[发明专利]一种气体高密封慢速调压系统及方法

权利要求书

1.一种气体高密封慢速调压系统，其特征在于：包括气体回路、气动调压器、驱动气瓶、真空泵、储气罐、阀门、管道和仪表组成；所述气体回路是由反应气屏、吸气床和气体循环泵构成的高密封强制循环回路；所述气动调压器的一端与气体回路的压力调节支路连接，另一端与进气管路和排气管路连接；所述慢速调压系统通过气压驱动式和真空驱动式双作用的金属波纹管隔膜调压器进行抽吸和压缩气体回路中的气体，控制反应气屏的压力;

所述气动调压器的排气管路分为两个支路，一个支路直接连接通风，同时旁通并接真空泵通向通风，另一支路先连接储气罐，再由储气罐连接通风；所述气动调压器内腔和外腔都设置压力传感器，实时监测两侧压力及其之间的压差，反馈后通过阀门控制压力调节过程;

所述的一种气体高密封慢速调压系统的调压方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)当需要提高反应气屏处压力时，将驱动气瓶内的驱动气体通过进气管路充入气动调压器的外腔缸体气室，压缩内腔波纹管气室的工艺气体，将工艺气体通过压力调节支路排出到气体回路和反应气屏；

(2)当需要降低反应气屏处压力至接近常压或高于常压时，通过排气管路将气动调压器外腔缸体气室内驱动气体直接排向通风或储气罐，内腔波纹管气室拉伸，反应气屏内的工艺气体通过气体回路及其压力调节支路被抽吸到内腔波纹管气室；

(3)当需要进一步降低反应气屏处压力到负压时，通过排气管路上的真空泵对气动调压器外腔缸体气室抽真空，反应气屏和气体回路中低于常压的工艺气体将被抽吸入内腔波纹管气室；

(4)通过上述的气压驱动和真空驱动的慢速调压方法，慢速调压的气压驱动压力可达5MPa，真空驱动压力可达0.02MPa，可实现从负压调节到中压调节连续变化，方便控制反应气屏压力调节的大小和速度，可以单步、多步、循环和负荷跟随多种方式进行压力调节，完成一个压力循环变化时间较短，能够在1min-1h的时间内慢速改变反应气屏内压力；

所述气动调压器由内腔波纹管气室和外腔缸体气室构成，内腔波纹管气室内为被调节的工艺气体，外腔体缸体气室内为气压驱动气体，驱动气体为压缩空气、氮气或氦气，全密封的金属波纹管隔膜将工艺气体与驱动气体完全隔离开；所述气动调压器的内腔波纹管气室进出口与气体回路的压力调节支路连接，外腔缸体气室进气口与进气管路连接，排气口与排气管路连接；

所述驱动气瓶与气动调压器之间的进气管路上设置减压阀和针阀，通过压力信号调节驱动气体的进气压力和流量，控制反应气屏压力上升的大小和速度；所述气动调压器与通风之间的排气管路设置针阀调节排气流量，所述储气罐内预充一定压力的驱动气体，减少气动调压器与储气罐之间压差，控制反应气屏压力下降的大小和速度；所述气体调压器外腔缸体气室设置一支路接弹簧式安全阀，再通向排气支路；

所述气动调压器增压时，由驱动气瓶通过进气管路向其外腔缸体气室充入驱动气体，导致驱动气体增多而压力升高到大于内腔波纹管气室中工艺气体压力时，驱动柔性波纹管压缩增大工艺气体压力，通过压力调节支路进入气体回路，从而提高反应气屏压力；

所述气动调压器减压时，由其外腔缸体气室通过排气管路将驱动气体排出到通风或储气罐，导致驱动气体减少而压力降低到小于内腔波纹管气室中工艺气体压力时，驱动柔性波纹管拉伸减少工艺气体压力，气体回路中工艺气体通过压力调节支路返回内腔波纹管气室中，从而降低反应气屏压力；

所述气动调压器需要减压到负压时，由真空泵将其外腔缸体气室的驱动气体通过排气管路抽吸出并排到通风，导致外腔缸体气室形成真空，驱动柔性波纹管进一步拉伸使内腔波纹管气室也形成负压，将气体回路的压力抽吸到内腔波纹管气室，从而降低反应气屏压力到负压；

所述气动调压器由两级包容结构组成，形成两级防泄漏措施；第一级由全密封的焊接金属波纹管隔膜与气体回路连通提供完整初级包容，避免容积变化过程中动密封引起泄漏；第二级由外腔缸体气室与储气罐相连通形成次级包容，并设置泄漏检测仪，当检测到泄漏后可通过排气管路将外腔缸体气室内泄漏气体间接排到储气罐，避免污染环境。

2.根据权利要求1所述的一种气体高密封慢速调压系统，其特征在于：所述气体高密封慢速调压系统与工艺气体接触表面，都使用不锈钢全金属密封结构和设备，同时没有磨损表面且无润滑需要；所述反应气屏、吸气床、储气罐、管道和阀门静设备都使用全焊接密封结构和连接方式，氦质谱检漏率小于10 ^-10 Pa·m ³ /s；所述气体循环泵和气动调压器动设备为全金属波纹管动密封，氦质谱检漏率小于10 ^-8 Pa·m ³ /s；整个所述高密封慢速调压系统的氦质谱检漏率小于1×10 ^-7 Pa·m ³ /s。