CN1122909A

CN1122909A - 真空中水蒸汽分压力的测量方法及装置

Info

Publication number: CN1122909A
Application number: CN 95110280
Authority: CN
Inventors: 冯玉国
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-06-09
Filing date: 1995-06-09
Publication date: 1996-05-22

Abstract

水蒸汽分压力的测量装置及方法，该测量装置包括一台微机处理系统以及测量罐、真空泵，真空泵的抽气口与真空系统的排气管路相通、排气口与测量罐相通，测量罐同时通过管路及阀门与真空系统的排气管路相通。将由真空排气管路采集到的气样封入测量罐中，测量其压力值、温度值及相对湿度值存入微机，由计算机按照特定的公式即可计算出排气管路的水蒸汽分压力值。本发明的测量方法简单，测量结果精确，同时设备简单、价格低。

Description

真空中水蒸汽分压力的测量方法及装置

本发明是一种真空系统中水分压的测量方法及测量装置，它可以应用于真空干燥设备中的水蒸汽分压力的测量及真空干燥工艺终点的监控。

现在变压器等电工产品中使用的绝缘材料中含水量约占总重量的6—8％，如果不经干燥处理，将会降低变压器的使用性能，甚至不能使用。目前干燥的主要方法是将变压器的器身置于真空干燥室中，使用各种适当的方法加热，使绝缘材料中的水份加速扩散出来，然后由真空系统将水份抽除，最终使绝缘材料的平均含水率达到0.1—0.5％。

过去，真空干燥工艺的控制，基本上依赖于经验。例如，对于大型变压器，使用规定的干燥工艺，干燥的时间为8—9天。但是，使用同一工艺，对于不同结构及不同材料的变压器，其所需的干燥时间显然是不同的，为保险起见，只得尽可能的延长干燥时间，这就不可避免地浪费能源、人力及工期。或者，用低温的方法测量干燥室内的露点。过去曾以露点达到-60℃为干燥工艺的终点判据。这也是一种经验方法，但很不合理。它没有考虑到被干燥的绝缘材料的多少和真空系统的抽气能力。

大约在10年前，我国从国外进口了煤油汽相干燥设备，其中带有工燥工艺终点监测装置。其工作原理是从真空泵抽气口附近采集气样，封闭之后测量其压力，然后使气样与干燥的P2O5接触，使气样中的水蒸汽被P2O5吸收，再测一次压力，两个压力之差视为水蒸汽的分压力。水蒸汽的分压力与泵口抽速之乘积就是单位时间内真空系统的排水量。工艺规程规定，每吨绝缘材料每小时排水量少于10克作为工艺终点的判据。这种方法比以前所说的经验方法要合理一点，但是也存在一些问题。

首先，这种方法虽然顾及到绝缘材料的总重量和真空系统的抽气能力，但没有考虑到不同结构、不同材料的影响。其工艺终点的判据来源于长期实践的经验，因而也是一种经验的方法，适用范围有限。

其次，对于不同干燥程度的P2O5，有不同的水蒸汽平衡压力，即使是完全干燥的P2O5，也不可能把气样中的水蒸汽全部吸收。因此，这种测量水蒸汽分压力的方法是不精确的。

第三，根据经验，干燥工艺终点检测时，水蒸汽的分压力为1Pa左右，要精确地测量如此微压力，目前只能使用进口的薄膜计，价格十分昂贵。

本发明的目的是提供一种新型的水蒸汽分压力的测量方法及测量装置，它的测量方法简便，测量结果精确，测量装置简单。

本发明的目的是这样实现的：

测量方法是首先从被测真空系统中采集气样，储存在一个测量罐中，当测量罐中的压力升高至湿度传感器可以精确测量的范围内时，测量其压力、湿度及温度值，同时测量被测真空系统中的温度值及压力值，根据测定的参数并通过数学计算，将上述数据转换成该真空系统的水蒸汽分压力值。

将测量所得的数据转换成水蒸汽分压力值的工作可以由一套计算机系统来完成，同时由该计算机系统根据所得数据对整个测量及工作系统的泵、阀门等进行自动输出控制。

前面所述的测量方法中需要使用薄膜计来测量其压力值，这种薄膜计目前要从国外进口，而且价格比较贵。由此而产生了本发明的扩展方案：

将在被测真空系统中采集到的气样先储存在一个储气罐中，向该储气罐中充入干燥的N2气，使其压力升高，然后将储气罐中的气体压缩至测量罐中，使测量罐中的压力升高至湿度传感器可以测量的范围，再按照前述方法进行测量。

采用本发明的扩展方案，即可以使用普通压力传感器测量储气罐中的压力值，使设备的成本得到降低。

本发明的测量设备连接在被测真空系统的排气管道上，它包括测量罐、阀门及真空泵，真空泵的抽气口与被测真空系统的排气管路相通、排气口与测量罐相通，测量罐同时通过管路及阀门与被测真空系统的排气管路相通。

如果采用本发明的扩展方案，那么本发明的测量设备将采用如下结构：在真空泵的抽气口与被测真空系统之间连接有一个储气罐，储气罐分别通过阀门与一个N2气瓶和被测真空系统相联通，同时联接真空泵的抽气口，真空泵的排气口分别通过阀门与测量罐及被测真空系统相联通。

本发明通过测量可以作出被测真空系统中水蒸汽分压力的变化曲线，根据曲线的积分公式，可以精确地计算出被测真空系统中的水蒸汽分压力，从而把真空干燥工艺终点的监测建立在理论与实际的基础之上，改变了传统的经验判断的落后状况。本发明的测量方法简便，设备结构简单，可以实现测量、计算、控制自动化，适合于作为真空干燥工艺终点动态监测设备，实现真空干燥设备的全部自动化控制。

