CN216198784U - 一种带故障诊断功能的气体负压动力调节系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带故障诊断功能的气体负压动力调节系统，包括流量设定模块，流量设定模块的出气口与气体缓冲器的进气口连接；若干负压动力单元并联设置，负压动力单元的进气口通过气体换向器与气体缓冲器的出气口连接；负压动力单元包括通过管线连接的第一真空泵和第一截止阀，第一真空泵的进气口通过第一在线校验转换接头与第一压力表连接；第一截止阀的进气口通过第二在线校验转换接头与第二压力表连接。本实用新型提供了一种带故障诊断功能的气体负压动力调节系统，当系统出现故障时，可以准确定位故障部件并及时进行维修处理，提高了系统故障排查工作效率。

Description

一种带故障诊断功能的气体负压动力调节系统

技术领域

本实用新型涉及用于控制或调节系统的装置领域，尤其是涉及一种带故障诊断功能的气体负压动力调节系统。

背景技术

气体负压动力调节系统是一种用于形成气体负压环境的动力控制装置，主要由真空泵（组）、管线、气体缓冲器、流量设定模块等组成，一般以空气作为介质，广泛应用于各种负压法气体标准装置或一些抽真空系统中。如图1所示，这是一种传统的气体负压动力调节系统，动力部分由一台或多台真空泵并联组成。真空泵可以选用水环真空泵或罗茨真空泵，其数量根据系统的设计能力而定。工作时，根据流量设定模块设定的流量，确定所需系统压力，开启单台或不同组合的真空泵，控制各部件动作，以便在气体缓冲器中形成稳定的负压环境。

如图1所示是传统的气体负压动力调节系统，真空泵VP1、真空泵VP2、真空泵VP3和真空泵VP4采用并联方式，各真空泵出气口通过管线汇聚在一处排出至外部空间；各真空泵进气口处分别安装压力表P13、压力表P23、压力表P33和压力表P43，用于测量真空泵运转时的进气压力；各真空泵进气口分别与自动截止阀FA13、自动截止阀FA23、自动截止阀FA33和自动截止阀FA43相连，用于接通或切断泵与气体缓冲器的连接（默认为常闭状态）；各截止阀通过管线汇集在一起，连接在气体缓冲器上；气体缓冲器上安装有压力表Pe，用于测量气体缓冲器内的压力；气体缓冲器与流量设定模块相连，流量设定模块上装有流量监控仪表Fe。

传统的气体负压动力调节系统首先通过流量设定模块进行系统流量设定；再根据设定流量确定所需系统压力；根据各真空泵的额定工作能力，选择所需真空泵或其组合，逐台开启，对应的截止阀也同步开启。系统将产生真空吸力，气流经流量设定模块、气体缓冲器、自动截止阀、已开启的真空泵后汇聚在一起排出到外部空间。工作过程中通过压力表Pe、压力表P13到P43监控系统压力，通过流量监控仪表Fe监控系统流量。

但是传统的气体负压动力调节系统存在以下缺点：

（1）由于各真空泵进气口通过截止阀后汇集在一起，当调节系统出现故障时，很难精确诊断出是泵本身问题、截止阀问题、还是压力表问题，即无法有效进行故障诊断，给动力调节系统的维修工作带来很大困难。

（2）由于各真空泵进气口汇集在一起，当某个自动截止阀关闭不严或无法关闭时，会严重降低其它泵的吸气效果，甚至使泵完全失效。例如，现假设截止阀FA23关闭不严，此时使用真空泵VP1时（不使用真空泵VP2），则外部的空气可以通过真空泵VP2泵体，经截止阀FA23，流入真空泵VP1，相当于负压系统泄露，降低了真空泵VP1的实际工作能力，严重时可以使真空泵VP1完全失效。

（3）当调节系统出现泄露，为了使气体缓冲器达到同样的负压环境，必须增加真空泵的开启数量，造成严重的系统资源浪费。

（4）由于各真空泵出气口直接汇集在一起，当某台泵因为故障需要进行维修时，其它泵无法工作，动力调节系统也将无法使用。

发明内容

本实用新型是为了克服现有技术中气体负压动力调节系统无法在系统出现故障时进行故障诊断的问题，提供了一种带故障诊断功能的气体负压动力调节系统，当系统出现故障时，可以准确定位故障部件并及时进行维修处理，提高了系统故障排查工作效率。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种带故障诊断功能的气体负压动力调节系统，包括流量设定模块，所述流量设定模块的出气口与气体缓冲器的进气口连接；若干负压动力单元并联设置，所述负压动力单元的进气口通过气体换向器与气体缓冲器的出气口连接；所述负压动力单元包括通过管线连接的第一真空泵和第一截止阀，所述第一真空泵的进气口通过第一在线校验转换接头与第一压力表连接；所述第一截止阀的进气口通过第二在线校验转换接头与第二压力表连接。

