ICS 71.100.20
CCS
J 76
CCGA
中 国 工 业 气 体 工 业 协 会 团 体 标 准
T/CCGA 20008—2024
液氦生产系统安全技术规范
Safety technical specification for liquid helium production system
2024 - 04 - 09 发布
2024 - 05 - 31 实施
中国工业气体工业协会 发 布
T/CCGA 20008—2024
目
次
前言 ................................................................................. II
1 范围 ............................................................................... 1
2 规范性引用文件 ..................................................................... 1
3 术语和定义 ......................................................................... 1
4 基本技术要求 ....................................................................... 2
5 氦液化装置 ......................................................................... 3
6 液氦贮存 ........................................................................... 4
7 氦气排放 ........................................................................... 4
8 自动控制与检测分析 ................................................................. 4
参考文献 .............................................................................. 6
I
T/CCGA 20008—2024
前
言
本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国工业气体工业协会提出并归口。
本文件起草单位：北京中科富海低温科技有限公司、陕西秦风气体股份有限公司、四川蜀道装备科
技股份有限公司、中国工业气体工业协会、中国氦产业创新发展委员会。
本文件主要起草人：王广海、邵东方、徐鹏、洑春干、武文、饶伟、严肇博、曹卫华、刘廷超、马
忠。
II
T/CCGA 20008—2024
液氦生产系统安全技术规范
1 范围
本文件规定了液氦生产系统的基本技术要求、氦液化装置、液氦储存、氦气排放、自动控制与检测
分析系统。
本文件适用于新建、改建、扩建的高纯氦气液化生产系统。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，
仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本
文件。
GB/T 150.2 压力容器 第2部分：材料
GB/T 150.3 压力容器 第3部分：设计
GB/T 150.4 压力容器 第4部分：制造、检验和验收
GB/T 8175 设备及管道绝热设计导则
GB/T 24925 低温阀门技术条件
GB/T 31480 深冷容器用高真空多层绝热材料
GB/T 31481 深冷容器用材料与气体的相容性判定导则
GB 55037 建筑防火通用规范
TSG 21 固定式压力容器安全监察规程
T/CCGA 20004 低温冷箱设计和运行安全技术规范
T/CCGA 20015 液氦贮罐安全使用技术规范
T/CCGA 20016 液氦罐式集装箱安全使用技术规范
T/CCGA 20017 液氦杜瓦技术要求
T/CCGA 70003 氦
T/CCGA 90002 惰性气体或缺氧场所的危险
3 术语和定义
T/CCGA 20004界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
液氦生产系统 liquid helium production system
氦气供气系统、氦液化装置、固定式液氦贮存容器、液氦充装系统、自动控制系统、分析化验装置、
液氦制备用辅助装置、电气设施、管路附件等的总称。
3.2
氦气供气系统 gaseous helium supply system
原料高纯氦气储存及管路附件等的总称。
3.3
氦液化装置 helium liquefaction device
以气态高纯氦为原料实现氦液化的工艺装置，由循环氦气压缩机、氦气透平膨胀机、精密除油系统、
液氦冷箱、氦气缓冲罐、液氮储罐，以及连接设备间的各类管路、阀门、仪表等组成。
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3.4
