真空机械手（共6篇）
真空机械手 篇1
0 引言
目前,真空断路器在国内外输配电领域使用率逐年提高,尤其广泛应用于7.2～40.5kV中压系统中。随着真空断路器使用率的提高和使用范围的扩大,对它的首要要求是能持续稳定地安全运行。真空断路器的机械特性参数对它能承载的额定电流、开断的短路电流起着关键性的作用。
1 额定开距
额定开距指真空断路器触头处在完全断开位置时,动静触头之间的最短距离。它取决于真空断路器的额定电压、使用条件下开断电流的性质、触头材料及其绝缘耐压要求。额定开距的大小主要决定了真空灭弧室的绝缘能力和断路器的机械寿命。开距小适合于频繁操作的场合,例如真空接触器或真空负荷开关,但会影响绝缘强度。开距大适合于绝缘强度大,能开断短路电流和承受瞬态恢复电压的真空断路器,但过大的开距并不会显著增强真空灭弧室的绝缘强度,相反,只会增加操作机构的操作功,同时增加对波纹管的冲击力,造成机械寿命降低。因此,7.2kV真空断路器额定开距为4～8mm,12kV为9～12mm,40.5kV为20～40mm。
2 额定超程
额定超程是真空断路器触头完全闭合后,动触头所能移动的距离。合适的超程,能保证触头在电磨损后仍能保持一定的接触压力,提高长期运行的安全系数;能有效减小合闸弹跳,避免关合短路电流时触头产生熔焊;能提高一定的刚分速度,减小燃弧时间,增加介质场强恢复速度,提高短路电流开断能力。超程如果太小,就不能保证触头在烧损后应有的合闸触头压力,影响承载短路电流的能力,动热稳定性能相应下降,甚至产生重合闸弹振。超程如果太大,会增加操作机构的合闸功,使合闸变得极不可靠,甚至导致真空灭弧室漏气。真空断路器的超程通常取额定开距的15%～40%,例如12kV真空断路器的超程取3～4mm。
3 额定触头工作压力
真空断路器额定触头工作压力等于真空灭弧室的自闭力与合闸弹簧力之和。合适的触头工作压力,能使真空灭弧室的触头接触电阻保持在规定的范围内,在一定的触头压力范围内,压力越大接触电阻越小,较小的接触电阻能减少开关在长期运行情况下的发热,保证开关的安全运行。同时足够的触头工作压力能满足动稳定试验的要求,承受较大的电动力,还能抑制合闸弹跳,减小分闸反弹。由于真空断路器在关合短路电流时,触头在预击穿后要产生电弧和电动斥力,触头产生弹跳,机构合闸速度也最慢,所以,关合短路电流是考核触头工作压力是否满足要求的最苛刻的条件。
如果触头的工作压力太小,触头合闸时的弹跳时间会变长,同时,一次回路的电阻增大,直接影响真空断路器的长期工作温升。如果触头的工作压力太大,由于真空灭弧室的自闭力是一个恒定值,触头的弹簧力会增加,造成操作机构的合闸功增加,增大对真空灭弧室的冲击和振动,长期会使真空灭弧室发生漏气。真空断路器的触头工作压力与额定短路开断电流的关系见表1。
4 分闸速度
分闸速度通常指触头分开运动时的平均分闸速度。由于分闸速度直接影响电流过零后触头间介质强度恢复的速度,如果电弧熄灭后,触头间绝缘介质强度恢复速度小于瞬态恢复电压,将造成电弧重燃。为了防止电弧重燃以及缩短燃弧时间,真空断路器必须有足够快的分闸速度。分闸速度的大小主要取决于额定电压。当额定电压和触头开距一定时,分闸速度的波动范围取决于开断电流的大小以及负载的性质。开断电流较大时,分闸速度也应较大。开断电容电流时,由于恢复电压较高,为减小重燃的几率,分闸速度也应较大。但是分闸速度并不是越大越好。分闸速度过大,操作过程中的振动(弹跳和弹振)也越严重,对真空灭弧室波纹管的冲击也就越严重,甚至会提前损坏波纹管,导致灭弧室漏气。同时,整机的振动也越大,易造成整机零部件的损坏。因此,必须根据真空断路器的工作任务作出适当的选择。12kV真空断路器分闸速度通常为0.8～1.2m/s,必要时可以提高到1.5m/s。实际在短路开断过程中,对开断能力影响最大的是初始分闸速度,即刚分速度。因此,一些大容量的真空断路器以及40.5kV电压等级的真空断路器,通常测量并考核刚分速度或者触头刚分点后2～6mm参考行程内的速度来判定真空断路器的分闸速度特性。
真空断路器分闸行程曲线如图1所示,点A至点C之间触头运动的行程即为平均分闸速度,点A处的速度即为刚分速度,点A至点B之间触头运动的行程即为刚分点后2mm参考行程速度。
5 合闸速度