本实用新型中，带故障诊断功能的气体负压动力调节系统能够存在单个或者多个并联的负压动力单元，多个并联的负压动力单元的进气口汇合在一起与气体缓冲器相连，能根据实际需求开启单个或多个负压动力单元产生真空吸力。第一压力表接在第一截止阀出气口，同时相当于接在真空泵进气口，用于监控真空泵进气口压力情况；第二压力表接在第一截止阀进气口，当检测截止阀功能时，通过对比截止阀两端的第一压力表和第二压力表示数来判断截止阀正常与否。在管线和压力表之间都接有在线校验转换接头，可以用来连接压力表和标准压力表，进行压力表的在线校验。

作为优选，所述在线校验转换接头包括取压阀，所述取压阀进气口通过取压接口与管线连接，所述取压阀出气口通过仪表接口与压力表相连；所述取压阀出气口与校验阀进气口连接，所述校验阀出气口通过校验接口与标准压力表连接。

本实用新型中，开启取压阀，关闭校验阀时压力表与管线接通，可以使用压力表检测管线中的压力数值；关闭取压阀，开启校验阀后，压力表与管线断开，与标准压力表连接，可以用标准压力表对压力表进行在线校验。

作为优选，所述流量设定模块设置有流量监控表P0，所述气体缓冲器通过在线校验转换接头T0与压力表P0连接。

本实用新型中，流量监控表P0用于监控测试气体的流量，连接在气体缓冲器上的压力表P0用于监控测试气体缓冲器中的压力。

作为优选，所述负压动力单元进气口与气体换向器第一端相连，所述气体换向器第二端连接有限流装置，所述气体换向器第三端与气体缓冲器出气口相连。

作为优选，所述限流装置为孔板或限流喷嘴。

本实用新型中，气体换向器存在两种连接方式，一种是将气体缓冲器出气口与负压动力单元进气口连通，另一种是将限流装置与负压动力单元进气口连通，通过两种方式的切换可以决定与气体换向器连接的负压动力单元是否连接进入整个气体负压动力调节系统。孔板或者限流喷嘴都可以作为限流装置，但是限流装置也不仅限于这两种。

作为优选，所述负压动力单元出气口与第二截止阀进气口相连，所述第二截止阀出气口向外排出气体。本实用新型中的第二截止阀开启时不产生作用，当关闭时能够断开与第二截止阀连接的负压动力单元和其他负压动力单元的连接关系，配合气体换向器一起将负压动力单元孤立出来。

本实用新型具有如下有益效果：本实用新型设计了一种可进行系统失效测试的气体装置，当系统出现故障时，可以准确定位故障部件并及时进行维修处理，提高了系统故障排查工作效率；由于各真空泵进气口采用了截止阀与气体换向器的双保险设计，即使某个截止阀无法关闭或关闭不严，在不使用该截止阀所对应的真空泵时，不会对负压动力调节系统产生泄露影响；即时掌握系统部件工作状态，从而实现系统负压动力调节精确控制，节约能源；由于各真空泵出气口通过截止阀后才汇集在一起，当某台真空泵需要进行维修时，其它泵的仍能正常工作，系统正常使用。

附图说明

图1是传统的气体负压动力调节系统示意图；

图2是本实用新型的气体负压动力调节系统示意图；

图3是本实用新型中的在线校验转换接头示意图；

图4是本实用新型进行故障诊断的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

一种带故障诊断功能的气体负压动力调节系统，包括：流量设定模块，流量设定模块用于设定气体的流量；气体缓冲器，气体缓冲器用于形成稳定的负压环境；负压动力单元，负压动力单元用于提供负压，负压动力单元包括通过管线相连的真空泵和第一截止阀，第一截止阀出气口通过第一在线校验转换接头与第一压力表连接，第一截止阀的进气口通过第二在线校验转换接头与第二压力表连接。

负压动力单元进气口与气体换向器第一端相连，气体换向器第二端连接有限流装置，气体换向器第三端与气体缓冲器出气口相连。负压动力单元出气口与第二截止阀进气口相连，第二截止阀出气口向外排出气体。

