CN110392479B - 一种加速器的能量自动锻炼方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种加速器的能量自动锻炼方法及系统，通过实时测量的高压分压电流值、加速管电流值、负载总流值等信号计算出放电离子流值，该值和加速器真空度值一起参与判断是否符合能量提升条件，符合条件并能稳定维持一能量保持时间后自动提升一个能量锻炼步伐，直至锻炼到终止能量并在该能量段保持一段时间后完成自动能量锻炼过程；所述系统包括：参数设定模块、升压模块、信号测量模块、过程判断模块、故障检测报警模块、能量保持模块。通过上述方式，本发明使加速器能量锻炼能更有条不紊的进行，有利于在能量锻炼过程中对设备器件的保护，避免人为误操作引起的冲击对设备的破坏性损伤。

Description

一种加速器的能量自动锻炼方法及系统
技术领域
本发明涉及辐照加速器技术领域，特别是涉及一种加速器的能量自动锻炼方法及系统。
背景技术
电子加速器是一种使用人工方法使电子在真空中受磁场力控制、电场力加速而达到高能量的电磁装置，其被加速粒子是电子。其广泛应用于社会生活中的各个领域。工业辐照加速器是指建于工业企业内，主要用于辐照各种材料、参与化学反应和进行灭菌消毒等工业生产过程的加速器装置。而其中工业用辐照加速器中市场占比最大的类型是高频高压型电子加速器。
高频高压型电子加速器属于静电加速器的一种，其本身的结构特性决定了想要达到额定的出束能量是需要经过一定时间的锻炼的，锻炼的方面主要为加速管和高压发生器耐压的锻炼，加速管的耐压锻炼可以通过真空度的变化来判断，高压发生器的耐压锻炼可以通过放电离子流的大小来判断。以往的能量锻炼是靠有经验的操作员通过真空度仪表读数值及各种电流信号采集值来判断是否能提升能量锻炼点，达到终止锻炼能量后维持一段时间来确认能量已经锻炼到位了。但是人工锻炼存在人为误操作隐患，另外人工锻炼随意性比较大，容易引发锻炼事故，严重时可能使器件损坏。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种加速器的能量自动锻炼方法及系统，替代人工锻炼方法，解决采用人工锻炼所存在的上述缺陷。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种加速器的能量自动锻炼方法，包括如下步骤：
(1)设定加速器能量自动锻炼运行相关参数，所述相关参数包括起始能量值、终止能量值、真空度上限值、放电离子流阈值、能量锻炼调节步伐、过程能量保持时间、终止能量保持时间；
(2)自动锻炼开始，对加速器进行升压，使加速器升压至起始锻炼点能量；
(3)确认步骤(2)加速器的起始锻炼点能量与步骤(1)设定的起始能量值是否匹配，确认匹配后加速器继续升压；
(4)继续升压过程中，实时将加速器的当前能量值与步骤(1)设定的终止能量值进行对比分析，判断当前能量值是否小于终止能量值，如果不是，保持当前能量值达到步骤(1)设定的终止能量保持时间后，自动锻炼完成，如果是，继续判断当前能量值是否达到步骤(1)设定的过程能量保持时间，如果不是则参数不做调整，维持该能量点锻炼状态，如果是则将当前能量值增加上能量锻炼调节步伐，重新设定锻炼点能量值，并重复执行步骤(2)、(3)、(4)，直至升压至步骤(1)设定的终止能量值，完成加速器能量自动锻炼。
在本发明一个较佳实施例中，步骤(2)、(4)中，加速器升压过程中，实时测量加速器的真空度值、负载总流值、高压分压电流值、加速管分压电流值，并根据所述负载总流值、高压分压电流值、加速管分压电流值计算得出放电离子流值，然后分别将真空度值与步骤(1)中的真空度上限值、放电离子流值与步骤(1)中放电离子流阈值进行对比分析，判断是否满足升压条件，当满足升压条件时持续升压，当不满足升压条件时自动锻炼停止。
在本发明一个较佳实施例中，加速器升压过程中，当真空度值小于步骤(1)中的真空度上限值且放电离子流值小于步骤(1)中放电离子流阈值时满足升压条件。
