CN108562343A - 一种动态运转设备放气量测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动态运转设备放气量测试装置及测试方法，包括标定容器、测试分子泵、可冷凝气体收集器、收集容器、液氮冷阱和总分子泵机组，动态运转设备通过密闭的气体管路依次连通测试分子泵、可冷凝气体收集器、收集容器、液氮冷阱和总分子泵机组，本发明使用分子泵及液氮冷阱，防止了装置自身产生油蒸汽等污染物，从而能够有效降低装置的放气本底；能够将动态运转设备中释放的气体全部收集至测试装置，并将可冷凝气体与非可冷凝气体分开进行收集，降低了收集装置内的升压速率，缩小测试装置的体积。

Description

一种动态运转设备放气量测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及测量放气量的装置，具体涉及一种动态运转设备放气量测试装置及测试方法。

背景技术

放气量即放出的气体流量，可表征为放出的气体量G与放气时间t的比值。放气量通常采用的测量方法有定容法、定压法、固定流导法、收集法和称重法等。其主要针对的测试对象为样片、放气元件。采用以上方法进行放气量测量时，通常需要将放气元件等放入真空室，再进行测试。测试时，要求被测物处于静止状态，所使用方法及装置通常无法有效进行动态运转设备的放气量测试。且由于动态运转设备放出的气体在设备内部分布不均匀，因而无法直接在设备上通过测量压力以及计算升压速率或称重获得。

经过分析以上方法，采用收集气体方法可实现动态放气测试，可以对普通的收集法进行改进实现对动态运转设备放气量的测试。通常收集法采用扩散泵将所有释放出的气体收集至一容积固定的容器，再进行总气体量的测试，对于动态运转设备采用该方法存在需要解决的问题。

首先扩散泵反油，引起较大本底并对动态运转设备产生污染。且泵一旦停电，会向设备释放油蒸汽造成压升，破坏真空度，造成设备异常的运转。

其次，该方法采用固定容器，通常难以拆卸清洗，多次测试后由于收集容器对真空设备释放气体的吸附无法彻底清洗造成装置放气本底提升。

最后，针对不同放气量的动态运转设备，无法适时按收集的气体量多少选用更换合适容积的收集容器，造成收集时间过短或过长。目前通过查阅文献，对于如何在设备动态运转时进行放气量测试的方法及装置，未见相关描述。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种动态运转设备放气量测试装置及测试方法。

为解决以上动态运转设备放气量测试遇到的问题，实现动态运转设备的放气量测试，并保证动态运转设备运行的安全，本发明提供一种适用于动态运转设备放气量测试的装置。该装置采用分子泵收集，消除返油问题，且分子泵在停电时保持一定抽速，此时截断装置与设备，保证设备真空度。该装置可根据动态运转设备的放气量适时更换收集容器，实时对测试用的容积V进行准确标定。能够将动态运转设备中释放的气体全部收集至测试装置，并将可冷凝气体与非可冷凝气体分开进行收集，以达到降低收集装置内的升压速率，减小了测试装置的体积效果。可进行装置内可冷凝气体收集部件的清洗，从而降低装置的放气本底。可以通过测试收集装置的总压力P、收集时间t计算得到收集的总气体量G以及放气量Q。解决了以上动态运转设备放气量测试的技术问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种动态运转设备放气量测试装置，包括标定容器、测试分子泵、可冷凝气体收集器、收集容器、液氮冷阱和总分子泵机组，动态运转设备通过密闭的气体管路依次连通测试分子泵、可冷凝气体收集器、收集容器、液氮冷阱和总分子泵机组，标定容器通过密闭的气体管路连接于分子泵与动态运转设备之间的气体管路上，在标定容器与可冷凝气体收集器之间连接有将测试分子泵与整体管路相隔离的气体管路支路；所述可冷凝气体收集器的筒体上安装有用以实现便捷拆卸的KF法兰(快速连接法兰)结构。