合闸速度通常指触头闭合运动时的平均合闸速度。由于真空灭弧室在额定开距时的绝缘能力比较高,因而真空断路器的合闸速度要比分闸速度低。但为了提高短路电流关合能力,真空断路器也必须具备一定的合闸速度,以减小触头在短路关合过程中由于预击穿造成的电磨损,避免产生触头熔焊。但是,过高的合闸速度会增加操作机构的合闸功,导致合闸弹跳合闸操作时受到的合闸冲击力增大,降低真空灭弧室的使用寿命。12kV真空开关的合闸速度通常为0.4～0.7m/s,必要时可取为0.8～1.2m/s。实际在短路关合过程中,只有在触头预击穿发生时即触头刚合点的速度是最重要的,因此一些大容量的真空断路器通常测量并考核刚合速度或者触头刚合点前2～6mm参考行程内的速度来判定真空开关的合闸速度特性。
真空断路器合闸行程曲线如图2所示,A点至C点之间触头运动的行程即为平均合闸速度,A点处的速度即为刚合速度,A点至B点之间触头运动的行程即为刚合点前2mm参考行程速度。
6 弹跳时间
弹跳时间指触头合闸时的衰减振动时间。弹跳时间越小说明真空断路器整机装配性能越好。弹跳时间越大,将会增大触头合闸时电磨损程度,造成合闸过电压,影响电力系统正常运行以及真空灭弧室波纹管的使用寿命。正确合适地调节真空断路器的触头合闸弹簧及超行程弹簧,把开距、超程、触头压力、合闸速度控制在一个合适的范围内,将会有效减小合闸弹跳时间。如机构设计允许,加装合闸缓冲器,会明显减小弹跳时间。电力部行业标准(DL/T 615-1997)对12kV真空断路器合闸弹跳的要求是:合闸无弹跳为好或者合闸弹跳时间越小越好。对于12kV真空断路器,在灭弧室选用铜铬合金触头时,合闸弹跳时间以不超过3ms为宜,极端情况下可控制在5ms之内。
7 分闸反弹
分闸反弹是指真空断路器在分闸过程中机构产生的一个分闸弹跳值,称为分闸反弹幅值。真空断路器都会在机构上安装分闸缓冲器,以吸收过大的分闸力,减小分闸反弹幅值。如果分闸反弹幅值过大,在短路电流开断的情况下会减少真空灭弧室有效绝缘断口距离,便灭弧室在电弧熄灭瞬间绝缘强度减小,造成触头重燃、开断失败。电力部行业标准(DL/T 615-1997)对12kV真空断路器分闸反弹的要求是:分闸无反弹为好或者分闸反弹幅值越小越好。对于12kV真空断路器,分闸反弹幅值以不超过2mm为宜。
8 合、分闸不同期性
真空断路器的合、分闸不同期性表示三极不同时闭合或分离的程度。过大的合闸不同期会造成末合相合闸预击穿时间增加,触头更容易发生熔焊。过大的分闸不同期会造成首开相燃弧时间过长,增加断路器开断时触头的负担。国标GB 1984-2003对真空断路器极间不同期性的要求是:合闸时不应超过额定频率的1/4周波,分闸时不应超过额定频率的1/6周波。对于12kV真空断路器,合闸不同期控制在3ms以下,分闸不同期控制在2ms以下。
9 结束语
真空断路器的各项机械特性参数对于断路器承载额定电流,开断以及关合短路电流起着至关重要的作用,必须有效地调整各个特性参数至制造厂规定的合适范围内,以保证真空断路器长期安全运行。
摘要：总结真空断路器试验和调试的经验,分析真空断路器机械特性参数的选择原则和经验数据。
关键词：真空断路器,机械特性参数,调试
参考文献
[1]熊泰昌.真空开关电器[M].北京:水利水电出版社,2002
[2]王季梅.真空开关技术与应用[M].北京:机械工业出版社,2008
真空机械手 篇2
本文在计算断路器分闸机械特性的基础上，从理论上计算了断路器在经常发生故障的部位发生故障时的故障分闸速度曲线。将在线监测系统测得的实际故障分闸速度特性曲线与理论计算的故障曲线进行比较，可以确定故障部位，为实现断路器机械特性在线监测与状态维修提供了理论基础，从而也可提高断路器的运行可靠性。真空断路器性能好坏的重要指标之一是真空断路器的机械特性图，而机械特性主要体现在断路器的分、合闸速度特性上，因此开展真空断路器机械速度特性方面的研究具有一定的工程实际价值。
1 高压真空断路器的结构简介
高压断路器由以下五个部分组成：通断元件，中间传动机构，操动机构，绝缘支撑件和基座。通断元件是断路器的核心部分，主电路的接通和断开由它来完成。主电路的通断，由操动机构接到操作指令后，经中间传动机构传送到通断元件，通断元件执行命令，使主电路接通或断开。通断元件包括有触头、导电部分、灭弧介质和灭弧室等，一般安放在绝缘支撑件上，使带电部分与地绝缘，而绝缘支撑件则安装在基座上。如图1所示：
2 分闸速度计算数学模型
