CN102721518A

CN102721518A - 超大容积系统抽真空试验方法及辅助装置

Info

Publication number: CN102721518A
Application number: CN2012102151098A
Authority: CN
Inventors: 黄金祥; 石教澜; 杨汉斌; 易昶; 潘伍覃; 莫芝林
Original assignee: Wuhan Yiye Steel Structure Co Ltd
Current assignee: Wuhan Yiye Steel Structure Co Ltd
Priority date: 2012-06-27
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2012-10-10

Abstract

本发明提供一种针对大容积真空系统采用分单元先局部后整体，每个单元系统分步进行，在常温下实现对大容积真空系统进行抽真空的方法及辅助装置。包括有如下的步骤：针对大容积真空系统采用分单元先局部后整体，每个单元系统分两步进行，第一步：利用大型抽湿机预先对系统去湿，使系统达到干燥极限值，停止抽湿；第二步：连接真空泵组进行抽真空，分单元合格后再进行整体抽真空。本发明可在常温下实现对大容积真空系统进行抽真空，使系统内水份和吸附的空气降到最低,可避免一次性整体抽真空不利于检漏排漏，易造成抽真空失败的情况,提高了整体抽真空的效果和成功机率。

Description

超大容积系统抽真空试验方法及辅助装置

技术领域

本发明涉及一种对大容积系统或超大容积系统进行抽真空试验的方法及辅助装置。

背景技术

航空航天空气动力研究领域，需对大型真空系统（主要由大容积储罐、管道和真空阀门组成）进行抽真空试验，一般需抽到10Pa或更低，来检验系统的真空密封性。大容积系统容积达到1000m³到25000 m³，对大容积系统抽真空的方法不同于普通的小型容器,由于大容积容器系统材料与气体接触面积大,管口直径大,达2000mm以上,密封难度高。影响大容积系统抽真空的两个主要因素：放气和漏气。前者称为“虚漏”，它通常由于材料本身的吸附作用引起的，材料与空气接触后，会吸附大量的气体和水份。容器系统内开始抽气后，随着系统内部气体越来越稀薄，暴露于真空下的各种材料(主要表现为钢板)构件的内表面就将把原来在大气压下所吸附的气体解析出来，即放气。由于储罐和管道内壁面积大，因此大容积真空系统内壁吸附的气体将对抽真空尤其在初期起到一定的负作用,会大大延长实际抽真空所需的时间。后者称为“实漏”，如果系统本身或各连接处存在漏孔，将导致气体能从高压侧进入系统低压内部而无法抽到目标真空度。出现实漏必须检漏查出漏气源，进行补漏后，才能抽真空。

通常待抽真空系统都是100m³以下的小容积系统,对于小容积系统抽真空，传统方法是采用整体加热的方法，使系统维持在一定的高温度（不低于水的沸点100℃，通常在200℃左右），使系统内部水份充分气化，同时将小容积系统连接真空泵进行抽真空。而对于1000m³到25000 m³的超大容积真空系统，显然无法采用传统的整体加热过程中进行抽真空的工艺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述存在的不足，提供一种针对大容积真空系统采用分单元先局部后整体，每个单元系统分步进行，在常温下实现对大容积真空系统进行抽真空的方法及辅助装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

超大容积系统抽真空试验方法，其特征在于，包括有如下的步骤：

首先根据大容器系统由大型储罐、管道和真空阀门组成的特点，利用管路上的真空阀门，将容器系统隔开划分为V₁、V₂、V₃……等若干个单元，使得每个单元之间都可以利用真空阀门做到完全隔离.

利用抽湿机预先对每个单元去湿，使系统达到干燥极限值，停止抽湿。

将各单元与真空泵组相连，打开其中一个单元与真空泵机组连接的阀门，启动真空泵机组，开始抽真空。

将该单元抽真空试验分为若干个阶段进行:即常压到500 Pa（A）； 500 Pa（A）到200 Pa（A）；200 Pa（A）到100 Pa（A）；100 Pa（A）到10 Pa（A）……一直到目标真空度。对每个停点采用静压升值法判断容器系统漏气情况,如果查出漏气,应处理合格后,再进行下一个更高停止点的抽真空。

当该单元抽到到达目标真空度时，即达到试验压力，关闭系统与机组的真空阀门，关闭机组停止抽真空并按要求保压一定的时间后缓慢恢复到常压。

针对每一个单元重复进行上述步骤，直至所有单元都能达到目标真空度并保压一定的时间。

各单元分别抽真空合格后，打开系统所有连接的真空阀门，再对容器系统整体进行抽真空试验，试验方法、步骤和判断依据同各单元抽真空试验方法相同。

超大容积系统抽真空试验抽湿装置，包括有抽湿机和电加热器，其中，所述的电加热器安装在容器系统的进气口上，所述的抽湿机一端通过导气流软管与容器系统的出气口连通，另一端通过导气流软管直接连接在电加热器上，并与容器系统的进气口保持贯通，使得抽湿机、电加热器和容器系统组成完整的循环气路。

