CN106483433A - 一种用于超导磁体帕邢测试真空度动态平衡的控制系统 - Google Patents

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吴欢
宋云涛
杨忠慧
谢延玉
商明明
沈光
吴维越
陆坤
卫靖
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Abstract

本发明公开了一种用于超导磁体帕邢测试真空度动态平衡的控制系统，所述的真空机组与截止阀连接，截止阀与真空容器的抽气口连接；装有PID控制软件的计算机和电容真空规管连接，电容真空规管连接与电动蝶阀连接，装有PID控制软件的计算机与真空容器连接。本发明将电容真空规管、装有PID控制软件的计算机和电动蝶阀形成单一负反馈闭环控制回路，所述的电容真空规实时采集真空容器内真空度，并将其转换成电信号，将该电信号与预先输入的PID控制软件参数和真空度设定值进行比较，将所得控制信号反馈到电动蝶阀上，通过调节电动蝶阀阀门开口的大小来调节真空容器氦气进气量，确保真空容器在不同等级低气压状态下较长时间保持稳定。

Description

一种用于超导磁体帕邢测试真空度动态平衡的控制系统
技术领域
本发明涉及超导磁体测试方法技术领域，尤其涉及一种用于超导磁体帕邢测试真空度动态平衡的控制系统。
背景技术
帕邢定律是一种气体放电基本特性，描述的是气体间隙击穿电压与两电极间隙距离和气体气压之间非线性函数关系。
对于聚变装置中大型超导磁体系统而言，一旦真空系统出现破坏或故障，如氦气冷却管路破裂、真空容器泄露事故等，超导磁体将直接暴露在低真空氦气环境中，Paschen条件极易达到，所以位于高电位的超导磁体必须进行固体绝缘处理，以隔绝高低电位之间的放电通路。为了验证超导磁体绝缘的完整性，按照一般大型超导磁体绝缘性能检测要求，在超导磁体设计制造完成后，需对超导磁体绝缘进行相应的帕邢测试，即在不同等级低气体气压状态下，对超导磁体样件通入一定测试电压，检测超导磁体绝缘是否存在缺陷，其中，用于超导磁体帕邢测试的真空容器需稳定在1 Pa，10Pa和100Pa气压下较长时间。
对于真空容器内气体气压的保持一般采用静态保压的方式，即通过真空机组对封闭的真空容器进行抽真空，当其真空度达到测试要求值时，关闭真空机组，停止对真空容器抽真空，并维持真空容器内气体气压在一定时间内。该静态保压方式一般仅适用于维持高气压的维持，对于维持真空容器低气压而言，由于超导磁体绝缘材料和真空容器内壁自身存在一定的放气率，以及真空容器本身存在一定的漏率，所以传统的静态保压很难实现对帕邢测试真空容器低真空度长时间的维持。为此，设计一种维持真空容器真空度动态平衡的控制系统成为超导磁体帕邢测试的必要条件。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种用于超导磁体帕邢测试真空度动态平衡的控制系统。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于超导磁体帕邢测试真空度动态平衡的控制系统，包括有氦气罐、减压阀、精细针尖调节阀、电动蝶阀、电容真空规管、装有PID控制软件的计算机、真空容器、超导磁体、截止阀、真空机组、全量程复合真空规管和真空计，所述的减压阀与氦气罐连接，所述的精细针尖调节阀两端分别连接电动蝶阀和减压阀，所述的精细针尖调节阀能够配合电动蝶阀对真空容器氦气进气量进行精细调节，弥补了单电动蝶阀调节下氦气进气量波动较大的缺陷。所述的电动蝶阀连接真空容器，电动蝶阀安装于真空容器进气管道上，所述的真空机组与截止阀连接，截止阀与真空容器的抽气口连接；装有PID控制软件的计算机和电容真空规管连接，电容真空规管连接与电动蝶阀连接，装有PID控制软件的计算机与真空容器连接；所述的真空计与全量程复合真空规管连接，所述全量程复合真空规管通过法兰与真空容器连接，所述的超导磁体位于真空容器内部。所述的真空机组对真空容器进行抽真空，其中，对于不同等级真空度的维持，需选择搭配恰当的真空机组抽真空，进而保持真空容器真空度处于动态平衡状态下。
所述的真空机组包括一台分子泵、一台罗茨泵和一台机械泵。
所述的电容真空规管、装有PID控制软件的计算机和电动蝶阀形成单一负反馈闭环控制回路，所述电容真空规管实时采集真空容器的真空度，并将输出的电信号与预先输入的PID控制软件参数和真空度设定值进行比较，将所得控制信号反馈到真空容器上游电动蝶阀上，通过调节电动蝶阀阀门开口大小来调节真空容器氦气进气量。
所述的电容真空规管实时采集真空容器内腔真空度，为了配合所述的PID负反馈闭环控制系统正常工作，所述的电容真空规输出信号与其采集到的真空度成线性比例关系。
所述的真空容器的进气管道设置在真空容器顶部盖板上，真空容器的抽气口布置在真空容器底部。
本发明的优点是：本发明将电容真空规管、装有PID控制软件的计算机和电动蝶阀形成单一负反馈闭环控制回路，所述的电容真空规实时采集真空容器内真空度，并将其转换成电信号，将该电信号与预先输入的PID控制软件参数和真空度设定值进行比较，将所得控制信号反馈到电动蝶阀上，通过调节电动蝶阀阀门开口的大小来调节真空容器氦气进气量，确保真空容器在不同等级低气压状态下较长时间保持稳定，进而实现一种用于超导磁体帕邢测试真空度动态平衡的控制系统。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种用于超导磁体帕邢测试真空度动态平衡的控制系统，包括有氦气罐1、减压阀2、精细针尖调节阀3、电动蝶阀4、电容真空规管5、装有PID控制软件的计算机6、真空容器7、超导磁体8、截止阀9、真空机组10、全量程复合真空规管11和真空计12，所述的减压阀2与氦气罐1连接，所述的精细针尖调节阀3两端分别连接电动蝶阀4和减压阀2，所述的精细针尖调节阀3能够配合电动蝶阀4对真空容器7氦气进气量进行精细调节，弥补了单电动蝶阀4调节下氦气进气量波动较大的缺陷。所述的电动蝶阀4连接真空容器7，电动蝶阀4安装于真空容器7进气管道上，所述的真空机组10与截止阀9连接，截止阀9与真空容器7的抽气口连接；装有PID控制软件的计算机6和电容真空规管5连接，电容真空规管5连接与电动蝶阀4连接，装有PID控制软件的计算机6与真空容器7连接；所述的真空计12与全量程复合真空规管11连接，所述全量程复合真空规管11通过法兰与真空容器7连接，所述的超导磁体8位于真空容器7内部。所述的真空机组10对真空容器7进行抽真空，其中，对于不同等级真空度的维持，需选择搭配恰当的真空机组抽真空，进而保持真空容器真空度处于动态平衡状态下。
所述的真空机组10包括一台分子泵、一台罗茨泵和一台机械泵。
所述的电容真空规管5、装有PID控制软件的计算机6和电动蝶阀4形成单一负反馈闭环控制回路，所述电容真空规管5实时采集真空容器7的真空度，并将输出的电信号与预先输入的PID控制软件参数和真空度设定值进行比较，将所得控制信号反馈到真空容器7上游电动蝶阀4上，通过调节电动蝶阀4阀门开口大小来调节真空容器氦气进气量。
所述的电容真空规管5实时采集真空容器内腔真空度，为了配合所述的PID负反馈闭环控制系统正常工作，所述的电容真空规管5输出信号与其采集到的真空度成线性比例关系。
所述的真空容器7的进气管道设置在真空容器7顶部盖板上，真空容器7的抽气口布置在真空容器7底部。
本发明具体实施步骤如下：
对于超导磁体真空容器三种状态下真空度动态平衡维持顺序依次顺序是1Pa、10Pa和100Pa。
检查所述氦气罐氦气量是否充足。设置PID 控制软件参数和真空度值。将装有PID控制软件的计算机和电容真空规都连接到电动蝶阀上。打开真空机组与真空容器之间截止阀，启动真空机组对真空容器抽真空，对于不同的真空度维持，需选择搭配恰当的真空机组抽真空。对于1Pa真空度动态平衡控制，开启分子泵、罗茨泵和机械泵；对于10Pa真空度动态平衡控制，开启罗茨泵和机械泵；对于100Pa真空度仅开启机械泵即可。对于维持真空容器真空度1Pa的维持。首先开启分子泵、罗茨泵和机械泵，将真空容器真空度抽到0.1Pa或以下，在不关闭真空机组的状态下，开启氦气罐并调节减压阀直到出口压力稳定在一定值。调节所述的精细针尖调节阀配合电动蝶阀对氦气进气量进行微调，对真空容器进气口氦气流量进行微调直至真空容器真空度达到1Pa。并维持较长时间。
以此类推，确保真空容器真空度在10Pa和100Pa状态下维持较长时间。