应用物理学中的功能原理，我们把配弹簧操动机构的新型真空断路器的分闸速度特性进行计算，其数学表达式为：
式中：W为断路器分闸时主动力所做的功;WZ为断路器分闸时阻力所做的功;m为断路器运动系统的归化质量;v1和v2分别为计算区间的初速度和末速度。
2.1 刚分（0～3mm）阶段
刚分阶段的分闸主动力有分闸弹簧力、触头弹簧力和运动系统的重力，阻力是各机械零件连接处的摩擦力。
通过计算得到刚分速度v’=0.94m/s，与实测值v’=0.96m/s吻合较好。
2.2 刚分后到缓冲行程前（3一9mm）阶段
这一阶段的分闸主动力有分闸弹簧力和重力;阻力有机械摩擦力和触头反力。刚分后到缓冲行程前各力所作功的计算方法列于表2, 触头反力与分闸行程之间的关系见图2
2.3 缓冲行程（9～14mm）阶段
此阶段的分闸主动力有分闸弹簧力和重力;阻力有触头反力和油缓冲器的制动力。缓冲行程各力所做功的计算方法列于表3。
将表1、表2、表3的结果分别代人式 (1) ，可得到断路器的分闸速度特性曲线，见图3。
3 弹簧机构故障分闸速度特性
大量的实践证明，新型真空断路器有相当高的机械可靠性。但是，在不同的生产企业，由于其技术水平、生产工艺和原材料质量的不同，可能会导致真空断路器的质量不一致;断路器在长期运行使用中也会由于各种原因而使某些特性发生变化。因此有必要分析弹簧机构故障分闸速度特性，了解故障机理;同时，故障分闸特性也是实现断路器机械特性在线监测的理论基础。本文在计算断路器正常分闸速度特性的基础上计算了弹簧机构故障时的分闸速度特性。弹簧机构中分闸弹簧故障(刚度K变小)、触头弹簧故障(刚度K：变小、特性变差)、油缓冲器设计不合理(油缓冲器不同环形隙)、不同位置加油缓冲以及绝缘拉杆与拐臂连接处轴销脱落所对应的分闸速度特性曲线。
4 小结
1)建设可靠稳定的电网，离不开可靠稳定的真空断路器，也是开关企业追求可靠产品的要求。通过对开关的可靠性研究，建立一套完整的适合于高压开关可靠性特点的可靠性理论体系，为开关生产厂家提供理论指导和提高产品可靠性的途径是一项很有意义的研究工作。
2)断路器在线监测技术的不断提高是提高断路器可靠性的重要途径，要不断从不同的角度来实现在线监测技术。
3)本文计算的断路器分闸机械特性曲线是设计断路器的理论基础，也是实现断路器机械特性在线监测的理论基础，对实际工程有一定的参考价值。
摘要：文章对真空断路器的结构特征进行了简要的分析描述, 对其机械特性进行了理论的分析计算;同时对弹簧操作机构在无机械故障下的正常分合闸速度特征曲线的理论值和实测值进行了对比, 这样的对比有利于快速分析机械故障点, 对断路器及其操作机构的故障诊断和维护维修提供了理论支持, 从而提高了断路器的可靠性, 使配电网络更加安全、稳定。
关键词：弹簧操作机构,真空断路器,分合闸,机械特性,可靠性
参考文献
[1]林莘.现代高压电器技术[M].北京:机械工业出版社, 2002.
真空机械手 篇3
关键词：水环式真空泵,工作液 (水) ,工作液饱和蒸气压
深圳市第二人民医院现有3台山东淄博齐真机械有限公司生产的SK-12水环式真空泵, 主要用于病人吸痰所用, 单台最大抽气速率为12m3/min, 使用真空度范围为-400mmHg~-600mmHg之间, 抽气速率为11m3/min, 极限压力为-700mmHg (-0.093MPa) , 真空泵配备的电机功率为18.5kW。该设备在投入运行的初步阶段, 整体运行较平稳, 真空度及抽气量均可满足要求。但在运行多年后, 发现水环式真空泵工作效率出现逐渐降低的现象, 一般在30%左右, 较好的也仅能达到50%左右, 整个装置工作效率非常低。从实际检修维护来看, 造成水环式真空泵效率偏低的原因除了受到泵自身结构限制外, 还受到诸如工作液饱和蒸气压、长期运行产生水垢等因素的影响[1]。真空泵在出厂后, 其机械结构已经确定定, 也就是说通过改变泵内部结构来提高真空泵运行效率的方法是不现实的, 本文将对实际设计选型、统计计算、运行维护等过程中的一些提高水环式真空泵运行效率的技术措施进行详细分析研究, 以便与其它同类型工作人员进行学习探讨。
1 水环式真空泵工作原理简介
