铀浓缩建设工程ZDO-53型热偶真空计应用总结

李睿 廖永贞 陈明虎

【摘  要】本文介绍了铀浓缩离心工程真空测量的重要作用，对使用ZDO-53、ZDO-53-Ⅳ型热偶真空计在离心四期工程真空测量时遇到的问题进行分析，通过采取相应措施，保证了真空测量工作顺利进行，同时也为不同类型热偶真空计在铀浓缩离心工程安装中的应用提供了借鉴和指导作用。

【关键词】离心工程;热偶真空计;真空测量;问题分析;措施

1 引言

铀浓缩离心工程主辅工艺系统需要满足高精度、高真空度、高清洁度的要求，才能确保经济和安全持续运行，才能生产出合格的铀浓缩产品。其中的高真空度是否符合要求，是通过真空仪表的测量来判断的。真空测量项目主要包括：真空冷冻测量、工艺设备进行破空和抽空时的压力检查、区段密封性试验合格后的定期压力监测等。

目前，铀浓缩离心工程的真空测量仪表均采用热偶真空计。热偶真空计是利用气体在不同压强下热传导能力随之变化的原理测量气体压强（习惯称压力）的。热偶真空计与之配套的热偶真空规管（以下简称规管）由加热丝和热偶丝组成。

铀浓缩一期、二期和三期工程安装中，ZDO-54M型热偶真空计作为真空测量用表，其主要性能、参数见表1。

铀浓缩离心四期工程安装中，选用ZDO-53、ZDO-53-Ⅳ型定流式热偶真空计作为真空测量用表，其主要性能、参数见表2。

由表1和表2热偶真空计性能、参数表可看出，两种类型仪表的工作方式、测量范围和配套规管等存在很大区别，如何使ZDO-53、ZDO-53-Ⅳ型热偶真空计得到很好应用，满足工艺系统真空测量要求，需要通过现场实践来发现问题，并有针对性的采取措施解决问题。

2 问题分析和采取措施

问题一：ZDO-53、ZDO-53-Ⅳ型热偶真空计测量范围：9.99×102～1.0×10-2Pa，属于定流式热偶真空计，适用于中真空区域的测量范畴。当压力高于999Pa时，真空计的压力示值显示过载。在此条件下，该真空计不能用于主工艺设备进行破空或抽空时的压力监测，也不能用于主工艺设备压力高于103Pa的真空测量。

采取措施：根据ZDO-53、ZDO-53-Ⅳ型热偶真空计短量程测量范围的局限性，将该热偶真空计按以下两种用途使用。

a）将其用于区段真空密封性试验的压力检测。按照规范要求，阻尼器注油后的区段以及真空干燥后的区段应每隔2h进行一次压力测量，并保持区段压力不大于26.7Pa。

b）将其用于主工艺设备的冷冻测量，其测量结果应符合标准要求：△P≤0.133Pa/h。

问题二：ZDO-53、ZDO-53-Ⅳ型热偶真空计的配套规管电缆线长短不一，长度分别为：5m、15m、18m、22m和26m不等。ZDO-53型热偶真空计用于区段的压力监测，按区段真空密封性试验要求，应将热偶真空计安装在距离抽空点最远的阀门上。为此，需要规管电缆线30～40m。而ZDO-53-Ⅳ型热偶真空计用于区段密封性试验的冷冻测量，应将电缆线连接到区段11个或15个测量点的规管上，每根规管电缆线长度应在25～30m，规管电缆线长度不能满足工艺设备测量需要。

采取措施：外购并制作长度为30m和40m规管四芯电缆线，保证区段的压力监测;同时对原规管线长度进行整合拼接为25m和30m，以满足冷冻测量用线的需要。

问题三：ZDO-53型热偶真空计在首次使用过程中，仪表测量值显示9.9.9.或压力异常等错误信号。

采取措施：用替换法测试真空计、规管和规管电缆线是否存在问题，在热偶真空计的4路测量点进行如下测试检验：

① 替换测量点测试检验;

② 替换规管线测试检验;

③ 替换规管测试检验。

通过以上替换法测试，发现两种型号热偶真空计的规管电缆线相序却是不一样的，热偶真空计与规管线相序见表3。

3 使用方法

3.1 压力测量

将ZDO-53型热偶真空规管垂直安装于被检设备上，用电缆线将规管与热偶真空计相连，规管与真空计测量路数应配套使用（真空计测量路数与规管编号一一对应），连接真空计电源线。

测量时，打开热偶真空计电源开关，即显示真空度示值。用于压力测量的规管及热偶真空计连接方式见图1。

3.2 冷冻测量

将U形管的一端连接被检设备，另一端连接热偶真空规管，通过规管电缆线与ZDO-53-Ⅳ型热偶真空计仪表连接。打开被检设备与U形管的连接阀门，平衡被检设备与U形管内压力，按规定时间测量。

测量前，关闭被检设备与U形管的连接阀门，用液氮冷冻U形管，根据U形管冷冻后的压力，判断被检设备的真空密封性是否符合标准要求。冷冻测量的U形管、规管及热偶真空计连接方式见图2。

4 效果评价

4.1 ZDO-53型热偶真空计与无纸记录仪在区段的压力检测对比情况

阻尼器注油后和机组真空干燥后按规定区段压力应不大于26.7Pa，每隔2h进行压力测量。热偶真空计在真空干燥后的区段压力测量与无纸记录仪的压力测量数值对比情况见表4。

通过对比发现热偶真空计的压力示值与无纸记录仪的压力示值相差20～30倍。对比情况说明无纸记录仪的压力示值不能反映区段的真实压力，ZDO-53型热偶真空计能准确反映区段压力。

4.2 ZDO-53型热偶真空计与ZDO-54M型热偶真空计检测对比情况

当压力低于10Pa以下时，ZDO-53型热偶真空计比ZDO-54M型热偶真空计的测量精度高1个数量级。在区段压力检测以及主工艺系统冷冻测量可提高真空测量精度，有效保证工艺系统真空密封性的质量。

例如：22机组B、C、D、E区段的压力测量数据统计见表5。从四个区段压差对比情况可以看出B区段压力上升速度是其它区段压力值的两倍左右。最终经真空检漏确定：22机组B区段第1截断组有漏。

5 结束语

通过对ZDO-53、ZDO-53-Ⅳ型热偶真空计在离心四期工程安装中的应用和存在问题的分析，在采取相应措施后，实现了定流式热偶真空计同样满足铀浓缩工程主工艺系统真空测量的需要，完成了主辅工艺系统真空试验任务，取得较好的经济效益。

但鉴于定流式热偶真空计在使用中出现的问题，以及定流式與定温式热偶真空计的使用比较，可以确定的是定温式热偶真空计比定流式热偶真空计更适用于铀浓缩离心工程主工艺系统的真空测量，一是测量范围宽广;二是测量压力示值稳定、可靠。因此，建议今后采用定温式热偶真空计替代定流式热偶真空计。

参考文献：

[1] 真空技术标准汇编.中国标准出版社，2008。

[2] 真空设计手册.国防工业出版社，1995。

（作者单位：兰州铀浓缩有限公司）