在上述方案中，所述的电加热器为管状结构，其外面为金属壳，上下端面均设置有法兰，电加热器内部沿管道一周均匀设置有电加热棒，电加热器外壁上设置有连接电加热棒的电插头。

在上述方案中，所述的电加热棒的安装结构为一段固定在电加热器管道内壁，另一端指向电加热器管道中心线，电加热棒的数目至少为4个。

在上述方案中，所述的电加热棒每2个一对，连接一个电插头。

真空试验过程中，应监测环境温度，试验时环境温度不低于15℃，并考虑温度对试验的影响。由于系统内压强减小,内部残留的水分的沸点降的很低,因此在室温的时候水分就沸腾,由于沸腾汽化吸热,吸取了大量的热,外部罐壁温度有所降低。因此，通过开启真空机组的台数来控制抽真空速度不宜过快,并利用环境热量传递使容器系统不出现急剧降温现象。

真空试验时，观测人员通过目测或借助观测仪随时观测受压部件有无变形。如果出现变形等异常情况，应立即停止试验并采用有效措施处理。

容器系统V₁经抽气到达每一个阶段时，作为一个停止检查点，关闭机组与单元系统V₁的真空阀门，再关闭机组停止抽真空。系统保压60分钟，观测真空压力计数是否稳定，每隔约10分钟记录一次压力值。同时记录每个压力数值时的所对应的环境温度t₁、t₂……t_n，根据气体理想状态方程PV=nRT，对实际数值对应的t₁、t₂……t_n试验温度的压力进行修正，将不同温度下的压力值修正到t₁时，描绘压力——时间曲线，根据静压升值法根判断是否漏气及分析原因。

如果漏率不超过最大允许值,进行下一步阶段真空试验，直到抽到目标真空度，并按要求保压一定的时间。

本发明取得的有益效果：

1、通过预先对大容积系统采用大型抽湿机去湿和电加热器辅助装置产生的热气流循环的方法，使系统内水份和吸附的空气降到最低；

2、通过利用系统管路上的真空阀门，将容器系统隔开划分为V₁、V₂、V₃……等若干个单元，对每个单元先分别进行抽湿和真空试验，各单元均合格后再进行整体抽真空。这样可避免一次性整体抽真空不利于检漏排漏，易造成抽真空失败的情况；

3、采用压力递进分段抽真空，并设停点进行检查的方式，有效地查明影响系统抽真空的因素并针对性地排除；

4、采用分单元分步骤进行的方法：先分单元，对每个单元抽湿后，再进行抽真空。最后整体抽真空，提高了整体抽真空的的成功机率。

附图说明

图1 为本发明实施例超大容积系统真空组成示意图

图2 为本发明实施例抽湿机结构图

图3 为本发明实施例抽湿机中的点加热器结构图

图4 为本发明实施例的电加热器内部结构俯视图

图中：1-抽湿机；2-电加热器；3-导气流软管；4-容器系统；5-法兰；6-电插头；

7-电加热棒；8-金属壳；9-进气口；10-出气口；11-大型储罐；12-管道；13-真空阀门；

14-真空泵组。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明作进一步的说明：

如图1所示的超大容积系统抽真空试验方法，包括有如下的安装步骤：

由于大容积真空系统抽真空完成一次时间较长,本发明方法将采用分单元进行抽真空的方法。即根据大容器系统由大型储罐、管道和阀门组成的特点，利用管路上的真空阀门，将容器系统隔开划分为V₁、V₂、V₃……等若干个单元，对每个单元先分别进行抽真空试验，各单元均合格后再进行整体抽真空。这样可避免一性整体试验不利于检漏排漏，易造成抽真空失败的情况。

通过抽湿机连接系统单元的进口和出口，为了有效进行去湿，在系统单元的进口处连接了一种电加热辅助装置，对进气口的气体进行电加热升温，通过抽湿机产生的气流将热气吹进系统（系统内部温度可达到60到80℃），有利于加快系统单元内的去湿速度。当其系统内部空气湿度降到极限值20%至15%。然后停止抽湿，断开抽湿机与容器系统的连接。再将系统连接到真空泵组上，进行抽真空。

以下以单元V₁为例，介绍抽真空步聚：

1、首先关闭V₁单元与其它单元连接的真空阀门，对单元V₁干燥处理后，将系统与真空泵组相连。打开V₁真空系统与真空泵机组连接的阀门，启动真空泵机组，开始抽真空。

2、真空试验过程中，应监测环境温度，试验时环境温度不低于15℃，并考虑温度对试验的影响。由于系统内压强减小,内部残留的水分的沸点降的很低,因此在室温的时候水分就沸腾,由于沸腾汽化吸热,吸取了大量的热,外部罐壁温度有所降低。因此，通过开启真空机组的台数来控制抽真空速度不宜过快,并利用环境热量传递使容器系统不出现急剧降温现象。

