅳ型熱偶真空計(jì)在離心四期工程真空測量時(shí)遇到的問題進(jìn)行分析，通過采取相應(yīng)措施，保證了真空測量工作順利進(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)；真空測量；問題分析；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，是通過真空儀表的測量來判斷的。真空測量項(xiàng)目主要包括：真空冷凍測量、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)測等。

目前，鈾濃縮離心工程的真空測量儀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)作為真空測量用表，其主要性能、參數(shù)見表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)作為真空測量用表，其主要性能、參數(shù)見表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)真空測量要求，需要通過現(xiàn)場實(shí)踐來發(fā)現(xiàn)問題，并有針對性的采取措施解決問題。

2 問題分析和采取措施

問題一：ZDO-53、ZDO-53-Ⅳ型熱偶真空計(jì)測量范圍：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)域的測量范疇。當(dāng)壓力高于999Pa時(shí)，真空計(jì)的壓力示值顯示過載。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，也不能用于主工藝設(shè)備壓力高于103Pa的真空測量。

采取措施：根據(jù)ZDO-53、ZDO-53-Ⅳ型熱偶真空計(jì)短量程測量范圍的局限性，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。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)備的冷凍測量，其測量結(jié)果應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求：△P≤0.133Pa/h。

問題二：ZDO-53、ZDO-53-Ⅳ型熱偶真空計(jì)的配套規(guī)管電纜線長短不一，長度分別為：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，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)的冷凍測量，應(yīng)將電纜線連接到區(qū)段11個(gè)或15個(gè)測量點(diǎn)的規(guī)管上，每根規(guī)管電纜線長度應(yīng)在25～30m，規(guī)管電纜線長度不能滿足工藝設(shè)備測量需要。

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

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

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

① 替換測量點(diǎn)測試檢驗(yàn)；

② 替換規(guī)管線測試檢驗(yàn)；

③ 替換規(guī)管測試檢驗(yàn)。

通過以上替換法測試，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)管線相序見表3。

3 使用方法

3.1 壓力測量

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)測量路數(shù)應(yīng)配套使用（真空計(jì)測量路數(shù)與規(guī)管編號(hào)一一對應(yīng)），連接真空計(jì)電源線。

測量時(shí)，打開熱偶真空計(jì)電源開關(guān)，即顯示真空度示值。用于壓力測量的規(guī)管及熱偶真空計(jì)連接方式見圖1。

3.2 冷凍測量

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，通過規(guī)管電纜線與ZDO-53-Ⅳ型熱偶真空計(jì)儀表連接。打開被檢設(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)間測量。

測量前，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。冷凍測量的U形管、規(guī)管及熱偶真空計(jì)連接方式見圖2。

4 效果評價(jià)

4.1 ZDO-53型熱偶真空計(jì)與無紙記錄儀在區(qū)段的壓力檢測對比情況

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)行壓力測量。熱偶真空計(jì)在真空干燥后的區(qū)段壓力測量與無紙記錄儀的壓力測量數(shù)值對比情況見表4。

通過對比發(fā)現(xiàn)熱偶真空計(jì)的壓力示值與無紙記錄儀的壓力示值相差20～30倍。對比情況說明無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)檢測對比情況

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)的測量精度高1個(gè)數(shù)量級(jí)。在區(qū)段壓力檢測以及主工藝系統(tǒng)冷凍測量可提高真空測量精度，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)段的壓力測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表5。從四個(gè)區(qū)段壓差對比情況可以看出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

通過對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)的真空測量，一是測量范圍寬廣；二是測量壓力示值穩(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.中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008。

[2] 真空設(shè)計(jì)手冊.國防工業(yè)出版社，1995。

（作者單位：蘭州鈾濃縮有限公司）