如图3所示，在线校验转换接头包括取压阀FAd，取压阀FAd进气口通过取压接口与管线连接，取压阀FAd出气口通过仪表接口与压力表相连；取压阀FAd出气口与校验阀FAb进气口连接，校验阀FAb出气口通过校验接口与标准压力表Pb连接。

本实用新型中，气体负压动力调节系统能够存在单个或者多个并联的负压动力单元，多个并联的负压动力单元的进气口汇合在一起与气体缓冲器相连，能根据实际需求开启单个或多个负压动力单元产生真空吸力。第一压力表接在第一截止阀出气口，同时相当于接在真空泵进气口，用于监控工作真空泵进气口压力情况；第二压力表接在第一截止阀进气口，当检测截止阀功能时，通过对比截止阀两端的第一压力表和第二压力表示数来判断截止阀的正常与否。在管线和压力表之间都接有在线校验转换接头，可以用来连接压力表和标准压力表，进行压力表的在线校验。

本实用新型中，开启取压阀，关闭校验阀时压力表与管线接通，可以使用压力表检测管线中的压力数值；关闭取压阀，开启校验阀后，压力表与管线断开，与标准压力表连接，可以用标准压力表对压力表进行在线校验。

本实用新型中，气体换向器存在两种连接方式，一种是将气体缓冲器出气口与负压动力单元进气口连通，另一种是将限流装置与负压动力单元进气口连通，通过两种方式的切换可以决定与气体换向器连接的负压动力单元是否连接进入整个气体负压动力调节系统。

本实用新型中的第二截止阀开启时不产生作用，当关闭时能够断开与第二截止阀连接的负压动力单元和其他负压动力单元的连接关系，配合气体换向器一起将负压动力单元孤立出来。

本实用新型中，当气体负压动力调节系统上的某个部件出现故障时，可能会出现无法产生负压或负压效果不理想的问题，因此需要找出故障问题。系统部件的典型故障问题有：压力表示值不准；换向器故障；截止阀无法开启或关闭，或开启、关闭不完全；泵能力不足或损坏等。因此需要根据这些会导致气体负压动力调节系统工作不理想的因素设计具体的诊断方法，从而能快速找到故障问题。

本实用新型的测试方法中，对压力表的校验是整个测试方法的基础，对其余系统部件的测试都需要使用压力表示数作为依据，因此需要首先对压力表进行校验，保证压力表示数的准确性。

本实用新型中对截止阀的诊断需要处于真空泵能力测试之前，因为真空泵的能力测试需要在截止阀能够正常工作的情况下进行，有问题的截止阀会极大地影响真空泵能力测试的结果。

本实用新型中对真空泵的能力测试处在整个诊断测试过程的最后，只有在压力表、气体换向器和截止阀都能够正常工作的情况下，才能准确的检测出真空泵的工作状态，泵的工况条件不满足要求或者泵本身出现故障问题都会使真空泵的能力达不到要求。

如图2所示，在本实用新型的实施例中，未进行特别说明的部件之间的连接都是通过管线进行连接的。流量设定模块上设置有流量监控仪表F0，流量设定模块的出气口与气体缓冲器的进气口连接，气体缓冲器上通过在线校验转换接头T0连接有压力表P0。气体换向器H1的c端、气体换向器H2的c端、气体换向器H3的c端和气体换向器H4的c端连接在一起与气体缓冲器的出气口连接。气体换向器H1的b端与限流装置X1连接，气体换向器H2的b端与限流装置X2连接，气体换向器H3的b端与限流装置X3连接，气体换向器H4的b端与限流装置X4连接。气体换向器默认状态是a端与b端连通，限流装置主要是为了模拟真空泵的工况条件，其设计流量与对应的真空泵额定流量相同，限流装置通常采用孔板或限流喷嘴。

真空泵V1、真空泵V2、真空泵V3和真空泵V4采用并联方式设置。真空泵V1的出气口连接手动截止阀FA12，真空泵V1的进气口与自动截止阀FA11的出气口连接。真空泵V1的进气口通过在线校验转换接头T11连接压力表P11，用于测量真空泵V1运转时的进气压力。自动截止阀FA11的进气口通过在线校验转换接头T12连接压力表P12，用于测量自动截止阀FA11前气体压力。自动截止阀FA11用于切断或接通真空泵V1与气体缓冲器的连接，默认为处于常闭状态。自动截止阀FA11的进气口与气体换向装置H1的a端连接。真空泵V2、真空泵V3和真空泵V4的连接部件和连接方式与真空泵V1相同。手动截止阀FA12、手动截止阀FA22、手动截止阀FA32和手动截止阀FA42的出气口汇集在一起与外界连通。四个手动截止阀也可以分别与外界连通而不汇集到一起。