在本发明一个较佳实施例中，加速器升压过程中，当真空度值大于步骤(1)设定的真空度上限值时，保护停机同时发出报警信息。
在本发明一个较佳实施例中，在升压过程中，当由负载总流值、高压分压电流值、加速管分压电流值计算得出的放电离子流值大于步骤(1)设定的放电离子流阈值时，发出报警信息并停止升压。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种加速器的能量自动锻炼系统，包括：
参数设定模块，用于设定加速器能量自动锻炼运行相关参数；
升压模块，用于控制信号输出使加速器能量输出达到设定能量值；
信号测量模块，用于实时获取升压过程中加速器的相关信号值，所述相关信号值包括真空度值、高压分压电流值、加速管电流值、负载总流值；
过程判断模块，用于能量提升过程控制并判断相关信号值是否符合能量提升条件；
故障检测报警模块，用于对加速器运行相关的故障检测及报警输出；
能量保持模块，用于加速器能量提升至设定能量值后保持一段时间，完成加速器能量自动锻炼。
在本发明一个较佳实施例中，所述负载总流值、高压分压电流值、加速管电流值用于计算出放电离子流值，由过程判断模块对所述放电离子流值和真空度值进行判断是否符合能量提升条件；当符合能量提升条件时，升压模块持续升压；不符合能量提升条件时，升压模块停止升压，自动锻炼停止。
在本发明一个较佳实施例中，所述加速器运行相关的故障检测包括：打火检测、过流检测、过压检测、超温报警、安全联锁检测。
本发明的有益效果是：本发明通过实时测量升压过程中加速器的真空度值、高压分压电流值、加速管电流值、负载总流值，并由所述高压分压电流值、加速管电流值、负载总流值实时计算得出放电离子流值；将该放电离子流值与真空度值一起进行判断是否符合能量提升条件，符合条件并能稳定维持一能量保持时间后自动提升一个能量锻炼步伐，直至锻炼到终止能量并在该能量段保持一段时间后完成自动能量锻炼过程。
同时提供能够实现该能量自动锻炼方法的系统，通过系统各模块相互配合作用实现能量自动锻炼，该方法及系统使加速器能量锻炼能更有条不紊的进行，有利于在能量锻炼过程中对设备器件的保护，避免人为误操作引起的冲击对设备的破坏性损伤。
附图说明
图1是本发明加速器的能量自动锻炼方法流程图
图2是本发明加速器的能量自动锻炼系统构成；
图3是图2所示的参数设定模块的控制界面；
图4是加速器主电路电流回路构成；
附图中各部件的标记如下：1、硅堆，2、高压分压电阻，3、加速管，4、加速管分压电阻。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参考图1，本发明实施例包括：
一种加速器的能量自动锻炼方法，包括如下步骤：
(1)设定加速器能量自动锻炼运行相关参数，所述相关参数包括起始能量值、终止能量值、真空度上限值、放电离子流阈值、能量锻炼调节步伐、过程能量保持时间、终止能量保持时间；
(2)自动锻炼开始，对加速器进行升压，使加速器升压至起始锻炼点能量值；其中，升压过程中，实时测量加速器的真空度值、负载总流值、高压分压电流值、加速管分压电流值，并根据所述负载总流值、高压分压电流值、加速管分压电流值计算得出放电离子流值，然后分别将真空度值与步骤(1)中的真空度上限值、放电离子流值与步骤(1)中放电离子流阈值进行对比分析，判断是否满足升压条件，当满足升压条件时持续升压至起始锻炼点起始能量值，当不满足升压条件时自动锻炼停止；
(3)确认步骤(2)加速器的起始锻炼点能量值与步骤(1)设定的起始能量值是否匹配，确认匹配后加速器继续升压；
(4)继续升压过程中，实时将加速器的当前能量值与步骤(1)设定的终止能量值进行对比分析，并判断当前能量值是否小于终止能量值，如果不是，保持当前能量值达到步骤(1)设定的终止能量保持时间后，自动锻炼完成，如果是，继续判断当前能量值是否达到步骤(1)设定的过程能量保持时间，如果不是则参数不做调整，维持该能量点锻炼状态，如果是则将当前能量值增加上能量锻炼调节步伐，重新设定锻炼点能量值，并重复执行步骤(2)、(3)、(4)，直至升至压步骤(1)设定的终止能量值，完成加速器能量自动锻炼。