当水环式真空泵在停止运行时, 泵体内会存在一定量的工作液 (水环泵工作液为水) ;真空泵正常运行时, 电机通过联轴器带动轴及叶轮旋转, 工作液 (水) 在叶轮高速旋转形成的离心力作用下, 不断甩向泵体的内壁, 从而沿泵体内壁形成一个旋转的封闭水环[2], 水环与两叶片及圆盘形成一封闭空间, 被抽气体即在封闭空间内, 叶轮的不断旋转, 达到抽送气体的目的。
水环式真空泵的具体结构如图1所示:
从图1可知, 由于真空泵叶轮是偏心地安装在泵体内, 且水环旋转速度与叶轮旋转速度间存在一定的速度差, 这就使得水环相对于泵叶轮叶片做相对运动, 在相邻2个叶片间的空间容积内呈现周期性的往复变化, 类似简单的往复式活塞工作一样。在图示的右半部分, 随着叶轮的顺时针旋转, 水环与两叶片及圆盘形成的封闭空间逐渐增大, 压力逐渐降低, 吸气口的气体不断地被吸入;在图示的左半部分, 随着叶轮的顺时针旋转, 水环与两叶片及圆盘形成的封闭空间逐渐减小, 压力逐渐增大, 压力高于排气口处的压力时, 气体被不断地排出, 如此循环, 吸气口处就会形成一定的真空度, 从而满足工作要求。在实际检修维护过程中发现, 随着真空泵运行时间的延长, 真空泵的运行效率会逐步降低, 主要原因大致包括:1) 水环式真空泵在运行过程中, 叶轮叶片与水环间会不断发生撞击摩擦, 从而会使水环的温度不断上升, 温度上升, 造成水的饱和蒸汽压降低, 会引起真空泵的真空度下降;2) 真空泵运行时, 工作水随被抽气体排放到气水分离水箱中, 一部分工作液 (水) 蒸汽随气体一并排出, 这就要求在真空泵的运行过程中, 运行人员要经常给真空泵水箱进行补给水, 否则工作液不足, 导致泵体内形成不了封闭的水环, 造成被抽气体的反流, 也会降低真空泵的工作效率;3) 真空泵与病人吸痰的负压吸引瓶, 真空罐通过软管及管道连接, 在真空泵运行中, 在负压吸引瓶吸痰以及真空罐抽真空的过程中, 偶尔会有病人的痰液被吸入真空泵内部, 影响泵的高效稳定工作;4) 整个真空系统对密封性能要求很高, 要将吸痰真空罐抽成真空, 就必须时刻保持罐与泵、罐与罐、吸引甁与吸引接头之间连接管道密封件具有良好的密封性能和较高工作强度[3]。
2 水环式真空泵工作介质性能影响因素分析
由于水环式真空泵在很多工程领域作为主要的动力部件得到广泛的推广应用, 为了提高水环式真空泵的综合应用功能效益, 我国颁布了国标GB/T13929-92, 即《水环式真空泵和水环式压缩机试验方法》。在规范中明确规定, 水环式真空泵的性能测试曲线为真空泵在温度为15℃的水作为工作液, 相应吸气介质为20℃的饱和空气, 且排气压力为1个大气压时所测得的真空泵运行特性波动曲线。真空泵在医疗机械领域实际应用过程中, 由于工作液介质温度、吸气介质温度和饱和度、以及排气压力不可能与GB/T13929-92正好完全吻合, 也就是说在实际选型设计和更新改造过程中, 需要将相应的参数数据进行修正, 以提高医用吸痰真空泵系统的整体工作效率[4]。
2.1 吸气介质对水环式真空泵性能的影响
1) 吸气介质温度
整个真空系统吸入介质的温度越高, 水环式真空泵的吸气能力就会变得越差。
2) 吸气介质饱和度
真空泵在运行过程中, 因为吸气介质中的可冷凝部分会在水环式真空泵内发生冷凝, 加上真空泵所排出的气体是在常压状态下的饱和气体, 这样如果吸气介质的饱和度越大, 其在真空泵内内部的冷凝量将会越大。因此, 在实际运行过程中, 应该考虑真空系统的吸入介质饱和度, 一般饱和度大于50%的, 在真空泵系统运行方式调节时, 应按饱和气体来计算;对于饱和度小于或等于50%的吸气介质而言, 应该按照干气来计算。
2.2 工作液介质和温度
当工作液的饱和蒸汽压越大时, 真空泵的极限压力也会随之增大, 其实际吸气量就会越小, 运行效率就会降低。反之, 当工作液的饱和蒸汽压越小时, 真空泵的极限压力就会随之减小, 其实际吸气量就会越大, 运行效率就会越高。因此, 在实际真空系统检修维护过程中, 要严格参照国标GB/T13929-92中, 相关工作液介质和温度要求进行详细的计算分析, 对于不合格的工作液应该立即更换, 以保障真空系统处于最佳工作状态, 有效提高其综合运行机械效率。
2.3 排气压力