液氦冷箱 liquid helium cold box
通过热力学过程不断地从氦气中取出热量，使氦气冷凝为液氦的低温绝热设备。液氦冷箱是一种真
空绝热容器，容器内部布置有低温换热器、低温吸附器、透平膨胀机、低温阀门等单元设备及管路、仪
表；液氦冷箱的夹层真空由真空泵来维持。
3.5
氦气缓冲罐 helium buffer tank
循环氦气储罐，工作压力小于循环氦气压缩机的最高工作压力，用于适应氦液化器工作过程中系统
氦气循环流量的变化。
3.6
控制系统 control system
用于液氦生产及液氦充装过程中过程参数的监控及自动控制，保证液氦生产及充装的稳定运行。
4 基本技术要求
4.1 一般规定
4.1.1 液氦生产系统平面布置应遵循安全生产、节约资源的原则，尽量按流程就近布置设备，应做到
功能划分明确，设备布置设置合理，有利于系统安全可靠运行。
4.1.2 液氦生产系统的氦液化装置、固定式液氦储罐和辅助装置等装置的配置，应根据原料氦规格、
液氦产量和氦液化工艺技术路线等确定。
4.1.3 氦气供气系统、氦液化装置和固定式液氦储罐等宜按流程集中设置，并满足设备检维修的要求。
4.1.4 液氦生产系统宜布置在通风良好的环境使用。
4.1.5 原料氦气应满足T/CCGA 70003的高纯氦指标要求。
4.1.6 液氦生产系统的压力容器应符合TSG 21、GB/T 150.2、GB/T 150.3、GB/T 150.4等相关规定。
4.1.7 对液氦系统中易产生振动的设备如循环氦气压缩机、氦气透平膨胀机、真空泵及其管道，应采
取防止共振措施。
4.1.8 氦气透平膨胀机入口应设置过滤器。
4.1.9 液氦生产系统的建（构）筑物的设计应符合GB 55037的规定。
4.2 液氦生产系统的设置
4.2.1 氦液化装置的循环氦气压缩机、精密除油系统、冷箱、固定式液氦储罐周围环境应通风良好。
4.2.2 固定式液氦储罐宜布置在冷箱附近，靠近冷箱液氦管道出口处，容器周围要留出分装液氦的
空间。
4.2.3 精密除油系统宜布置在循环氦气压缩机附近。
4.2.4 氦气缓冲罐宜布置在离精密除油系统较近的位置。
4.2.5 液氮储罐宜布置在离冷箱较近的位置。
4.2.6 液氦生产系统应根据工艺要求设置置换及放空管路。
4.3 管道、阀门及其附件
4.3.1 氦气管道及其附件宜采用BA级304或316不锈钢，管道之间及管道与附件之间宜采用焊接连接。
4.3.2 液氦管道及管道连接处，必要时应设置冷热补偿结构。
4.3.3 架空管道距地面高度不宜小于2.5m，且应设置必要的支撑。
4.3.4 低温管道应设置必要的防止管路系统超压的安全泄放措施。
4.3.5 系统中可能会出现低温或高温的管道表面需要有保温或隔热措施，防止人员伤害。
4.3.6 液氦输送管道的配置应符合下列要求：
a） 材料采用BA级304或316不锈钢；
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b） 应采用真空多层绝热方式保温，多层绝热材料的主要技术性能应符合GB/T 31480和GB/T 31481
的要求；
c） 管道内部应经过认真清洗和干燥处理，去除油脂、水分及机械杂质；
d） 管道连接宜采用焊接或Bayonet接头连接，管道接头应密封可靠；
e） 液氦输送管道应地上敷设且长度宜短，并应减少死区，连接处应做好绝热处理。
4.3.7 预冷用液氮输送管道的配置宜符合下列要求：
a） 材料采用BA级304或316不锈钢；
b） 宜采用真空多层绝热方式保温，多层绝热材料的主要技术性能应符合GB/T 31480和GB/T 31481
的要求，真空绝热管道连接宜采用焊接或Bayonet接头连接，管道接头应密封可靠；
c） 非真空绝热管道的绝热材料主要技术性能应符合GB/T 8175的要求；非真空绝热管道连接宜采
用焊接或法兰连接，管道接头应密封可靠；
d） 管道内部应经过认真清洗和干燥处理，去除油脂、水分及机械杂质；
e） 液氮输送管道应地上敷设且长度宜短，并应减少死区，连接处应做好绝热处理。
4.4 低温阀门
4.4.1 冷箱内的低温阀门应选用长杆低温阀，低温阀进出口采用焊接方式连接。其技术要求、试验方
法、检验规则等应符合GB/T 24925的相关规定。
4.4.2 冷箱外部管道的低温阀应按照低温阀的功能以及阀门所处位置确定阀门的绝热形式。
4.4.3 低温阀门应具有良好的密封性能，冷箱内的低温阀的外漏率宜≤1×10
-9Pa·m
3/s；冷箱外的低
温阀的外漏率宜≤1×10
-7Pa·m
3/s。
4.4.4 氦气低温阀门的内漏率宜≤1×10
-7Pa·m
3/s。
5 氦液化装置
5.1 一般规定
5.1.1 氦液化装置的工艺流程、设备及阀门选型应根据现场条件和生产规模确定。
5.1.2 氦液化装置的工艺流程设计应根据现场条件、能源消耗、生产规模等条件确定氦液化循环的预
冷方式，并设计相应的液氦冷箱及冷箱接口。采用液氮预冷工艺流程时，应配备液氮储罐，其容积宜满
足氦液化装置满负荷运行5～7天所需的液氮存量。
5.1.3 氦液化装置的工艺设备应按照工艺流程的顺序，根据现场条件合理布置。设备与设备、设备与
建（构）筑物构件之间的距离应满足生产操作、设备安装维修的要求。
5.1.4 循环氦气压缩机、精密除油系统、液氦冷箱等宜设置在建（构）筑物内，循环氦气压缩机应采
用减噪、减震措施，建筑物应通风良好，并应符合T/CCGA 90002的规定。
5.2 工艺设备配置