如图3所示，在线校验转换接头包括取压阀FAd，取压阀FAd进气口通过取压接口与管线连接，取压阀FAd出气口通过仪表接口与压力表相连；取压阀FAd出气口与校验阀FAb进气口连接，校验阀FAb出气口通过校验接口与标准压力表Pb连接。

本实施例的工作过程如下：初始状态时，四个自动截止阀FA11至FA41保持关闭；四个手动截止阀FA12至FA42保持开启；在线校验转换接头取压阀FAd开启，校验阀FAb关闭；四个气体换向器H1至H4的a端与b端保持连通。

首先利用流量设定模块进行流量设定；再根据设定流量确定所需系统压力；根据真空泵的额定工作能力，选择所需真空泵或其组合，逐台开启。以真空泵V1为例，开启真空泵V1的同时，对应的自动截止阀FA11也同步开启，气体换向器H1由b端切换至c端，系统产生真空吸力，气流经流量设定模块、气体缓冲器、气体换向器H1、自动截止阀FA11、已开启的真空泵V1、手动截止阀FA12后排出到外部空间。其余真空泵V2、真空泵V3和真空泵V4过程与真空泵V1相同。当有多台真空泵进行工作时，各处的气流在手动截止阀出气口汇集后一起排出到外部空间。工作过程中通过压力表P0、压力表P11至P41和压力表P12至P42监控系统压力，通过流量监控仪表F0监控系统流量。

如图4所示是本实施例故障诊断的流程图，当负压动力调节系统上的某个部件出现故障时，可能会出现无法产生负压或负压效果不理想的问题。系统部件的典型故障问题有：压力表示值不准；换向器故障；截止阀无法开启或关闭，或开启、关闭不完全；泵能力不足或损坏等。因此需要对这些故障问题进行测试，在一次测试完所有故障问题并解决故障问题后可以正常使用负压动力调节系统。

首先进行压力表示值误差校验，以校验压力表P11的示值误差为例，压力表P11为被检压力表。首先关闭在线校验转换接头T11上的取压阀FAd，在校验接口上连接标准压力表Pb；再打开校验阀FAb，此时压力表P11与负压动力调节系统断开连接，而与标准表Pb连接起来形成一个闭合系统。开始正式校验操作：根据校验点对闭合系统抽真空，待压力稳定后，读取并记录标准压力表Pb与压力表P11的示数值；改变输入压力值，进行下一点校验，直到所有点校验完成；拆除标准压力表Pb，打开取压阀FAd，关闭校验阀FAb，压力表P11恢复系统测量功能。当压力表P11某校验点示值误差超过允许值时，需要对该校验点进行机械或数字调整后才可使用，必要时需对压力表进行维修或者更换，并重新进行压力表示值误差校验。其余压力表的校验方式与压力表P11相同，可逐台或对有疑问的压力表进行校验，以确保系统上的压力表功能正常，示值准确。

完成压力表示值误差校验后，进行气体换向器功能测试，以测试气体换向器H1功能为例，先使气体换向器H1的a与b端相通。开启真空泵V1，对应截止阀FA11同步打开，此时气流通过b端的限流装置被吸入泵内；操作气体换向器H1，使其a端与c端相通，此时b端的限流装置前不再有气体吸入，气体缓冲器内的压力开始下降，即压力表P0示数下降。由此可以表明气体换向器H1功能正常；若压力表P0示数不下降或下降幅度极为缓慢则说明气体换向器H1可能存在故障。对发生故障的气体换向器需要进行维修或者更换，并重新进行气体换向器功能测试。其余气体换向器的测试方式与气体换向器H1相同，可逐台或对有疑问的气体换向器功能进行测试。

