CN117028299B - 一种磁悬浮分子泵涡轮蠕胀测试工装 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种磁悬浮分子泵涡轮蠕胀测试工装，其属于磁悬浮分子泵物理测试领域，其技术要点在于：流量计控制进入磁悬浮分子泵的进气量，通过给与磁悬浮分子泵进气，增加涡轮与空气之间的摩擦，进而提高涡轮的温度；涡轮温度传感器实时的监测涡轮的温度，通过涡轮温度传感器的监测结果来调节流量计的开口，进而控制进气量；位移传感器组件用来检测涡轮的径向变形，以计算蠕变。采用本申请的技术方案，能够方便的测试涡轮的蠕变是否满足要求。

Description

一种磁悬浮分子泵涡轮蠕胀测试工装

技术领域

本申请涉及磁悬浮分子泵测试领域，更具体地说，尤其涉及一种磁悬浮分子泵涡轮蠕胀测试工装。

背景技术

CXF250/2302型磁悬浮分子泵（参见：http://www.kyky.com.cn/about/history.html）的额定转速能够达到30000转/分钟，涡轮转子共分为8层，涡轮外径为269mm，涡轮转子长期在这种转速下工作，由于离心力及工作温度的影响，涡轮叶片势必会发生蠕变。而为了评估涡轮叶片是否满足蠕变要求，就需要对磁悬浮分子泵进行蠕变测试（抽样测试）。而为了对磁悬浮分子泵进行蠕变测试，需要研发一种针对磁悬浮分子泵涡轮蠕变的测试工装。