在上述技术方案中，所述收集容器连接用于测试收集气体的总压力且可测量不可冷凝气体的分压力的第一真空计。

在上述技术方案中，所述标定容器连接用于测试标定容器内部压力的第二真空计。

在上述技术方案中，所述可冷凝气体收集器配备有液氮罐，该液氮罐用于对可冷凝气体收集器内的气体进行冷凝。

在上述技术方案中，在所述动态运转设备的出口处设置第一阀门。

在上述技术方案中，在所述标定容器的出口处设置有第二阀门。

在上述技术方案中，在所述测试分子泵与动态运转设备相连接一侧设置第八阀门，在测试分子泵与可冷凝气体收集器相连接一侧设置第三阀门。

在上述技术方案中，在所述气体管路支路与动态运转设备相连接一侧设置第九阀门，在气体管路支路与可冷凝气体收集器相连接一侧设置第七阀门。

在上述技术方案中，在所述可冷凝气体收集器与收集容器之间设置有第六阀门。

在上述技术方案中，在所述收集容器与液氮冷阱之间设置有第四阀门。

在上述技术方案中，在所述液氮冷阱与总分子泵机组之间设置有第五阀门。

在上述技术方案中，所述可冷凝气体收集器包括上盖、密封垫、容器、第一法兰、第二法兰和提手，在上盖与容器之间设置有通过紧固螺栓安装的密封垫以形成压垫密封结构，在第一法兰、第二法兰设置于容器的两侧结为快速法兰结构快拆接口，用于实现快速对接与拆卸，提手设置于上盖上端面用于上盖的开启。

一种动态运转设备放气量测试方法，按照下列步骤进行：

步骤一、保持第一阀门封闭，启动总分子泵机组对整个放气量测试装置进行抽真空；

步骤二、封闭第三阀门、第四阀门、第七阀门，测量指定时间t内测试容积V的压力上涨量P，计算出本底Q0；测量完成后再次抽真空；

步骤三、开启第一阀门，对动态运转设备进行抽真空；

步骤四、关闭第一阀门、第七阀门、第九阀门，启动测试分子泵，待测试分子泵达到额定转速后，向液氮罐内灌满液氮，开启第一阀门，关闭第四阀门，开始计时，此时时间记为tc，第一真空计读数记为Pc；当收集至指定时间tZ后，封闭第一阀门、第三阀门、第七阀门。

步骤五、取下液氮罐，对可冷凝气体收集器解冻，将温度恢复至室温，此时第一真空计读数记为Ps，时间记为ts，根据公式Q1＝[Ps-PcV-Q0ts-tc]/tc-tZ计算动态运转设备的放气量。

本发明的优点和有益效果为：

1、本发明使用分子泵及液氮冷阱，防止了装置自身产生油蒸汽等污染物，从而能够有效降低装置的放气本底。

2、采用分子泵及截断阀的设计结构，在装置瞬时断电情况下，通过快速截断动态运转设备保护动态运转设备运行安全。

3、可进行装置内可冷凝气体收集部件的清洗，从而能够有效降低装置的放气本底。

4、可根据动态运转设备的放气量适时更换收集容器，采用理想气体状态方程对容积V进行实时标定。

5、能够将动态运转设备中释放的气体全部收集至测试装置，并将可冷凝气体与非可冷凝气体分开进行收集，降低了收集装置内的升压速率，缩小测试装置的体积。

附图说明

图1为本发明的连接结构示意图。

图2为图1中可冷凝气体收集器结构示意图。

其中：1为第一阀门；2为动态运转设备；3为第二阀门；4为标定容器；5为测试分子泵；6为第三阀门；7为液氮罐；8为可冷凝气体收集器；9为收集容器；10为第四阀门；11为液氮冷阱；12为总分子泵机组；13为第五阀门；14为第一真空计；15为第六阀门；16为第七阀门；17为第八阀门；18为第九阀门；19为第二真空计；20为上盖；21为密封垫；22为紧固螺栓；23为第一法兰；24为容器；25为第二法兰；26为提手。

对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

一种动态运转设备放气量测试装置，包括标定容器4、测试分子泵5、可冷凝气体收集器8、收集容器9、液氮冷阱11和总分子泵机组12，动态运转设备通过密闭的气体管路依次连通测试分子泵、可冷凝气体收集器、收集容器、液氮冷阱和总分子泵机组，标定容器通过密闭的气体管路连接于分子泵与动态运转设备之间的气体管路上，在标定容器与可冷凝气体收集器之间连接有将测试分子泵与整体管路相隔离的气体管路支路；所述可冷凝气体收集器的筒体上安装有用以实现便捷拆卸的KF法兰(快速连接法兰)结构。

所述收集容器连接用于测试收集气体的总压力且可测量不可冷凝气体的分压力的第一真空计14。

所述标定容器连接用于测试标定容器内部压力的第二真空计19。

所述可冷凝气体收集器配备有液氮罐7，该液氮罐用于对可冷凝气体收集器内的气体进行冷凝。

在所述动态运转设备的出口处设置第一阀门1。

在所述标定容器的出口处设置有第二阀门3。

在所述测试分子泵与动态运转设备相连接一侧设置第八阀门17，在测试分子泵与可冷凝气体收集器相连接一侧设置第三阀门6。

在所述气体管路支路与动态运转设备相连接一侧设置第九阀门18，在气体管路支路与可冷凝气体收集器相连接一侧设置第七阀门16。

在所述可冷凝气体收集器与收集容器之间设置有第六阀门15。

在所述收集容器与液氮冷阱之间设置有第四阀门10。

在所述液氮冷阱与总分子泵机组之间设置有第五阀门13。

所述可冷凝气体收集器包括上盖20、密封垫21、容器24、第一法兰23、第二法兰25和提手26，在上盖与容器之间设置有通过紧固螺栓22安装的密封垫以形成压垫密封结构，在第一法兰、第二法兰设置于容器的两侧结为快速法兰结构快拆接口，用于实现快速对接与拆卸，提手设置于上盖上端面用于上盖的开启。

