Одним из ключевых факторов, влияющих на эффективность работы криогенных резервуаров, является герметичность вакуумной изоляции. Вакуумная изоляция — это технология, которая используется для снижения теплопередачи через стенки криогенного контейнера. Вакуум создается путем удаления воздуха из пространства между стенками контейнера. Это позволяет снизить теплопередачу через стенки контейнера за счет отсутствия теплопроводности воздуха.
Однако, чтобы вакуумная изоляция была эффективной, необходимо обеспечить ее герметичность. Если вакуумная изоляция нарушена, то тепло начинает передаваться через стенки резервуара, что может привести к повышению температуры жидкого газа и его испарению.
Поэтому необходимо регулярно контролировать герметичность вакуумной изоляции криогенных контейнеров. Это можно сделать с помощью специальных приборов, которые позволяют измерять уровень вакуума внутри контейнера. Если уровень вакуума снижается, то это может означать нарушение герметичности вакуумной изоляции и требовать ее ремонта.
Кроме того, необходимо проводить регулярное вакуумирование криогенных резервуара. Это позволяет удалить из пространства между стенками контейнера любые газы и пары, которые могут привести к нарушению герметичности вакуумной изоляции.
Технологическая карта работ выглядит следующим образом:
1) Исполнитель и заказчик изготавливают присоединительную оснастку в соответствии с информацией о вакуумном фланце.
2) Исполнитель доставляет оборудование на территорию Заказчика.
3) Исполнитель производит подключение откачной вакуумной системы к объему изоляции контейнера. Подключаются датчики давления и гелиевый течеискатель.
4) Производится вакуумирование узла с датчиком давления. Далее насос перекрывается и открывается клапан на вакуумную изоляционную емкость. Производится замер давления в изоляционной емкости.
5) С помощью системы вакуумных насосов производится вакуумирование контура изоляции до давления, позволяющего проводить испытания на герметичность.
6) Оператор проводит калибровку течеискателя и подготовку к процессу контроля герметичности.
7) Процесс обнаружения дефектов начинается с обдува гелием внешней поверхности изделия.
Исполнитель распыляет гелий в окрестности сварных швов и других контролируемых соединений. В результате перепада давления гелий проникает через имеющийся сквозной дефект, улавливается и индицируется анализатором течеискателя. При увеличении сигнала течеискателя над пороговым значением оператор отмечает места, где сигнал максимален, и фиксирует их. Оператор выявляет течи или устанавливает их отсутствие. Таким образом будут обнаружены течи с внешней стороны сосуда.
8) На следующем этапе исполнитель подает гелий во внутреннюю часть резервуара (рабочий объем). В случае наличия утечки во внутреннем сосуде, на экране течеискателя при этом появится сигнал с индикацией потока течи.
9) После проведения исследования оператор закрывает клапан, сохраняя остаточный вакуум в изоляционной емкости. Не гарантируется сохранение вакуума при наличии течей.
10) Исполнитель подключает откачной вакуумный пост для вакуумирования объема и откачивает объем в пределах времени, согласованного Заказчиком. Фиксируется достигнутый предельный вакуум в области изоляции. Исполнитель закрывает клапан, сохраняя остаточный вакуум в изоляционной емкости.
11) Отключается вакуумная и испытательная аппаратура.
Таблица – Сведения по оборудованию
СВЕДЕНИЯ О ПРИМЕНЯЕМЫХ СРЕДСТВАХ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ
N п/п |
Наименование, тип |
Поставщик |
Модификация |
Рабочий диапазон |
Порядок калибровки |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
1 |
Течеискатель масс-спектрометрический гелиевый ZQJ-Vactron |
ООО ВАКТРОН |
ZQJ-Vactron-3200 |
5∙10-13 – 1∙10-2 Па∙м3/с |
Калибровка по внешней поверенной гелиевой течи |
СВЕДЕНИЯ О ПРИМЕНЯЕМЫХ СРЕДСТВАХ КАЛИБРОВКИ
N п/п |
Наименование, тип |
Серийный номер |
Поток течи |
Страна |
Пределы допускаемой относительной погрешности измерений от показания |
Дата и срок действия документа или отметка о техническом состоянии |
|
1 |
2 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
1 |
Мера потока (течь гелиевая) |
1950 |
4,62.10-9 Па.м3/с |
Россия |
±15% |
10.08.2023 |
09.08.2024 |
N п/п |
Наименование, тип |
Изготовитель |
Серийный номер |
Начальное и предельное давление |
Быстрота откачки |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
|
|
|
|
1 |
Насос турбомолекулярный TURBOVAC 90i |
Leybold, Германия |
31002153602 |
100 – 8∙10-6 Па |
324 м3/ч |
2 |
Мембранный вакуумный насос DAU-20D с улучшенным предельным давлением |
ULVAC, Япония |
1900027 |
Атмосферное – 200 Па |
20 л/мин |
N п/п |
Наименование, тип |
Изготовитель |
Серийный номер |
Рабочий диапазон |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
|
|
|
1 |
Вакуумметр Мерадат-ВИТ19ИТ2 |
ООО Системы контроля, Россия |
VD16607366 |
1·10-5 до 500 Па |
РЕЗУЛЬТАТЫ КОНТРОЛЯ
Таблица – Результаты проверки герметичности
№ измерения |
Идентификация объекта контроля |
Поток течи объекта контроля измеренный на течеискателе |
Изображение |
1 |
Вакуумный насосный блок. Клапан. |
1.10-11 Па.м3/с |
|
Таблица – Результаты вакуумирования
№ измерения |
Идентификация объекта контроля |
Результат |
Изображение |
1 |
Вакуумный насосный блок. Вакуумная изоляция |
7,8.10-3 Па |
|
Заключение
Повышение давления складывается из процессов дегазации и наличия микронатеканий. При периодической разгерметизации дегазация с внутренних поверхностей может составлять значительную часть вклада в повышение давления. Следует проводить вакуумирование изоляционной емкости с целью минимизации дегазации с внутренних поверхностей. Следует проводить периодическое вакуумирование изоляции всех криогенных контейнеров раз в шесть месяцев или чаще, включая измерение начального и достигнутого давления для обеспечения непрерывной работоспособности изоляции. Для вакуумирования предлагается использовать компактные откачный вакуумные посты. Для выхода на высокий вакуум требуется откачка с применением турбомолекулярных насосов.
Таким образом, контроль герметичности вакуумной изоляции и регулярное вакуумирование криогенных контейнеров являются ключевыми факторами для обеспечения эффективной работы этих устройств.
Одной из услуг, которая позволяет понимать реальное давление в различных системах в реальных условиях, является прецизионное измерение давления. Эта услуга предоставляется аттестованной лабораторией ВАКТРОН, которая используют поверенные и внесенные в реестр средств измерений датчики давления.