从图1中可知, 真空泵在工作时, 会不断将空气排出泵体, 以在吸气口形成工作需求的真空度, 也就是说排气压力也是影响水环式真空泵运行效率的另一主要因素。排气压力会对真空泵吸气量和轴运转功耗带来巨大的影响。当真空泵系统在运行时, 如果其排气压力越大时, 真空泵的吸气量就会越小, 相应轴运转功耗就会越大。相反, 当系统排气压力越小时, 真空泵的吸气量就会越大, 相应轴运转功耗就会越小。因此, 在实际运行维护过程中, 应该实时观察真空泵系统的排气压力数据, 当出现异常排气压力数据时, 应该立即采取相应的措施对整个真空系统进行更新改造, 使得真空系统排气压力长期维持在国家标准或厂家推荐范围值内, 保证真空泵始终处于最优工况条件下, 有效提高水环式真空泵整体运行机械效率。
3 真空泵工作液液位或流量对其效率的影响
在实际使用过程中, 如果真空泵的工作液液位过低或者流量太小时, 真空泵内部将不能形成封闭的液环, 工作时将达不到正常运行所需的真空度, 从而大大降低了真空泵的运行效率;如果真空泵工作液流量太大, 则会造成真空泵运行功率损耗增加, 导致大约80%以上的能量全部消耗在液环与泵体内壁的摩擦过程中, 使得系统能耗增加, 降低了真空泵的运行效率。水环式真空泵是容积泵中的一种, 正常运行时, 其吸入的气体是可以压缩的, 而当真空泵在内部充满工作液的情况下启动时, 由于液体不能像空气那样被压缩, 这样就可能造成真空泵在启动过程中出现损坏叶轮叶片的情况, 从而影响真空泵的使用寿命[5]。因此, 在真空泵运行过程中, 必须严格巡查工作液的液位和流量值, 防止出现工作液状态剧烈变化, 有效提高水环式真空泵运行机械效率。
4 水垢对真空泵机械效率的影响
由于工作液 (水) 中通常含有钙、镁等碳酸盐物质, 当泵在正常运行过程中, 工作液在受热温升作用下, 水中相应的碳酸盐物质的溶解度就会降低, 在泵长期运行后, 该类物质就会逐步结晶析出, 附着在圆盘、叶轮、泵体等部件上。水环式真空泵在长期运行后, 泵体内部结垢就会变得十分严重, 常常导致圆盘与叶轮之间间隙减小, 水环式真空泵运行时出现异声、启动电流过大、吸气量明显降低、真空度下降等现象, 造成真空泵效率降低。此时可以扳动转子采用10%的草酸对真空泵进行全面除垢, 然后采用清水进行冲洗。如果发现泵体内水垢较厚时, 就有必要采取对泵进行解体, 局部详细清除手段, 彻底清除水垢, 增大真空泵内部容积量, 提高其运行效率。
5 结论
对于水环真空泵而言, 影响其实际运行效率的因素很多。因此, 在日常运行维护过程中, 要从吸入介质的温度和饱和度、工作液的种类和温度、排气压力、工作液 (水) 液位和流量以及工作水的水质等多个方面建立完善的真空泵设计、改造选型、以及运行维护等制度措施, 保证真空系统始终工作在最优工况条件, 在为医院节省大量的检修维护经费的同时, 有效提高真空系统实际运行过程中的机械效率。
参考文献
[1]强成银.水环式真空泵的维护[J].中国设备工程, 2008 (8) :46.
[2]贾宗谟, 穆界天, 范宗霖.漩涡泵液环泵射流泵[M].北京:机械工业出版社, 1993.
[3]祁曾青.水环真空泵叶轮最佳圆周速度[J].水泵技术, 2001 (3) :10-13.
[4]张淑芹.水环式真空泵和水环式压缩机试验方法[M].北京:国家技术监督局, 1992.
真空机械手 篇4
1 真空泵的工作原理
液环式真空泵主要用于抽输低于大气压的气体和介质, 叶轮被偏心的安装在泵体中, 当叶轮旋转时, 进入泵体的水被叶轮抛向四周, 形成了一个与泵腔形状相似的等厚度的封闭水环。在吸气侧, 液环逐渐远离叶轮轮毂, 气体通过吸气口轴向进入泵体内;在排气侧, 液环逐渐靠近叶轮轮毂, 气体被压缩并通过排气口被轴向排出。
2 真空泵的机械密封结构
泵体两端均装有双列圆锥滚子轴承。泵体两端分别装有单端面机械密封, 分别由动环, 静环组成。动环靠顶丝固定在轴套上, 动环后面由六个弹簧支撑, 以此来调节密封压缩比, 静环固定在泵体上和动环接触, 防止液体流出。
3 机械密封泄露分析
通过对单作用平衡式机械密封多次泄漏的进行分析, 引起泄漏原因有以下几点。
①动环、静环压缩比量过大。②静环与压盖之间密封圈失效。③动环与轴套之间的密封圈失效。④轴套的密封面腐蚀。⑤弹簧失效。⑥机械密封经长时间放置变形。
具体分析这6 个原因, 其中动环与轴套之间的密封圈, 静环压盖与泵体之间的密封垫片及静环与压盖之间的密封圈这3 个位置属于静密封, 所使用的密封材料氟橡胶, 耐高温, 耐腐蚀。实际解体检修中也未发现上述密封件失效。因此, 动环、静环压缩比过大, 轴套、弹簧材质腐蚀是机械密封泄漏的主要原因。另外机械密封经长时间放置变形, 也是机械密封泄漏的一个原因。