发明内容

本申请的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种磁悬浮分子泵涡轮蠕胀测试工装。

本申请的技术方案如下：

一种磁悬浮分子泵涡轮蠕胀测试工装，包括以下部件：

a，磁悬浮分子泵，其属于被测对象；

b，涡旋干泵、波纹连接管；所述涡旋干泵与所述磁悬浮分子泵通过所述波纹连接管连接；涡旋干泵用于给磁悬浮分子泵提供启动压强；

c，涡轮温度传感器，其用于监测涡轮表面温度；

d，磁悬浮分子泵测试盖板，其用于密封磁悬浮分子泵进气口及安装真空三通接头及涡轮温度传感器；

e，真空三通接头、真空计、流量计；其中，磁悬浮分子泵测试盖板设置有通孔且真空三通接头的一端穿过所述通孔；真空三通接头的另外两端分别连接真空计、流量计；

所述真空计用于测量真空度，检测磁悬浮分子泵启动压强是否符合要求；

所述流量计用于给磁悬浮分子泵给定标准气载；

f，位移传感器组件：位移传感器组件用于监测磁悬浮分子泵中的各层涡轮的径向位移。

进一步，所述磁悬浮分子泵包括有Q层涡轮，位移传感器组件包括有Q个位移传感器，Q个位移传感器与Q层涡轮一一对应；

Q为大于等于1的自然数。

进一步，磁悬浮分子泵的启动压强为10Pa。

进一步，所述磁悬浮分子泵涡轮蠕胀测试工装还包括：

g，磁悬浮分子泵测试架：所述磁悬浮分子泵固定设置在磁悬浮分子泵测试架上。

进一步，所述磁悬浮分子泵涡轮蠕胀测试工装还包括：

h，减震橡胶垫，其设置在磁悬浮分子泵测试架的底部。

进一步，所述测试工装工作时，包括如下步骤：

S1，流量计关闭，启动涡旋干泵，待真空计检测到磁悬浮分子泵泵口的气压达到启动气压后，启动磁悬浮分子泵；

S2，磁悬浮分子泵开始运行后，位移传感器组件实时记录每层涡轮的变形；

S3，开启流量计，流量计控制进入磁悬浮分子泵泵口的空气流量；通过涡轮温度传感器检测涡轮的温度，通过调整流量计，控制涡轮的温度在110℃±5℃；

S4，经过72H运行后，测试结束；

S5，判断磁悬浮分子泵是否满足蠕变测试要求：

S5-1，逐个对比Q层涡轮的蠕胀实测值与蠕胀阈值，逐个判断Q层涡轮蠕胀是否合格：

当任意第m层的蠕胀实测值小于第m层的蠕胀阈值，则合格；否则，不合格；

S5-2，Q层涡轮均合格时，磁悬浮分子泵是否满足蠕变测试要求；否则，不满足蠕变测试要求。

进一步，步骤S2中：

位移传感器组件在测量各层涡轮距离位移传感器的初始距离值时，磁悬浮分子泵在1HZ频率转动1圈时测量多个涡轮位置点与位移传感器的距离值；

对于任意第m层涡轮而言，其初始测量结果为：（d_m-1，d_m-2，……d_m-j…… d_m-K）；其中，d_m-j表示位移传感器测量得到的第m层涡轮的第j个位置点的初始距离值；K表示第m层涡轮测量的次数；

步骤S4中：

位移传感器组件在测量各层涡轮距离位移传感器的终了距离值时，磁悬浮分子泵在1HZ频率转动1圈时测量多个涡轮位置点与位移传感器的距离值；

对于第m层涡轮而言，其终了测量结果为：（d_m-1 ^’，d_m-2 ^’，……d_m-j ^’…… d_m-K ^’）；其中，d_m-j ^’表示位移传感器测量得到的第m层涡轮的第j个位置点的终了距离值；

步骤S5-1中：

对于第m层涡轮的蠕胀实测值而言，取max（d_m-1，d_m-2，……d_m-j…… d_m-K）-max（d_m-1 ^’，d_m-2 ^’，……d_m-j ^’…… d_m-K ^’）；

或者取（d_m-1，d_m-2，……d_m-j…… d_m-K）/K-（d_m-1 ^’+d_m-2 ^’+……+d_m-j ^’…… +d_m-K ^’）/K。

本申请的有益效果在于：

（1）本申请与“CN219065101U一种低压涡轮叶片蠕变试验工装”这样的测试不同，本申请是针对涡轮就位后的测试（即原位测试）。其工艺的核心在于：通过加气载（约700SCCM）的方式，将涡轮转子的运行环境温度提高，涡轮转子的温度随之升高。涡轮转子的温度在110℃±5℃之间（涡轮转子的温度可通过红外测温传感器进行监控）。

（2）本申请研发的测试工装能够直接测量涡轮蠕变的数据，该工装具有提升数据检测的全面性和准确性，降低作业时间，降低作业安全隐患等多种优势。全程无需接触涡轮转子，不存在安全隐患。

该工装的核心设计在于“涡轮温度传感器、流量计、位移传感器组件”三者的配合设计：

a，流量计控制进入磁悬浮分子泵的进气量，通过给与磁悬浮分子泵进气，增加涡轮与空气之间的摩擦，进而提高涡轮的温度（这是硬件测试的基础设计）；

b，涡轮温度传感器实时的监测涡轮的温度，通过涡轮温度传感器的监测结果来调节流量计的开口，进而控制进气量；

c，位移传感器组件用来检测涡轮的径向变形，以计算蠕变。

也即，测试工装通过流量计及涡轮温度传感器使涡轮满足测试条件，满足条件后，通过位移传感器进行测量。

（3）本申请还公开了数据处理方式：

位移传感器组件在测量各层涡轮距离位移传感器的初始距离值时，一般是磁悬浮分子泵在1HZ频率转动1圈时测量多个（K个）涡轮位置点与位移传感器的距离值；

对于任意第m层涡轮而言，其初始测量结果为：（d_m-1，d_m-2，……d_m-j…… d_m-K）；其中，d_m-j表示位移传感器测量得到的第m层涡轮的第j个位置点的初始距离值；K表示第m层涡轮测量的总数据。

位移传感器组件在测量各层涡轮距离位移传感器的终了距离值时，一般是步骤S4时磁悬浮分子泵在1HZ频率转动1圈时测量多个（K个）涡轮位置点与位移传感器的距离值；

对于第m层涡轮而言，其终了测量结果为：（d_m-1 ^’，d_m-2 ^’，……d_m-j ^’…… d_m-K ^’）；其中，d_m-j ^’表示位移传感器测量得到的第m层涡轮的第j个位置点的终了距离值；

对于第m层涡轮的蠕胀实测值而言，一般取max（d_m-1，d_m-2，……d_m-j…… d_m-K）-max（d_m-1 ^’，d_m-2 ^’，……d_m-j ^’…… d_m-K ^’），或者取（d_m-1，d_m-2，……d_m-j…… d_m-K）/K-（d_m-1 ^’+d_m-2 ^’+……+d_m-j ^’…… +d_m-K ^’）/K。