实施例2

一种动态运转设备放气量测试装置，包括标定容器4、测试分子泵5、液氮罐7、可冷凝气体收集器8、收集容器9、液氮冷阱11、总分子泵机组12、第一真空计14、第二真空计19以及各阀门(1、3、6、10、13、15、16、17、18)。

测试分子泵5用于收集动态运转设备中放出气体。测试分子泵5是无油泵，因此解决了上述收集法中扩散泵反油，引起较大本底并对动态运转设备产生污染。在其瞬时停电时，保持一定的抽速，在测试容积压力不高时短期可起到继续抽空作用，此时迅速封闭第八阀门17，可以保证动态运转设备的运行安全。

可冷凝气体收集器8由上盖20、密封垫21、紧固螺栓22、第一法兰23、容器24、第二法兰25、提手26组成，用于冷凝收集的可冷凝气体。较不采用冷凝法直接收集气体的装置，降低了测试装置升压速率，减少了测试装置的体积，对于释放出气体绝大多数为可冷凝气体的运转设备更具优势。上盖20、密封垫21、紧固螺栓22、容器24形成的压垫密封结构，用于实现可冷凝气体收集器8的密封。拆下紧固螺栓22，拉动提手26，可打开可冷凝气体收集器8，进行内部清洗降低本底。第一法兰23、第二法兰25为KF结构快拆接口，用于实现与装置其余部分的快速对接。

液氮罐7用于冷冻可冷凝气体收集器8，收集气体时进行冷凝，实际测试放气量Q时取下，使可冷凝气体收集器8恢复室温。

收集容器9用于收集非可冷凝气体，在可冷凝气体收集器8解冻后与其组成测试容积V。

液氮冷阱11其中有液氮用于冷凝，防止总分子泵机组12抽空过程中前级机械泵等油泵反油。

总分子泵机组12首先用于在第一阀门1封闭时抽空测试装置，在第一真空计14、第二真空计19压力低于1Pa时，开启第一阀门1抽空动态运转设备2，保证其安全运转。

第一真空计14用于测试收集气体的总压力P且可测量不可冷凝气体的分压力。当第一真空计14压力上涨过快或过慢时，可根据上涨速率更换收集容器9。

收集容器9其容积V标已知，内部压力P标由第二真空计19测量。根据理想气体状态方程，能够实现标定由第三阀门6、可冷凝气体收集器8、收集容器9、第四阀门10、第一真空计14、第六阀门15、第七阀门16组成的测试容积V。标定完成后关闭第二阀门3，转换为测试分子泵5的抽空通路。

实施例3

一种动态运转设备放气量测试装置在进行运转设备的放气量测试时，按照下述步骤进行：

1.按图1所示方式连接设备2及放气量测试装置。其中，第一阀门1保持封闭，不安装液氮罐7，液氮冷阱11内注入液氮，并维持冷冻2小时以上。

2.启动总分子泵机组12的前级泵，依次打开第五阀门13、第四阀门10、第六阀门15、第七阀门16、第三阀门6、第八阀门17、第九阀门18，对放气量测试装置进行抽空，当第一真空计14、第二真空计19读数均小于100Pa以后，启动总分子泵机组12的分子泵，将第一真空计14、第二真空计19读数抽空至1Pa以下，之后继续抽空8h以上。

3.封闭第三阀门6、第四阀门10、第七阀门16，开始计时。利用第一真空计14测量指定时间t内测试容积V的压力上涨量P，利用公式Q＝G/t＝PV/t计算放气本底Q0。

4.开启第三阀门6、第四阀门10、第七阀门16，继续抽空放气量测试装置，将第一真空计14、第二真空计19读数抽空至1Pa以下。

5.开启第一阀门1，对动态运转设备进行抽空，至第一真空计14、第二真空计19读数1Pa以下。

6.关闭第一阀门1，第七阀门16、第九阀门18，启动测试分子泵5。

7.待测试分子泵5达到额定转速后，在图中标识位置安装液氮罐7并在其中灌满液氮。开启第一阀门1，关闭第四阀门10，开始计时，此时时间记为tc，第一真空计14读数记为Pc。