4 改进措施
4.1 安装注意事项
①动环背面的弹簧, 是保证机械密封摩擦副端面比压的重要因素, 各弹簧之间高度相差要在0.5mm以内, 不存在偏斜现象, 弹簧力的下降范围在10% 以内。②机械密封动、静环的密封橡胶圈的安装要符合设计手册规范要求, 压缩率为8% ~10%。③机械密封动环材质为硬质合金, 静环材质为石墨环, 该材质优点为耐热、耐腐蚀, 耐热冲击性好、线膨胀系数小等, 但也存在石墨硬度低、硬质合金脆性大的缺点。④实际检修过程中发现, 动环多次出现裂纹, 说明该硬质合金动环经国产化后导热性能较差, 易产生热裂。因此需要从备件上提高质量。⑤动静环密封面的平面度要小于0.003mm, 且不允许有崩边、划伤等现象。⑥机械密封安装部位的轴套径向跳动在0.04mm以内, 转子的轴向串量在0.4mm以内, 密封腔体与轴的垂直度在0.1mm以内, 密封弹簧压缩量应为4 ~5mm。
4.2 动环、静环端面比压的计算 (PC)
(1) 弹簧钢度:
式中:G为弹簧弹性模量;D为弹簧丝径;n为静环支撑弹簧有效圈数;d为弹簧直径
(2) 弹簧工作负荷:
式中:n1为静环支撑弹簧个数;f1为压缩量
(3) 弹簧比压:
式中:A=静环端面面积, A=17.427cm2
(4) 载荷系数:
式中:d1为静环端面外径;d2为静环座内径;d0为静环端面内径
(5) 端面比压:
式中:P为压力;E为液膜反压系数
4.3 改进措施
①动环座在轴套上安装时, 通过顶丝定位在轴套上, 动环安装的过程中严禁敲打和碰击, 以免机械密封副破损而造成密封失效。②机械密封弹簧压缩量原为5 ~6mm。现为4mm, 以防止动环、静环压缩比过大, 导致机械密封泄漏。③机械密封弹簧材质由316L改为钛材, 防止因腐蚀导致机械密封弹簧失效。
4.4 工艺操作注意事项
①工作液的液位必须调节正确或启动之后重新直接对其进行调节, 必须确保泵吸排气小腔内无过多液体。②设备启动时要检查运转情况, 启动之后, 要读出压力和流量的状态值, 确保密封不发生泄漏。③该真空泵转速较高, 运行工况恶劣。为了防止密封断面摩擦过热, 采取冷却方式, 因此在该泵的日常运行中, 要加强冷却水流量的检查与维护, 保证冷却水的畅通, 延长机械密封使用寿命。
5 结语
经过对液环真空泵以上几个方面问题的改进, 收到了巨大成效, 机械密封泄漏现象基本得到解决, 提高了装置的稳定性与安全性, 装置运行平稳, 节能效果相当显著, 到目前为止, 未发生任何故障, 减少了大量的检修费用, 取得了良好的经济效益。
摘要：本文根据液环式真空泵的机械结构, 对机械密封泄漏的原因进行了分析, 通过改进方法, 论证了液环式真空泵在PTA装置中的应用及注意事项。
真空退火炉真空检测技术研究 篇5
真空退火炉自二十世纪五十年代被广泛地应用, 真空退火是其中间和成品生产的重要工艺过程。真空退火具有防止氧化、真空脱气、处理工件无氢脆危险, 防止钛和难熔金属表面脆化、真空加热受热均匀, 内外温差小, 热应力小等作用;真空退火技术是材料改性方面高精度、优质、节能和清洁无污染加工制造技术, 广泛应用于各种金属材料、合金材料, 晶体材料等去应力处理, 光亮退火, 真空除气等。而如何测量真空度和检测真空系统泄漏是真空退火炉使用维护的重要问题, 文章介绍了真空退火炉设备管理使用维护中常用的真空测量方法和真空系统捡漏方法, 这些方法和经验可为以后真空退火炉使用维护、检测和研究方面, 提供了一定的实际操作经验和理论支持。
2 真空测量
2.1 真空测量的定义
真空测量就是测量容器中或某部分空间气体的稀薄程度 (即真空度) 的技术。真空度常用容器中气体的总压强P来表示。压强高意味着真空度低;反之, 压力低即真空度高。因此, 在近代真空测量技术中, 通常应用真空计来直接或间接测量出压强, 从而反映出真空度。气体压强的测量单位是牛顿/米2, 简称帕 (Pa) , 传统上气体压强单位采用毫米汞柱, 各种压强单位的换算:1标准大气压=101325.0Pa=14.7Psi=760mm Hg=29.92in Hg=760Torr=760000micron=1Bar
2.2 真空计的分类