附图说明

下面结合附图中的实施例对本申请作进一步的详细说明，但并不构成对本申请的任何限制。

图1是本申请的一种磁悬浮分子泵涡轮蠕胀测试工装的三维设计示意图。

图2是本申请的一种磁悬浮分子泵涡轮蠕胀测试工装在另一角度下的三维设计示意图。

图3是本申请的位移传感器组件与涡轮定子的关系设计示意图。

附图标记如下：

磁悬浮分子泵100；

涡旋干泵201、波纹连接管202；

涡轮温度传感器300；

磁悬浮分子泵测试盖板400；

真空三通接头500、真空计600、流量计700；

位移传感器组件800；

磁悬浮分子泵测试架900；

减震橡胶垫1000。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

<测试方法的基础设计>

针对磁悬浮分子泵的涡轮蠕变，提出如下手工测试方法：

（1）测试前的准备工作。

CXF250/2302的磁浮泵在进行测试前进行涡轮叶齿的尺寸测量，记录测量的位置：选取涡轮转子的第一层、第二层、第三层、第四层、第五层、第六层、第七层、第八层进行测量并且记录，同时记录测量环境的温湿度。

（2）测试。

CXF250/2302的磁浮泵中进行测试的过程中，通过加气载（约700SCCM）的方式，将涡轮转子的运行环境温度提高，涡轮转子的温度随之升高。涡轮转子的温度在110℃±5℃之间（涡轮转子的温度可通过红外测温传感器进行监控）。

（3）测试后的记录工作。

经过72H的运行考核，记录涡轮转子运行的时间。待磁浮泵完全停机后，将磁浮泵从测试架上拆下来，拆开磁浮泵泵壳，拆除磁浮泵的隔离环、静片。待涡轮转子的温度降到室温后，保持2-3小时后进行测量涡轮叶齿的尺寸。测量涡轮叶齿的位置同测试前位置相同，记录测试的环境温湿度。

对于第一代涡轮蠕变的测试方法而言，其有如下缺点：

（1）测量数据不全：涡轮转子的每一层至少有18个叶齿，至多有40个叶齿，采用手工测量的方式，每次仅能挑选固定的几根叶齿进行对比测量，工作量大，且抓取的数据不一定是变化最大的叶齿，数据仅能用作参考。

（2）测量精度不全：涡轮转子的前后差值均为手工测量，出来的数据受人员测量手法、量具精度等多种因素的影响，数据不可控，重复性差。

（3）测量效率低：转子测量时均需要从磁悬浮分子泵上拆除，前后差异需要手工进行计算，工作量大，且手工测量，记录，数据存在失控风险。

（4）安全风险：涡轮表面锋利，测量过程中容易发生人员划伤或割伤事故。

针对以上缺点，需要研发一种专业的测量磁悬浮分子泵涡轮蠕变的工装。

<实施例一：一种磁悬浮分子泵涡轮蠕胀测试工装>

<测试工装硬件设计>

结合图1-图3所示，一种磁悬浮分子泵涡轮蠕胀测试工装，包括以下部件：

a，磁悬浮分子泵100，其属于被测对象。

b，涡旋干泵201、波纹连接管202；所述涡旋干泵201与所述磁悬浮分子泵100通过所述波纹连接管202连接；涡旋干泵201用于给磁悬浮分子泵提供10Pa以下的启动压强。

c，涡轮温度传感器300，其用于监测涡轮表面温度。

d，磁悬浮分子泵测试盖板400，其用于密封盲住磁悬浮分子泵进气口及安装真空三通接头及涡轮温度传感器300。

e，真空三通接头500、真空计600、流量计700；其中，磁悬浮分子泵测试盖板400设置有通孔且真空三通接头500的一端穿过所述通孔；真空三通接头500的另外两端分别连接真空计600、流量计700；