3、真空试验时，观测人员通过目测或借助观测仪随时观测受压部件有无变形。如果出现变形等异常情况，应立即停止试验并采用有效措施处理。

4、将每个容器系统单元试验分为若干个阶段进行:即常压到500 Pa（A）； 500 Pa（A）到200 Pa（A）；200 Pa（A）到100 Pa（A）；100 Pa（A）到10 Pa（A）……一直到目标真空值。对每个停点采用静压升值法判断容器系统漏气情况,如果查出漏气,应处理合格后,再进行下一个更高停止点的抽真空。

5、容器系统V₁经抽气到达每一个停止点时，关闭机组与单元系统V₁的真空阀门，再关闭机组停止抽真空。系统保压60分钟，观测真空压力计数是否稳定，每隔约10分钟记录一次压力值。同时记录每个压力数值时的所对应的环境温度t₁、t₂……t_n，根据气体理想状态方程PV=nRT，对实际数值对应的t₁、t₂……t_n试验温度的压力进行修正，将不同温度下的压力值修正到t₁时，描绘压力——时间曲线，根据静压升值法根判断是否漏气及分析原因。

6、如果漏率不超过最大允许值,进行下一步阶段真空试验。

7、当系统抽到目标真空度时，即达到试验压力，关闭系统与机组的阀门，关闭机组停止抽真空试验，并按要求保压一定的时间。

8、依次对V₁、V₂、V_3. ……各单元分阶段抽真空合格后，再对容器系统整体V进行抽真空试验，试验方法、步骤和判断依据同各单元抽真空试验方法相同。

如图2图3图4所示的超大容积系统抽真空试验抽湿装置，包括有抽湿机1和电加热器2，其中，所述的电加热器2安装在容器系统4的进气口9上，所述的抽湿机1一端通过导气流软管3与容器系统4的出气口10连通，另一端通过导气流软管3直接连接在电加热器2上，并与容器系统4的进气口9保持贯通，使得抽湿机1、电加热器2和容器系统4组成完整的循环气路。

如图2图3所示的电加热器2为管状结构，其外面为金属壳8直径大小和导气流软管3一样，上下端面均设置有法兰，电加热器2内部沿管道一周均匀设置有电加热棒7，电加热器2外壁上设置有连接电加热棒7的电插头6。所述的电加热棒7的安装结构为一段固定在电加热器2管道内壁，另一端指向电加热器2管道中心线，电加热棒7的数目为4个，电加热棒7每2个一对，各连接一个电插头6。

为了使热量充分进入系统，电加热器2安装时，尽可能地靠近容器系统4的进气口9处。通过抽湿产生的气流，使电加热器2的热量吹进容器系统4内。系统内的气体温度通过电加热棒7的数量和功率来控制。

以上所述，仅是该发明的较佳实施例而已，并非对发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化和修饰，均仍属于本发明的范围内。

Claims

1.超大容积系统抽真空试验方法，其特征在于，包括有如下的步骤：

首先根据大容器系统由大型储罐、管道和真空阀门组成的特点，利用管路上的真空阀门，将容器系统隔开划分为V₁、V₂、V₃……等若干个单元，使得每个单元之间都可以利用真空阀门做到完全隔离；

利用抽湿机预先对每个单元去湿，使系统达到干燥极限值，停止抽湿；

将各单元与真空泵组相连，打开其中一个单元单元与真空泵机组连接的阀门，启动真空泵机组，开始抽真空；

将该单元抽真空试验分为若干个阶段进行:即常压到500 Pa（A）； 500 Pa（A）到200 Pa（A）；200 Pa（A）到100 Pa（A）；100 Pa（A）到10 Pa（A）……一直到目标真空度；

对每个停点采用静压升值法判断容器系统漏气情况,如果查出漏气,应处理合格后,再进行下一个更高停止点的抽真空；

当该单元抽到目标真空度时，即达到试验压力，关闭系统与机组的真空阀门，关闭机组停止抽真空并按要求保压一定的时间后缓慢恢复到常压；

针对每一个单元重复进行上述步骤，直至所有单元都达到目标真空度并保压一定的时间；

2.超大容积系统抽真空试验抽湿装置，其特征在于：包括有抽湿机和电加热器，其中，所述的电加热器安装在容器系统的进气口上，所述的抽湿机一端通过导气流软管与容器系统的出气口连通，另一端通过导气流软管直接连接在电加热器上，并与容器系统的进气口保持贯通，使得抽湿机、电加热器和容器系统组成完整的循环气路。

3.如权利要求2所述的超大容积系统抽真空试验抽湿装置，其特征在于：所述的电加热器为管状结构，其外面为金属壳，上下端面均设置有法兰，电加热器内部沿管道一周均匀设置有电加热棒，电加热器外壁上设置有连接电加热棒的电插头。

4.如权利要求3所述的超大容积系统抽真空试验抽湿装置，其特征在于：所述的电加热棒的安装结构为一段固定在电加热器管道内壁，另一端指向电加热器管道中心线，电加热棒的数目至少为4个。

5.如权利要求4所述的超大容积系统抽真空试验抽湿装置，其特征在于：所述的电加热棒每2个一对，连接一个电插头。