8.如遇上装置瞬时停电，迅速封闭第八阀门17，可以保证动态运转设备的运行安全。

9.当收集至指定时间tZ后其中第一真空计14压力低于100Pa，封闭第一阀门1、第三阀门6、第七阀门16。

10.取下液氮罐7，对可冷凝气体收集器8解冻，将温度恢复至室温，此时第一真空计14读数记为Ps，时间记为ts。

11.根据公式Q1＝[Ps-PcV-Q0ts-tc]/tc-tZ计算动态运转设备的放气量。

12.放气量计算完成后，开启除第一阀门1外所有放气量测试装置阀门，使用总分子泵机组12抽空装置至1Pa以下，停止测试分子泵5及总分子泵机组12，完成放气量测试。

13.根据测试放气量范围可更换收集容器9。拆下重新安装，利用标准定组件及理想气体状态方程变换式P1V1＝P2V2实时标定测试容积V。

14.测试完成后，拆下可冷凝气体收集器8进行彻底清洗，降低本底放气。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种动态运转设备放气量测试装置，其特征在于：包括标定容器、测试分子泵、可冷凝气体收集器、收集容器、液氮冷阱和总分子泵机组，动态运转设备通过密闭的气体管路依次连通测试分子泵、可冷凝气体收集器、收集容器、液氮冷阱和总分子泵机组，标定容器通过密闭的气体管路连接于分子泵与动态运转设备之间的气体管路上，在标定容器与可冷凝气体收集器之间连接有将测试分子泵与整体管路相隔离的气体管路支路；所述可冷凝气体收集器的筒体上安装有用以实现便捷拆卸的快速连接法兰结构。

2.根据权利要求1所述的一种动态运转设备放气量测试装置，其特征在于：所述收集容器连接用于测试收集气体的总压力且可测量不可冷凝气体的分压力的第一真空计；所述标定容器连接用于测试标定容器内部压力的第二真空计。

3.根据权利要求1所述的一种动态运转设备放气量测试装置，其特征在于：所述可冷凝气体收集器配备有液氮罐，该液氮罐用于对可冷凝气体收集器内的气体进行冷凝。

4.根据权利要求1所述的一种动态运转设备放气量测试装置，其特征在于：在所述动态运转设备的出口处设置第一阀门。

5.根据权利要求1所述的一种动态运转设备放气量测试装置，其特征在于：在所述标定容器的出口处设置有第二阀门。

6.根据权利要求1所述的一种动态运转设备放气量测试装置，其特征在于：在所述测试分子泵与动态运转设备相连接一侧设置第八阀门，在测试分子泵与可冷凝气体收集器相连接一侧设置第三阀门。

7.根据权利要求1所述的一种动态运转设备放气量测试装置，其特征在于：在所述气体管路支路与动态运转设备相连接一侧设置第九阀门，在气体管路支路与可冷凝气体收集器相连接一侧设置第七阀门。

8.根据权利要求1所述的一种动态运转设备放气量测试装置，其特征在于：在所述可冷凝气体收集器与收集容器之间设置有第六阀门。

9.根据权利要求1所述的一种动态运转设备放气量测试装置，其特征在于：在所述收集容器与液氮冷阱之间设置有第四阀门。

10.根据权利要求1所述的一种动态运转设备放气量测试装置，其特征在于：在所述液氮冷阱与总分子泵机组之间设置有第五阀门。

11.根据权利要求1所述的一种动态运转设备放气量测试装置，其特征在于：所述可冷凝气体收集器包括上盖、密封垫、容器、第一法兰、第二法兰和提手，在上盖与容器之间设置有通过紧固螺栓安装的密封垫以形成压垫密封结构，在第一法兰、第二法兰设置于容器的两侧结为快速法兰结构快拆接口，用于实现快速对接与拆卸，提手设置于上盖上端面用于上盖的开启。

12.一种动态运转设备放气量测试方法，其特征在于，按照下列步骤进行：

步骤一、保持第一阀门封闭，启动总分子泵机组对整个放气量测试装置进行抽真空；

步骤二、封闭第三阀门、第四阀门、第七阀门，测量指定时间t内测试容积V的压力上涨量P，计算出本底Q0；测量完成后再次抽真空；

步骤三、开启第一阀门，对动态运转设备进行抽真空；

步骤四、关闭第一阀门、第七阀门、第九阀门，启动测试分子泵，待测试分子泵达到额定转速后，向液氮罐内灌满液氮，开启第一阀门，关闭第四阀门，开始计时，此时时间记为tc，第一真空计读数记为Pc；当收集至指定时间tZ后，封闭第一阀门、第三阀门、第七阀门。

步骤五、取下液氮罐，对可冷凝气体收集器解冻，将温度恢复至室温，此时第一真空计读数记为Ps，时间记为ts，根据公式Q1＝[Ps-PcV-Q0ts-tc]/tc-tZ计算动态运转设备的放气量。