所述真空计600用于测量系统真空度（检测磁悬浮分子泵启动压强是否符合要求）；

所述流量计700用于给磁悬浮分子泵给定标准气载，用于增加涡轮与大气摩擦，使涡轮升温；

f，位移传感器组件800：位移传感器组件800为8个位移传感器，其用于监测8层涡轮转子的径向位移。

8个位移传感器均与磁悬浮分子泵的外壳固定，其分别与8层涡轮对应；涡轮的端面呈圆形，位移传感器均指向涡轮的圆心（即测量涡轮的径向变形）。

位移传感器采用高精度激光位移传感器（重复精度为0.002mm，型号为：BLG-30N（P）-485），该激光位移传感器采样分辨率为54ms,有效位移测量行程为8mm，该位移传感器支持modbus协议接入PLC，搭配软件使用，实现涡轮的位移的实时监控。

g，磁悬浮分子泵测试架900：所述磁悬浮分子泵100固定设置在磁悬浮分子泵测试架900上。

h，减震橡胶垫1000：其用于磁悬浮分子泵100测试时减振。

在测量时，涡轮温度传感器300、磁悬浮分子泵测试盖板400、真空三通接头500、真空计600、流量计700、位移传感器组件800均不会随着涡轮的旋转而旋转。

<测试方法>

一种磁悬浮分子泵涡轮蠕变的测试方法，包括如下步骤：

S1，流量计关闭，启动涡旋干泵，待真空计检测到磁悬浮分子泵泵口的气压达到启动气压（一般是10-20Pa）后，启动磁悬浮分子泵；

S2，磁悬浮分子泵开始运行后，位移传感器组件800实时记录每层涡轮的变形；

S3，开启流量计，流量计控制进入磁悬浮分子泵泵口的空气流量；通过涡轮温度传感器检测涡轮的温度，通过调整流量计，控制涡轮的温度在110℃±5℃；

S4，经过72H运行后，测试结束；

S5，对比涡轮叶片的蠕胀实测值与蠕胀阈值：

当蠕胀实测值小于蠕胀阈值，则合格；

否则，不合格。

位移传感器组件在测量各层涡轮距离位移传感器的初始距离值时，一般是磁悬浮分子泵在1HZ频率转动1圈时测量多个（K个）涡轮位置点与位移传感器的距离值；

对于任意第m层（m取1~8的任意自然数）涡轮而言，其初始测量结果为：（d_m-1，d_m-2，……d_m-j…… d_m-K）；其中，d_m-j表示位移传感器测量得到的第m层涡轮的第j个位置点的初始距离值；K表示第m层涡轮测量的总数据。

位移传感器组件在测量各层涡轮距离位移传感器的终了距离值时，一般是步骤S4时磁悬浮分子泵在1HZ频率转动1圈时测量多个（K个）涡轮位置点与位移传感器的距离值；

对于第m层涡轮而言，其终了测量结果为：（d_m-1 ^’，d_m-2 ^’，……d_m-j ^’…… d_m-K ^’）；其中，d_m-j ^’表示位移传感器测量得到的第m层涡轮的第j个位置点的终了距离值；

对于第m层涡轮的蠕胀实测值而言，一般取max（d_m-1，d_m-2，……d_m-j…… d_m-K）-max（d_m-1 ^’，d_m-2 ^’，……d_m-j ^’…… d_m-K ^’），或者取（d_m-1，d_m-2，……d_m-j…… d_m-K）/K-（d_m-1 ^’+d_m-2 ^’+……+d_m-j ^’…… +d_m-K ^’）/K。

步骤S5中，需要将8层的涡轮叶片蠕胀实测值均与对应的蠕胀阈值进行对比，其均合格，才能认定待检测的磁悬浮分子泵合格。

以上所举实施例为本申请的较佳实施方式，仅用来方便说明本申请，并非对本申请作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本申请所提技术特征的范围内，利用本申请所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本申请的技术特征内容，均仍属于本申请技术特征的范围内。

Claims (7)