5.2.1 工艺设备一般由循环氦气压缩机、精密除油系统、氦气缓冲罐、液氮储罐、液氦冷箱等组成。
5.2.2 工艺设备参数应参照氦液化工艺流程及其技术要求、设备操作弹性、设备寿命及设备的使用效
率等因素确定。
5.2.3 循环氦气压缩机、透平膨胀机等的选择应根据工艺流程及设计参数确定。
5.2.4 循环氦气压缩机、透平膨胀机、真空泵等设备应选择效率高、运行性能稳定、噪声小、故障率
低且维修方便的产品。
5.2.5 循环氦气压缩机宜采用喷油润滑式螺杆压缩机或无油压缩机，循环氦气压缩机出口油含量不应
大于10×10
-6w/w。
5.2.6 循环氦气压缩机下游应配备精密除油系统，精密除油系统出口氦气油含量不宜大于10×10
-9w/w，
设计应考虑油的回收利用。
5.2.7 高压氦气进入冷箱的油含量不应大于10×10
-9w/w。
5.2.8 对液氦系统中易产生振动的机组、附属设备及其管道，应采取防止共振措施。
5.2.9 工艺设备、管道宜采用气压试验，系统的吹扫置换应采用露点不高于-40℃的无油、洁净的氮气
或空气。
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T/CCGA 20008—2024
5.2.10 液氦冷箱应符合T/CCGA 20004的要求，且宜采用真空冷箱。系统正常工作时，冷箱真空度宜小
于1×10
-2Pa。
5.2.11 液氦冷箱的绝热方式应采用真空多层绝热技术，冷箱容器内部的低温换热器、低温吸附器、膨
胀机、低温管道等低温部件应根据温度区间采用不同层数的绝热包扎材料包覆，多层绝热材料的主要技
术性能应符合GB/T 31480和GB/T 31481的要求。
5.2.12 液氦冷箱高压氦气入口管道应设置过滤精度不低于50μm的过滤器。
5.2.13 液氦冷箱的集成漏率宜不小于5×10
-8Pa·m
3/s。
6 液氦贮存
6.1 固定式液氦储罐应符合T/CCGA 20015的要求,其总容量应满足氦液化装置连续生产的要求，储存时
间不宜小于3天。
6.2 液氦杜瓦应符合T/CCGA 20017的要求，可布置在建（构）筑物内。
6.3 液氦罐式集装箱，应符合T/CCGA 20016的要求。
7 氦气排放
7.1 液氦生产系统应根据工艺要求设置放空阀、安全阀等。
7.2 氦液化装置氦气低温排放管不应朝向人员聚集位置，以防人员冻伤。
7.3 对于设有回收气囊的氦液化系统，所有氦气排放管线宜汇总复温后排放至气囊。
7.4 常温管道和低温管道的排放管宜分别设置。
7.5 氦气排放管宜采用不锈钢等金属材料，不应使用塑料管或橡皮管。
8 自动控制与检测分析
8.1 一般规定
8.1.1 测量仪表自动控制系统和检测分析系统的设置应根据液氦生产工艺和相关技术参数等要求，做
到经济合理、技术先进、功能完备、安全可靠。
8.1.2 控制系统的设置应考虑系统结构的标准化及人机接口的整体性，并应实现技术先进性、可互换
性、可维护性、可集中性的功能要求。
8.2 测量仪表
8.2.1 液氦生产系统中技术要求一致或类似的仪表宜采用同型号规格的仪表。
8.2.2 液氦生产系统宜采用远传仪表，远传仪表宜采用4mA～20mA的标准模拟信号或开关信号。
8.2.3 液氦冷箱中的温度传感器应选择温区范围较宽的产品，并且关键温度点应有备份。
8.2.4 固定式液氦储罐的液位连续测量宜采用超导液位计或差压液位计。
8.2.5 二次仪表的显示方式和功能应根据液氦生产工艺及控制系统的要求确定，当要求信号传输时,
可选择具有模拟信号输出功能或数字信号输出功能的仪表。
8.3 自动控制
8.3.1 液氦生产系统宜选用集散控制系统(DCS)或可编程序控制系统(PLC) 等数字控制系统，控制系统
的硬件、软件配置应与生产规模和控制要求相适应。
8.3.2 控制系统应按照易于与其他控制设备形成一个整体和易于扩充功能的原则选型，所选系统应稳
定、可靠。
8.3.3 所有的信号电缆有合理屏蔽层和捆绑方式以保证其信号传输不受任何温度和长度的影响，所有
的信号电缆保证合理的设备接地和噪声隔离。
8.3.4 控制系统中控制策略或者控制方法的确定应考虑控制对象特性、控制系统设备部件（包括检测
元件、变送器、控制仪表、执行器等）的特性、干扰形式以及要求的控制品质等因素。
8.3.5 集散控制系统和可编程序控制系统的供电应配备不间断电源，备用电源持续工作时间应不小于
30min。
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8.3.6 液氦生产系统所设的自动控制系统，需要时可按无人值守要求配置。
8.3.7 液氦生产系统应设有连锁停车，系统连锁时应切断氦气来源，同时关闭相关运行设备，且所有
设备应满足紧急停车的要求。
8.4 工艺控制
应按液氦生产工艺要求确定检测分析点，一般设在氦液化装置入口和液氦冷箱入口，检测要求如下：
a） 液氦装置入口 ,宜对氦气中的氮、水等杂质含量进行分析；
b） 液氦冷箱入口，宜对氦气中的氮、水、THC（总烃）、油等杂质含量进行分析。
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参 考 文 献
[1] 中国工业气体工业协会. 中国工业气体大全：第三册. 大连：大连理工大学出版社，2008.
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