用以测量容器中气体压强即真空度的装置称为真空计。按真空计测量原理分类:直接测量真空计和间接测量真空计。
2.2.1 直接测量真空计
直接测量真空计利用液柱差、机械变形等原理直接测量压强, 所测量的压强为真实的压强值与气体种类无关;常用直接真空计有静态液位真空计、弹性元件真空计等。
水银U型压力计构造简单, 无需校准, 可以在压力不太低时使用。一般压力计一端封闭, 另一端接入真空系统, 封闭端为真空, 这样压力计可直接指示总压力, 两边水银柱的高度差即为总压力。对于精密工作则需进行温度修正。对于压力较低 (低于103Pa) 的测量, 油压力计比水银压力计更精确, 因为油的密度低得多。
弹性元件真空计通过测量弹性元件位移 (直接法) 或保持它原来位置需要的力 (回零法) 来测定真空度的一种真空计。在结构和外形上与工业用压力表类似, 一般用于粗真空 (102~105Pa) 的测量。根据变形弹性元件分类, 这类真空计通常有弹簧管式真空计, 电容、电阻薄膜式真空计, 布尔登 (Bourdon) 真空计等。
2.2.2 间接测量真空计
间接测量真空计测量气体物理性质, 再换算成压力值。常用间接真空计有压缩式真空计、热传导真空计、离子真空计、热辐射真空计等。
热传导真空计是利用气体在不同压强下热传导能力随之变化的原理测量气体压强。它是在一玻璃管壳中由边杆支撑一根热偶丝, 热丝通以电流加热, 气体分子的密度越高, 从加热元件带走的热量越多, 当气体密度减小, 少量热量被带走, 加热元件的温度升高。由热偶温度变化产生的毫伏是由电子真空计显示的压力数值读出。
离子真空计由具有高能量的电子游离在周围附近的气体分子, 而被游离的分子最后被另一极接收, 然后被转换成电流。离子数的多少代表气体分子的多少, 间接的表示气体的压力。离子真空计分为热离子真空计和冷离子真空计。
冷阴极真空计是利用低压力下气体分子的电离电流与压力有关的特性, 永磁铁产生磁力线, 磁力线有助于离子集中, 在阳极和阴极之间运动。发火针和阳极电离被吸引到阴极的气体分子。气体分子的多少, 间接表示气体的压力。
3 真空检漏
3.1 概述
真空检漏就是解决真空系统或容器内漏孔或缝隙的存在, 确定漏气率, 以便修补。真空技术中所指的漏孔是非常微小的, 其截面形状各不相同, 无法用具体尺寸表示其大小, 加之漏气路径各式各样。所以一般用漏气速率 (简称为漏率) 表示漏孔的大小, 即气体通过漏孔进入真空系统或容器内的气体量, 其物理意义为压强×体积/时间, 漏率的单位是帕斯卡×立方米/秒, 记为。
3.2 泄漏检测方法
真空系统或容器无法做到完全不泄露, 因此要根据真空系统的实际工作要求, 制定合理的泄露率数值, 只要漏孔的漏率低于规定数值, 这些漏孔就是允许的。如果发现泄漏率超过规定数值, 说明真空系统或容器存在漏孔, 这时就需要我们进行真空泄漏检查。真空检漏方法很多, 根据被检件所处的状态可分为充压检漏法、真空检漏法及其它检漏法。
3.2.1 充压检漏法。
压力检漏法是将被检系统或容器抽至真空, 然后充入具有一定压力的示漏物质, 如果被检漏容器上有漏孔存在, 示漏物质就会从漏孔中逸出, 从而可以通过一定的方法或检漏仪器在被检容器外检测出从漏孔中漏出的示漏物质, 判断出漏孔位置, 并估计漏孔漏率的大小。
常用充压检漏有水压法、气压法、超声法、氦质谱检漏仪吸嘴法、氮气检漏法等。氨气检漏法的原理是把真空系统或容器抽成真空, 在器壁外面可疑有漏孔处贴上具有对氨敏感的指示剂的显影带, 然后在容器内部充入高于一个大气压的氨气, 当有漏孔时, 氨气通过漏孔逸出, 使显影带改变颜色, 据此可找出漏孔的位置, 由显影时间、变色区域大小可大致估计出漏孔大小。
3.2.2 真空检漏法。
真空检漏法是将被检的真空容器或真空系统与检漏仪器的检测元件抽成真空状态, 将示漏物质依次施加在被检容器或系统外面的可疑部位。如果被检容器或系统存在漏孔, 示漏物质不但会通过漏孔进入到容器或系统中去, 同时也会进入到检漏仪器的检测元件所在的空间中去, 从而通过敏感元件检测出示漏物质, 以出漏孔的位置和大小。
常用真空检漏法有高频火花检漏器法、真空计法、质谱计法、离子泵检漏法等。离子泵检漏器的原理是将真空系统或容器和离子泵抽至真空, 然后在被检容器外施加示漏气体, 当示漏气体通过漏孔进入离子泵时, 泵电流将发生变化, 根据这种变化可检示真空系统的漏孔, 并可估算漏孔之大小。