其中步骤(4)持续升压过程中，也如步骤(2)所述的实时测量加速器的真空度值、负载总流值、高压分压电流值、加速管分压电流值，并判断是否满足升压条件，当满足升压条件时持续升压直至终止能量值，当不满足升压条件时自动锻炼停止。
继续参考图2，本发明加速器的能量自动锻炼方法可基于加速器的能量自动锻炼系统自动执行，所述加速器的能量自动锻炼系统包括：
参数设定模块，用于设定加速器能量自动锻炼运行相关参数；
升压模块，用于控制信号输出使加速器能量输出达到设定能量值；
信号测量模块，用于实时获取升压过程中加速器的相关信号值，所述相关信号值包括真空度值、高压分压电流值、加速管电流值、负载总流值；
过程判断模块，用于能量提升过程控制并判断相关信号值是否符合能量提升条件；
故障检测报警模块，用于对加速器运行相关的故障检测及报警输出；
能量保持模块，用于加速器能量提升至设定能量值后保持一段时间，完成加速器能量自动锻炼。
其中，所述负载总流值、高压分压电流值、加速管电流值用于计算出放电离子流值，具体的，如图4所示的加速器主电路电流回路构成，加速器在空载锻炼时负载总流为高压分压电流、加速管分压电流和放电离子流三者之和，而负载总流可以通过信号测量模块测量硅堆1回路电流来获得，高压分压电流可以通过信号测量模块测量高压分压电阻2回路电流来获得，加速管分压电流可以通过信号测量模块测量安装在加速管3瓷环上的加速管分压电阻4回路电流来获得，根据这些测得电流值就能计算出放电离子流值；
所述真空度值可以通过信号测量模块安装在真空管道上的真空度传感器(冷规或电离规)来获得；
然后由过程判断模块对所述放电离子流值和真空度值进行判断是否符合能量提升条件；当符合能量提升条件时，升压模块持续升压；不符合能量提升条件时，升压模块停止升压，自动锻炼停止。
其中，所述加速器运行相关的故障检测包括：打火检测、过流检测、过压检测、超温报警、安全联锁检测。
继续参考图1～3，基于所述加速器的能量自动锻炼系统，进行能量自动锻炼的方法，包括如下步骤：
(1)在参数设定模块界面上逐项设定加速器能量自动锻炼运行相关参数，所述相关参数包括起始能量值、终止能量值、真空度上限值、放电离子流阈值、能量锻炼调节步伐、过程能量保持时间、终止能量保持时间；
(2)加速器能量自动锻炼系统开始运行，升压模块工作对加速器进行升压，升压过程中信号测量模块实时获取真空度值、负载总流值、高压分压电流值、加速管分压电流值，根据所述负载总流值、高压分压电流值、加速管分压电流值计算得出放电离子流值，然后由过程判断模块分别将真空度值与步骤(1)中的真空度上限值、放电离子流值与步骤(1)中放电离子流阈值进行对比分析，判断是否满足升压条件，当满足升压条件时升压模块持续升压直至锻炼点起始能量值，当不满足升压条件时升压模块停止工作，自动锻炼停止；
(3)确认步骤(2)加速器的起始锻炼点能量值与步骤(1)设定的起始能量值是否匹配，确认匹配后升压模块继续工作，对加速器继续升压；
(4)继续升压过程中，过程判断模块还实时判断加速器的当前能量值是否小于步骤(1)设定的终止能量值，如果不是，能量保持模块工作，保持当前能量值达到终止能量保持时间后，自动锻炼结束；如果是，继续判断提升至当前能量值的时间是否达到过程能量保持时间，如果不是则参数不做调整，能量保持模块工作维持该能量点锻炼状态，如果是则将当前能量值增加上能量锻炼调节步伐，重新设定锻炼点能量值，并重复执行步骤(2)、(3)、(4)，直至升至压步骤(1)设定的终止能量值，完成加速器能量自动锻炼；其中持续升压过程中，信号测量模块也实时获取真空度值、负载总流值、高压分压电流值、加速管分压电流值，并由过程判断模块判断是否满足升压条件，同样地，当满足升压条件时升压模块持续升压，当不满足升压条件时升压模块停止工作，自动锻炼停止；
同时在升压过程中，当信号测量模块实时获取的真空度值大于步骤(1)设定的真空度上限值时会保护停机同时发出报警信息。当由信号测量模块获取实时获取的负载总流值、高压分压电流值、加速管分压电流值计算得出的放电离子流值超过阈值的时也会发出报警信息并停止升压。