1.一种磁悬浮分子泵涡轮蠕胀测试工装，其特征在于，包括以下部件：

a，磁悬浮分子泵，其属于被测对象；

b，涡旋干泵、波纹连接管；所述涡旋干泵与所述磁悬浮分子泵通过所述波纹连接管连接；涡旋干泵用于给磁悬浮分子泵提供启动压强；

c，涡轮温度传感器，其用于监测涡轮表面温度；

d，磁悬浮分子泵测试盖板，其用于密封磁悬浮分子泵进气口及安装真空三通接头及涡轮温度传感器；

e，真空三通接头、真空计、流量计；其中，磁悬浮分子泵测试盖板设置有通孔且真空三通接头的一端穿过所述通孔；真空三通接头的另外两端分别连接真空计、流量计；

所述真空计用于测量真空度，检测磁悬浮分子泵启动压强是否符合要求；

所述流量计用于给磁悬浮分子泵给定标准气载；

f，位移传感器组件：位移传感器组件用于监测磁悬浮分子泵中的各层涡轮的径向位移。

2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮分子泵涡轮蠕胀测试工装，其特征在于，所述磁悬浮分子泵包括有Q层涡轮，位移传感器组件包括有Q个位移传感器，Q个位移传感器与Q层涡轮一一对应；Q为大于等于1的自然数。

3.根据权利要求1所述的一种磁悬浮分子泵涡轮蠕胀测试工装，其特征在于，磁悬浮分子泵的启动压强为10Pa。

4.根据权利要求1所述的一种磁悬浮分子泵涡轮蠕胀测试工装，其特征在于，所述磁悬浮分子泵涡轮蠕胀测试工装还包括：

g，磁悬浮分子泵测试架：所述磁悬浮分子泵固定设置在磁悬浮分子泵测试架上。

5.根据权利要求4所述的一种磁悬浮分子泵涡轮蠕胀测试工装，其特征在于，所述磁悬浮分子泵涡轮蠕胀测试工装还包括：

h，减震橡胶垫，其设置在磁悬浮分子泵测试架的底部。

6.根据权利要求2所述的一种磁悬浮分子泵涡轮蠕胀测试工装，其特征在于，所述测试工装工作时，包括如下步骤：

S1，流量计关闭，启动涡旋干泵，待真空计检测到磁悬浮分子泵泵口的气压达到启动气压后，启动磁悬浮分子泵；

S2，磁悬浮分子泵开始运行后，位移传感器组件实时记录每层涡轮的变形；

S3，开启流量计，流量计控制进入磁悬浮分子泵泵口的空气流量；通过涡轮温度传感器检测涡轮的温度，通过调整流量计，控制涡轮的温度在110℃±5℃；

S4，经过72H运行后，测试结束；

S5，判断磁悬浮分子泵是否满足蠕变测试要求：

S5-1，逐个对比Q层涡轮的蠕胀实测值与蠕胀阈值，逐个判断Q层涡轮蠕胀是否合格：

当任意第m层的蠕胀实测值小于第m层的蠕胀阈值，则合格；否则，不合格；

S5-2，Q层涡轮均合格时，磁悬浮分子泵是否满足蠕变测试要求；否则，不满足蠕变测试要求。

7.根据权利要求6所述的一种磁悬浮分子泵涡轮蠕胀测试工装，其特征在于，进一步，步骤S2中：

位移传感器组件在测量各层涡轮距离位移传感器的初始距离值时，磁悬浮分子泵在1HZ频率转动1圈时测量多个涡轮位置点与位移传感器的距离值；

对于任意第m层涡轮而言，其初始测量结果为：（d_m-1，d_m-2，……d_m-j…… d_m-K）；其中，d_m-j表示位移传感器测量得到的第m层涡轮的第j个位置点的初始距离值；K表示第m层涡轮测量的次数；

步骤S4中：

位移传感器组件在测量各层涡轮距离位移传感器的终了距离值时，磁悬浮分子泵在1HZ频率转动1圈时测量多个涡轮位置点与位移传感器的距离值；

对于第m层涡轮而言，其终了测量结果为：（d_m-1 ^’，d_m-2 ^’，……d_m-j ^’…… d_m-K ^’）；其中，d_m-j ^’表示位移传感器测量得到的第m层涡轮的第j个位置点的终了距离值；

步骤S5-1中：

对于第m层涡轮的蠕胀实测值而言，取max（d_m-1，d_m-2，……d_m-j…… d_m-K）-max（d_m-1 ^’，d_m-2 ^’，……d_m-j ^’…… d_m-K ^’）；

或者取（d_m-1，d_m-2，……d_m-j…… d_m-K）/K-（d_m-1 ^’+d_m-2 ^’+……+d_m-j ^’…… +d_m-K ^’）/K。