鈾濃縮建設工程ZDO—53型熱偶真空計應用總結

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型熱偶真空計在離心四期工程真空測量時遇到的問題進行分析，通過采取相應措施，保證了真空測量工作順利進行，同時也為不同類型熱偶真空計在鈾濃縮離心工程安裝中的應用提供了借鑒和指導作用。

關鍵詞：離心工程；熱偶真空計；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需要滿足高精度、高真空度、高清潔度的要求，才能確保經濟和安全持續運行，才能生產出合格的鈾濃縮產品。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。真空測量項目主要包括：真空冷凍測量、工藝設備進行破空和抽空時的壓力檢查、區段密封性試驗合格后的定期壓力監測等。

目前，鈾濃縮離心工程的真空測量儀表均采用熱偶真空計。熱偶真空計是利用氣體在不同壓強下熱傳導能力隨之變化的原理測量氣體壓強（習慣稱壓力）的。熱偶真空計與之配套的熱偶真空規管（以下簡稱規管）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型熱偶真空計作為真空測量用表，其主要性能、參數見表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作為真空測量用表，其主要性能、參數見表2。

由表1和表2熱偶真空計性能、參數表可看出，兩種類型儀表的工作方式、測量范圍和配套規管等存在很大區別，如何使ZDO-53、ZDO-53-Ⅳ型熱偶真空計得到很好應用，滿足工藝系統真空測量要求，需要通過現場實踐來發現問題，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型熱偶真空計測量范圍：9.99×102～1.0×10-2Pa，屬于定流式熱偶真空計，適用于中真空區域的測量范疇。當壓力高于999Pa時，真空計的壓力示值顯示過載。在此條件下，該真空計不能用于主工藝設備進行破空或抽空時的壓力監測，也不能用于主工藝設備壓力高于103Pa的真空測量。

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

a）將其用于區段真空密封性試驗的壓力檢測。按照規范要求，阻尼器注油后的區段以及真空干燥后的區段應每隔2h進行一次壓力測量，并保持區段壓力不大于26.7Pa。

b）將其用于主工藝設備的冷凍測量，其測量結果應符合標準要求：△P≤0.133Pa/h。

問題二：ZDO-53、ZDO-53-Ⅳ型熱偶真空計的配套規管電纜線長短不一，長度分別為：5m、15m、18m、22m和26m不等。ZDO-53型熱偶真空計用于區段的壓力監測，按區段真空密封性試驗要求，應將熱偶真空計安裝在距離抽空點最遠的閥門上。為此，需要規管電纜線30～40m。而ZDO-53-Ⅳ型熱偶真空計用于區段密封性試驗的冷凍測量，應將電纜線連接到區段11個或15個測量點的規管上，每根規管電纜線長度應在25～30m，規管電纜線長度不能滿足工藝設備測量需要。

采取措施：外購并制作長度為30m和40m規管四芯電纜線，保證區段的壓力監測；同時對原規管線長度進行整合拼接為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.或壓力異常等錯誤信號。

采取措施：用替換法測試真空計、規管和規管電纜線是否存在問題，在熱偶真空計的4路測量點進行如下測試檢驗：

① 替換測量點測試檢驗；

② 替換規管線測試檢驗；

③ 替換規管測試檢驗。

通過以上替換法測試，發現兩種型號熱偶真空計的規管電纜線相序卻是不一樣的，熱偶真空計與規管線相序見表3。

3 使用方法

3.1 壓力測量

將ZDO-53型熱偶真空規管垂直安裝于被檢設備上，用電纜線將規管與熱偶真空計相連，規管與真空計測量路數應配套使用（真空計測量路數與規管編號一一對應），連接真空計電源線。

測量時，打開熱偶真空計電源開關，即顯示真空度示值。用于壓力測量的規管及熱偶真空計連接方式見圖1。

3.2 冷凍測量

將U形管的一端連接被檢設備，另一端連接熱偶真空規管，通過規管電纜線與ZDO-53-Ⅳ型熱偶真空計儀表連接。打開被檢設備與U形管的連接閥門，平衡被檢設備與U形管內壓力，按規定時間測量。

測量前，關閉被檢設備與U形管的連接閥門，用液氮冷凍U形管，根據U形管冷凍后的壓力，判斷被檢設備的真空密封性是否符合標準要求。冷凍測量的U形管、規管及熱偶真空計連接方式見圖2。

4 效果評價

4.1 ZDO-53型熱偶真空計與無紙記錄儀在區段的壓力檢測對比情況

阻尼器注油后和機組真空干燥后按規定區段壓力應不大于26.7Pa，每隔2h進行壓力測量。熱偶真空計在真空干燥后的區段壓力測量與無紙記錄儀的壓力測量數值對比情況見表4。

通過對比發現熱偶真空計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段的真實壓力，ZDO-53型熱偶真空計能準確反映區段壓力。

4.2 ZDO-53型熱偶真空計與ZDO-54M型熱偶真空計檢測對比情況

當壓力低于10Pa以下時，ZDO-53型熱偶真空計比ZDO-54M型熱偶真空計的測量精度高1個數量級。在區段壓力檢測以及主工藝系統冷凍測量可提高真空測量精度，有效保證工藝系統真空密封性的質量。

例如：22機組B、C、D、E區段的壓力測量數據統計見表5。從四個區段壓差對比情況可以看出B區段壓力上升速度是其它區段壓力值的兩倍左右。最終經真空檢漏確定：22機組B區段第1截斷組有漏。

5 結束語

通過對ZDO-53、ZDO-53-Ⅳ型熱偶真空計在離心四期工程安裝中的應用和存在問題的分析，在采取相應措施后，實現了定流式熱偶真空計同樣滿足鈾濃縮工程主工藝系統真空測量的需要，完成了主輔工藝系統真空試驗任務，取得較好的經濟效益。

但鑒于定流式熱偶真空計在使用中出現的問題，以及定流式與定溫式熱偶真空計的使用比較，可以確定的是定溫式熱偶真空計比定流式熱偶真空計更適用于鈾濃縮離心工程主工藝系統的真空測量，一是測量范圍寬廣；二是測量壓力示值穩定、可靠。因此，建議今后采用定溫式熱偶真空計替代定流式熱偶真空計。

參考文獻

[1] 真空技術標準匯編.中國標準出版社，2008。

[2] 真空設計手冊.國防工業出版社，1995。

（作者單位：蘭州鈾濃縮有限公司）