完成气体换向器功能测试后，进行截止阀功能测试，以测试自动截止阀FA11功能为例，对其它自动截止阀或者手动截止阀的测试与自动截止阀FA11相同。首先测试自动截止阀的关闭功能，开启真空泵V1。先保持截止阀FA11关闭，观察压力表P11和压力表P12的示数。若压力表P11数值迅速降低、压力表P12示数保持不变，则表明截止阀FA11关闭功能正常；若压力表P12示数也随即下降，则表明截止阀FA11无法关闭或关闭不严。在测试自动截止阀的关闭功能的基础上，进行开启功能的测试。开启截止阀FA11，气体换向器H1的a端与b端相通，此时有气流通过b端的限流装置被吸入泵内，观察到压力表P11示数迅速上升，压力表P12示数迅速下降。稳定后若两表示数基本接近，则表明截止阀开启功能正常；若压力表P11示数远小于压力表P12示数，则证明截止阀可能无法开启或开启不完全。对发生故障的截止阀需要进行维修或者更换，并重新进行截止阀功能测试。手动截止阀还需要进行以下测试步骤：以测试手动截止阀FA12功能为例，在测试自动截止阀FA11开启功能的基础上，手动缓慢关闭截止阀FA12，观察压力表P11和压力表P12的示数不断上升直至接近大气压，则表明截止阀FA12关闭功能正常；否则表明截止阀FA12无法关闭或关闭不严，需要对手动截止阀FA12进行维修或更换，并重新进行截止阀功能测试。

完成截止阀功能测试后，进行真空泵能力测试，以测试真空泵V1能力为例，在确定真空泵V1所对应的截止阀、气体换向器和压力表都正常的前提下，开启真空泵V1，操作自动截止阀FA11开启，气体换向器H1的a与b端相通。由于b端事先连接了适合真空泵V1的限流装置，因此待系统稳定后，若压力表P11的示数接近真空泵V1的额定工作压力，则表明真空泵V1能力正常；否则表明真空泵V1能力达不到要求，需要进一步排查原因，例如真空泵的工况条件不满足要求或真空泵本身出现故障。对发生故障的真空泵需要进行维修或者更换，并重新进行真空泵能力测试。其余真空泵的测试方式与真空泵V1相同，可逐台或对有疑问的真空泵能力进行测试。完成真空泵能力测试后就完成了整个诊断过程，可以使用系统工作。

当某一台真空泵发生故障需要进行更换时，以真空泵V1为例，当真空泵V1有故障。此时可将自动截止阀FA11关闭，手动截止阀FA12关闭，气体换向器H1的a端与b端相通，相当于将真空泵V1与整个负压动力调节系统暂时脱离。脱离后的真空泵V1可以进行维修或更换操作，不影响其余真空泵的正常使用，系统在一定压力范围内仍能正常工作。真空泵V2、真空泵V3和真空泵V4的更换方式与真空泵V1相同。

上述实施例是对本实用新型的进一步阐述和说明，以便于理解，并不是对本实用新型的任何限制，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种带故障诊断功能的气体负压动力调节系统，其特征在于，包括流量设定模块，所述流量设定模块的出气口与气体缓冲器的进气口连接；若干负压动力单元并联设置，所述负压动力单元的进气口通过气体换向器与气体缓冲器的出气口连接；所述负压动力单元包括通过管线连接的第一真空泵和第一截止阀，所述第一真空泵的进气口通过第一在线校验转换接头与第一压力表连接；所述第一截止阀的进气口通过第二在线校验转换接头与第二压力表连接。

2.根据权利要求1所述的一种带故障诊断功能的气体负压动力调节系统，其特征在于，所述在线校验转换接头包括取压阀，所述取压阀进气口通过取压接口与管线连接，所述取压阀出气口通过仪表接口与压力表相连；所述取压阀出气口与校验阀进气口连接，所述校验阀出气口通过校验接口与标准压力表连接。

3.根据权利要求1所述的一种带故障诊断功能的气体负压动力调节系统，其特征在于，所述流量设定模块设置有流量监控表P0，所述气体缓冲器通过在线校验转换接头T0与压力表P0连接。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种带故障诊断功能的气体负压动力调节系统，其特征在于，所述负压动力单元进气口与气体换向器第一端相连，所述气体换向器第二端连接有限流装置，所述气体换向器第三端与气体缓冲器出气口相连。

5.根据权利要求4所述的一种带故障诊断功能的气体负压动力调节系统，其特征在于，所述限流装置为孔板或限流喷嘴。

6.根据权利要求1或5所述的一种带故障诊断功能的气体负压动力调节系统，其特征在于，所述负压动力单元的出气口与第二截止阀的进气口连接，所述第二截止阀的出气口与外界连通。

7.根据权利要求6所述的一种带故障诊断功能的气体负压动力调节系统，其特征在于，所述第一截止阀和第二截止阀是自动截止阀或手动截止阀中的任意一种。

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