下面结合实施例及其附图对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的实施例1的测量设备的结构示意图。

图2是本发明的实施例2的测量设备的结构示意图。

实施例一

由图1可见，点划线内所示的是被测真空系统的示意图，图中1是真空排气系统，2是真空排气管路，3是真空干燥室。水蒸汽分压力的测量装置包括真空泵4，测量罐5，以及微机6，真空泵4的抽气口通过阀门F1与真空排气管路2相通，它的排气口通过阀门F3与测量罐5相通，同时测量罐还通过阀门F2与真空排气管路2相联通，在真空排气管路及测量罐中所测量到的数值输入微机6，经处理以后，输出控制各阀门及真空泵的工作。

采用如上所示的测量设备，其测量过程如下：

1、真空泵4经由阀门F1、F2、F3及测量罐5从真空干燥室3的真空排气系统1的吸气口附近的排气管路2中采集气样并送回管路2中。

2、待测量系统中的气体被排气管路2中的气体取代以后，关闭阀门F2，管路中的气样被压缩到测量罐5中。

3、待测量罐中的压力值达到湿度传感器可以精确测量的压力范围时(对于不同的湿度传感器，有不同的压力值)，关闭F1、F3，停止真空泵4。

4、测量管路2中的压力值P1，温度值T1及测量罐5中的压力值P2，温度值T2及相对湿度值RH，测量结果存入微机。

5、微机依据所得数据，按照指定的公式计算出管路2中的水蒸汽分压力值。

实施例二

由图2可见，实施例二是在实施例一的基础之上，增设了储气罐7，及N2气瓶8，储气罐与N2气瓶之间由管路及阀门F4相联通。而储气罐一方面通过阀门F1与排气管路2相联通，同时与真空泵4的抽气口相联，真空泵的排气口通过阀门F3与测量罐5相通，同时通过F2与排气管路2相联通。

采用如图2所示的测量设备，其测量方法如下：

1、首先打开阀门F1、F2、F3、F4及真空泵4，用管路2中的气体取代测量系统中的残余气体。

2、关闭阀门F1、F2，停止真空泵4。

3、打开阀门4，使N2气瓶中的干燥N2气充入储气罐7，待罐中的压力升至普通压力传感器可以测量的范围时，关闭F4，测量罐内的压力值P1，温度值T1并存入微机。

4、开动真空泵4，使储气罐7中的气体压缩到测量罐5中，待测量罐中的压力值达到湿度传感器可以精确测量的值时，关闭阀F3，停止真空泵4，测量罐中的压力值P2，温度值T2，相对湿度值RH值，并存入微机。

5、把计算机收集到的数据带入到指定的公式，由微机计算出排气管路中的水蒸汽分压力值。

使用计算机将本发明的水蒸汽分压力测量装置所测得的水蒸气分压力值转换成真空干燥设备中的干燥对象的含水量，即可以实现干燥工艺终点监测的判断依据。

水蒸气分压力值与被测真空系统主泵的抽速之积便是单位时间的排水量。每隔一段时间测量一次水蒸汽分压力值，便得到一系列的单位时间的排水量的值，按照扩散方程，微机即可按照一定的程序把这一系列测量点拟合成一个负指数方程。从当前测量点开始对此函数进行无穷积分，便得到当前干燥对象的全部含水量。此含水量与干燥对象的总重量之比便是其平均含水率，把此平均含水率与标准所允许的最高含水率比较，便可给出是否可以结束干燥过程的指示信号及控制信号。

Claims

1、真空系统中水蒸汽分压力的测量方法，其特征是首先从被测真空系统中采集气样，储存在一个测量罐中，当测量罐中的压力升高至湿度传感器可以精确测量的范围内时，测量其压力、湿度以及温度值，同时测量被测真空系统中的压力及温度值，并依据测定的参数通过数学计算，将上述数据转换成该真空系统的水蒸汽分压力值。

2、根据权利要求1所说的测量方法，其特征是将在被测真空系统中采集到的气样先储存在一个储气罐中，向该储气罐中充入干燥的N2气，使其压力升高，测得储气罐中的压力值及温度值，然后将储气罐中的气体压缩至测量罐中，使测量罐中的压力值在湿度传感器可以精确测量的范围内，测量其压力、温度及湿度值，并依据测得的数据通过数学计算将其转换成被测真空系统的水蒸汽分压力值。

3、水蒸汽分压力的测量装置，其特征是它连接在被测真空系统的排气管道上，它包括测量罐、阀门及真空泵，真空泵的抽气口与被测真空系统的排气管路相通、排气口与测量罐相通，测量罐同时通过管路及阀门与被测真空系统的排气管路相通。

4、根据权利要求3所说的测量设备，其特征是在真空泵的抽气口与被测真空系统之间连接有一个储气罐，储气罐分别通过阀门与一个N2气瓶和被测真空系统相联通，同时联接真空泵的抽气口，真空泵的排气口分别通过阀门与测量罐及被测真空系统相联通。

5、根据权利要求3或4所说的测量设备，其特征是它还包括一套用于数据处理及自动控制的计算机系统。

6、根据权利要求1或2所说的测量方法，其特征是根据测量得到的湿度、温度及压力值通过计算机进行处理转换，并通过计算机对整个测量及被测真空系统进行自动控制。