Claims (5)

1.一种用于超导磁体帕邢测试真空度动态平衡的控制系统，其特征在于：包括有氦气罐、减压阀、精细针尖调节阀、电动蝶阀、电容真空规管、装有PID控制软件的计算机、真空容器、超导磁体、截止阀、真空机组、全量程复合真空规管和真空计，所述的减压阀与氦气罐连接，所述的精细针尖调节阀两端分别连接电动蝶阀和减压阀，所述的电动蝶阀连接真空容器，电动蝶阀安装于真空容器进气管道上，所述的真空机组与截止阀连接，截止阀与真空容器的抽气口连接；装有PID控制软件的计算机和电容真空规管连接，电容真空规管连接与电动蝶阀连接，装有PID控制软件的计算机与真空容器连接；所述的真空计与全量程复合真空规管连接，所述全量程复合真空规管通过法兰与真空容器连接，所述的超导磁体位于真空容器内部。
2.根据权利要求1所述的一种用于超导磁体帕邢测试真空度动态平衡的控制系统，其特征在于：所述的真空机组包括一台分子泵、一台罗茨泵和一台机械泵。
3.根据权利要求1所述的一种用于超导磁体帕邢测试真空度动态平衡的控制系统，其特征在于：所述的电容真空规管、装有PID控制软件的计算机和电动蝶阀形成单一负反馈闭环控制回路，所述电容真空规管实时采集真空容器的真空度，并将输出的电信号与预先输入的PID控制软件参数和真空度设定值进行比较，将所得控制信号反馈到真空容器上游电动蝶阀上，通过调节电动蝶阀阀门开口大小来调节真空容器氦气进气量。
4.根据权利要求3所述的一种用于超导磁体帕邢测试真空度动态平衡的控制系统，其特征在于：所述的电容真空规管实时采集真空容器内腔真空度，为了配合所述的PID负反馈闭环控制系统正常工作，所述的电容真空规输出信号与其采集到的真空度成线性比例关系。
5.根据权利要求1所述的一种用于超导磁体帕邢测试真空度动态平衡的控制系统，其特征在于：所述的真空容器的进气管道设置在真空容器顶部盖板上，真空容器的抽气口布置在真空容器底部。
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