进一步地，在升压过程中故障检测报警模块同时工作，所述故障检测报警模块实时对加速器运行相关的故障检测进行检测，一旦检测出故障自动锻炼终止。
综上所述，本发明采用能量自动锻炼系统及方法，通过信号测量模块实时测量升压过程中加速器的真空度值、高压分压电流值、加速管电流值、负载总流值，并由所述高压分压电流值、加速管电流值、负载总流值实时计算得出放电离子流值；该放电离子流值与真空度值一起由过程判断模块进行判断是否符合能量提升条件，符合条件并能稳定维持一能量保持时间后自动提升一个能量锻炼步伐，直至锻炼到终止能量并在该能量段保持一段时间后完成自动能量锻炼过程。该系统及方法使加速器能量锻炼能更有条不紊的进行，有利于在能量锻炼过程中对设备器件的保护，避免人为误操作引起的冲击对设备的破坏性损伤。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (2)

1.一种加速器的能量自动锻炼方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)设定加速器能量自动锻炼运行相关参数，所述相关参数包括起始能量值、终止能量值、真空度上限值、放电离子流阈值、能量锻炼调节步伐、过程能量保持时间、终止能量保持时间；
(2)自动锻炼开始，对加速器进行升压，使加速器升压至起始锻炼点能量；
(3)确认步骤(2)加速器的起始锻炼点能量与步骤(1)设定的起始能量值是否匹配，确认匹配后加速器继续升压；
(4)继续升压过程中，实时将加速器的当前能量值与步骤(1)设定的终止能量值进行对比分析，判断当前能量值是否小于终止能量值，如果不是，保持当前能量值达到步骤(1)设定的终止能量保持时间后，自动锻炼完成，如果是，继续判断当前能量值是否达到步骤(1)设定的过程能量保持时间，如果不是则参数不做调整，维持该能量点锻炼状态，如果是则将当前能量值增加上能量锻炼调节步伐，重新设定锻炼点能量值，并重复执行步骤(2)、(3)、(4)，直至升压至步骤(1)设定的终止能量值，完成加速器能量自动锻炼；
其中，在步骤(2)、(4)中，加速器升压过程中，实时测量加速器的真空度值、负载总流值、高压分压电流值、加速管分压电流值，并根据所述负载总流值、高压分压电流值、加速管分压电流值计算得出放电离子流值，然后分别将真空度值与步骤(1)中的真空度上限值、放电离子流值与步骤(1)中放电离子流阈值进行对比分析，判断是否满足升压条件，当满足升压条件时持续升压，当不满足升压条件时自动锻炼停止；当真空度值小于步骤(1)中的真空度上限值且放电离子流值小于步骤(1)中放电离子流阈值时满足升压条件；当真空度值大于步骤(1)设定的真空度上限值时，保护停机同时发出报警信息；加速器升压过程中，当由负载总流值、高压分压电流值、加速管分压电流值计算得出的放电离子流值大于步骤(1)设定的放电离子流阈值时，发出报警信息并停止升压。
2.一种基于权利要求1所述的加速器的能量自动锻炼方法的能量自动锻炼系统，其特征在于，包括：
参数设定模块，用于设定加速器能量自动锻炼运行相关参数；
升压模块，用于控制信号输出使加速器能量输出达到设定能量值；
信号测量模块，用于实时获取升压过程中加速器的相关信号值，所述相关信号值包括真空度值、高压分压电流值、加速管电流值、负载总流值；
过程判断模块，用于能量提升过程控制并判断相关信号值是否符合能量提升条件；
故障检测报警模块，用于对加速器运行相关的故障检测及报警输出；
能量保持模块，用于加速器能量提升至设定能量值后保持一段时间，完成加速器能量自动锻炼；
其中，所述负载总流值、高压分压电流值、加速管电流值用于计算出放电离子流值，由过程判断模块对所述放电离子流值和真空度值进行判断是否符合能量提升条件；当符合能量提升条件时，升压模块持续升压；不符合能量提升条件时，升压模块停止升压，自动锻炼停止；
所述加速器运行相关的故障检测包括：打火检测、过流检测、过压检测、超温报警、安全联锁检测。
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