[发明专利]抽真空系统气体抽除速度测量装置及其方法的应用

说明书

技术领域

本发明涉及抽真空系统气体抽除速度的测量，以及该抽真空系统气体抽除速度测量方法和应用。

背景技术

当前关于气体流量测量的方法多种多样，但是基于这些方法设计的流量计一般仅针对非真空（大于100kPa）或真空度不高的情形。在较高真空的状态下进行气体流量的测量时，由于此时气体流量密度小、气流推力过小（很多时候绝对压力小于100Pa），目前没有合适的流量计能够直接测量得到该状态下的空气流量。为了测量上述状态下的空气流量，很多工程上以真空泵的理论抽速曲线和真空管道的结构为基础数值，通过理论计算来得到与实际较接近的抽真空系统抽气量速度曲线，但随着真空泵工作时间的加长，真空度的提高，抽真空系统的气体抽除速度与该理论值相比，会产生越来越大的偏差，从而使上述依靠理论计算得到的数据无法反映真实的抽真空气流速度。而在抽真空气流速度不能准确获得的情况下，就无法准确获知真空容器中抽真空的状态，从而使抽真空无法有的放矢，盲目性增大。因此，如何在接近绝对真空的状态下，较为准确地得到抽真空速度，以获得准确的相关抽真空数据，成为业界急需解决的问题。

另外，绝缘材料是油浸变压器绝缘的主要部件，油浸变压器的器身除了铁芯和导线外，大部分是绝缘材料。这些纤维质的绝缘材料在自然环境下通常含有6%～8%的水分，在器身装配过程中，绝缘材料还会进一步受潮或浸湿。因为绝缘材料的的含水率是影响介质的电气强度、变压器的可靠性和使用寿命的主要因素，因此变压器绝缘材料的干燥处理是变压器生产过程中重要环节之一，特别是在超高压大型变压器的生产过程中，对绝缘材料干燥处理后的含水率要求尤为严格。国家标准对不同电压等级和容量的变压器中绝缘材料的含水率做了明确规定，纤维绝缘材料干燥结束后要达到的标准平均含水率为0.5%～0.1%。

由于变压器器身干燥处理需要在真空环境下进行，并且真空容器内温度可达到115℃～120℃，因此目前还没有技术手段可以测量器身的绝缘材料在干燥处理过程中的含水率，而只能通过测量干燥处理真空容器内残余气体的含水率来间接推断真空容器内绝缘材料的含水率是否已达标。通常以罐内单位质量的绝缘材料在单位时间内出水的质量来衡量罐内绝缘材料的干燥处理是否达标，其通用的单位为克/吨小时（g/th）。

ABB公司的气相干燥设备中，带有一种基于五氧化二磷吸附原理制成的水分压测量仪。由于此仪器存在受环境影响大、对真空容器密封要求严格、测量周期长以及需要经常更换有毒的五氧化二磷等弊端，其应用状况不是很好，常常因为操作人员操作不当使真空密封不良从而使五氧化二磷受潮或因疏于更换五氧化二磷而使测量产生很大误差。

在工程上还有一种方法是使用露点仪测量真空抽气管道中气体的水蒸汽分压。因为水蒸汽结露温度（露点）与环境气氛的水蒸汽分压是一一对应关系，以测量得到的露点温度及环境温度，可经计算得到水蒸汽分压。然而，这种测量方式只能得到气体中的水蒸汽分压，因为缺少单位时间内从罐内抽出的气体量数据，只能根据真空泵的理论抽速来计算出水率，而抽真空系统的实际抽速与理论计算存在误差，而且随着设备的使用年限的加长，抽真空系统抽气速度不可避免地发生较大的变化，越来越偏离理论值，使计算误差不断增大，以至其应用状况越来越差。因此很多厂家不认可这种测量方法。

综上所述，现有的出水率测量装置都存在明显缺陷，或使用剧毒物质不安全，易污染环境，设备操作复杂；或缺少测量参数，只凭理论值代，无设备工作参数变化时修正的误差功能等等。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的为提供一种能够准确有效地测量较高真空状态下抽真空系统的气体抽除速度测量装置。该装置通过对较高真空状态下气体流量与抽真空管道真空度进行关联标定，从而可以通过对该状态下真空度的检测来确定气体抽除速度。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种抽真空系统气体抽除速度测量装置，用于抽真空系统抽真空的抽气速度测量，所述抽真空系统包括真空机组、抽真空管道和阀门，所述抽真空速度标定系统包括真空传感器、定流量进气装置和控制装置，所述真空传感器和所述定流量进气装置均连通设置在所述抽真空管道上，所述控制装置以电气测控形式连接所述定流量进气装置和所述真空传感器，所述控制装置控制所述定流量进气装置动作、采集所述定流量进气装置和所述真空传感器的数据信息并进行计算和存储，确定所述真空传感器测得的真空度的数值与所述定流量进气装置的气体流量数值的关系。