3.2.3 其他检漏法。
除了充压检漏和真空检漏的其他真空检漏方法。常用方法有荧光法、背压法、放射性同位素检漏法等。
背压检漏法是一种充压检漏与真空检漏相结合的方法, 多用于密封件的无损检漏技术中。是利用背压室先将检漏气体由漏孔充入被检件, 然后在真空状态下使检漏气体再从被检件中漏出.以检漏仪检测漏出的示漏气体, 判定被检件的总漏率的方法。过程可分为充压、净化和检漏三个步骤。
荧光检漏法是把荧光物质溶于有机溶剂中, 将此溶液灌注于被检的容器中, 或者使被检部位与溶液接触, 如果有漏孔存在, 溶液因毛细作用可渗到漏孔的另一侧, 待溶剂蒸发后, 漏孔的另一侧便沉积了干燥的荧光物质, 此时如用紫外线灯照射就可发出荧光, 即说明该处有漏孔。
4 结束语
通过文章对真空退火炉使用维护中常用的真空测量方法和真空捡漏方法的介绍, 为以后真空退火炉使用维护、检测和研究方面, 提供了有力的经验理论支持。而随着真空科学技术越来越高, 真空测量计和真空检漏仪器也要进一步的向多元化、自动化及体积小、外形美等方面发展, 追赶当前国际上在极高真空测量和特殊条件下的真空测量领域中的先进水平。
摘要：文章详细地介绍了工业真空退火炉的真空测量方法及真空测量真空计的应用;还介绍了真空系统检漏方法。
关键词：真空测量,真空计,真空检漏
参考文献
[1]关奎之.真空技术及应用[J].真空, 1997 (5) :42-45.
了解真空断路器防止真空度降低 篇6
在10 kV及以下电压等级的配电网络中, 真空断路器已逐步取代油断路器。真空断路器作为一种新型开关设备, 与以往的少油断路器、磁吹断路器等相比, 具有许多新奇的特点。真空断路器具有适合频繁操作、电寿命长、检修维护工作量小、防燃、防爆、运行可靠性高等优点。真空断路器的灭弧室每一只为不可拆卸的整体, 动、静触头分别焊在动、静导电杆上。静导电杆焊在法兰盘上, 动导电杆上焊一波纹管, 在导向套内运行。波纹管及导向套焊在下法兰盘上, 由瓷柱支撑的金属圆筒屏蔽在动静触头外面, 再与玻璃外壳形成密封的腔体。该腔体经过抽真空后, 真空度一般为6～10 Pa。当合、分闸操作时, 动导电杆上下运动, 波纹管被压缩或拉伸, 使真空灭弧室的真空度得到保持。
在真空中由于气体分子的平均自由行程很大, 气体不容易产生游离, 真空的绝缘强度比大气的绝缘强度要高得多。当断路器分闸时, 触头间产生电弧, 触头表面在高温下挥发出金属蒸气, 由于触头设计为特殊形状, 在电流通过时产生磁场, 电弧在该磁场力的作用下, 沿触头表面切线方向快速运动, 在金属圆筒 (即屏蔽罩) 上凝结了部分金属蒸气, 电弧在自然过零时熄灭, 触头间的介质强度又迅速恢复。
2 防止真空度降低的措施
由于使用不当造成真空断路器灭弧室真空度严重降低, 进而引起设备事故的发生。为防止其真空度降低, 下面向广大电工朋友介绍几点预防措施。
2.1 准确校正触头行程
国产各种型号10 k V真空断路器灭弧室的触头超行程是4 mm左右, 开距为11 mm左右, 应严格测量控制。真空断路器在安装或检修时, 应严格按照产品安装说明书中触头行程要求准确测量和调整拉杆, 防止行程超越。
2.2 测量分合闸速度
断路器在投运前测量分合闸速度, 可以及时发现产品质量和调试上的一些问题, 防止分合闸速度过快, 对灭弧室产生撞击, 引起振动。
2.3 操动机构容量的影响
不同型号容量的断路器, 应按制造厂家的要求配置相应容量的操动机构。如果配置容量偏大, 将对灭弧室产生严重撞击, 造成真空灭弧室波纹管损坏。
2.4 运行和检修中应注意的事项
随着真空灭弧室使用时间的增长和开断次数的增多以及受外界因素的影响, 其真空度会逐步下降, 当下降到一定程度时将会影响其开断能力和耐压水平。因此, 真空断路器在使用过程中, 必须定期检查灭弧室的真空度。对玻璃外壳真空灭弧室巡视检查时可以定期目测:正常时其内部的屏蔽罩等部件表面颜色很明亮, 在开断电流时发出浅蓝色弧光;当真空度下降很严重时, 内部颜色就会变得灰暗, 开断电流时将发出暗红色弧光。另外, 还要定期 (1～3年) 进行工频耐压试验 (42kV/min) 。当动静触头满足额定开距条件时, 如果耐压很低达不到规定耐压标准, 就说明真空灭弧室真空度已严重下降, 不能继续使用。
2.5 定期对真空断路器的特性进行试验