專利名稱：蒸汽流真空泵性能自動測量系統(tǒng)及測量方法
技術領域：
本發(fā)明屬于真空測試技術領域，特別涉及一種蒸汽流真空泵性能自動測量系統(tǒng)及測量方法。

背景技術：
蒸汽流真空泵，包括油擴散泵、油噴射泵和油增壓泵，是一類應用廣泛的真空抽氣設備。其被大量應用于機械、電子、冶金、核能、空間模擬等工業(yè)領域和科學技術研究中，在現代科技發(fā)展和國民經濟建設中起到重要作用。蒸汽流真空泵的極限壓力、抽氣速率和臨界前級壓力三項性能指標，能夠全面、具體地反映這種泵的抽氣性能；因此，專門制定有相關的國家和國際標準(蒸汽流真空泵性能測量方法第1部分體積流率(抽速)的測量GB/T 19955.1-2005/ISO 1608-11993和蒸汽流真空泵性能測量方法第2部分臨界前級壓力的測量GB/T 19955.2-2005/ISO 1608-21989)，規(guī)定了蒸汽流真空泵的性能測量方法。
另一方面，受工作原理和結構形式的制約，每一臺蒸汽流真空泵的實際抽氣性能參數通常與其標稱的額定性能指標偏差很大，性能的穩(wěn)定性和一致性較差。表現為同種型號但由不同廠家生產的不同制造批次乃至同批次中的各臺蒸汽流真空泵，其實際性能參數都可能有很大差異。因此，有必要對每一臺或每一批次的蒸汽流真空泵產品進行出廠前的實際測試，給出其實際性能參數(特別是抽速曲線)，這將對用戶正確、合理地使用該產品十分有益。
但是，相對于蒸汽流真空泵的生產企業(yè)數量和生產產品總量來說，國內蒸汽流真空泵在產品性能檢測方面還相對落后。除少數幾個國家計量認證機構指定的真空設備質量檢驗單位能夠正常開展蒸汽流真空泵的產品性能檢測之外，目前很多企業(yè)尚沒有自己的蒸汽流真空泵性能測量系統(tǒng)，對蒸汽流真空泵產品在出廠前的性能參數缺乏實際檢測。其主要原因是國內現有的相關檢測系統(tǒng)都采用全手動操作方式，對操作人員有較高的專業(yè)知識和實驗技能要求，需要經過專門培訓才能完成蒸汽流真空泵的產品性能檢測工作；而且，測量數據精度受許多人為因素的影響，這些都為生產廠家自己獨立開展蒸汽流真空泵性能測量增加了難度。


發(fā)明內容
針對這一現狀，本發(fā)明提供一種能夠嚴格按照國家和國際標準(蒸汽流真空泵性能測量方法第1部分體積流率(抽速)的測量GB/T 19955.1-2005/ISO 1608-11993和蒸汽流真空泵性能測量方法第2部分臨界前級壓力的測量GB/T 19955.2-2005/ISO1608-21989)中規(guī)定的測試原理和方法，自動完成蒸汽流真空泵極限壓力、體積流率(抽速)和臨界前級壓力三項性能參數的測試的蒸汽流真空泵性能自動測量系統(tǒng)及測量方法。
為了實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案，一種蒸汽流真空泵性能自動測量系統(tǒng)，包括測試罩、被測蒸汽流真空泵、前級管路、前級機械泵、氣體流量測試單元、測試罩氣體流量調節(jié)單元和前級管路氣體流量調節(jié)單元；所述的氣體流量測試單元通過真空接管與測試罩氣體流量調節(jié)單元相連，測試罩氣體流量調節(jié)單元與測試罩的進氣嘴相連，被測蒸汽流真空泵與前級管路、前級機械泵依次相連，前級管路氣體流量調節(jié)單元直接與前級管路相連；所述的氣體流量測試單元包括油槽與測量油及滴管，在滴管上部的進氣口處設置有滴管電磁閥，在滴管的外側設置有液位開關；所述的液位開關包括上液位開關和下液位開關，上液位開關和下液位開關分別固定在滴管外側的設定高度處；所述的測試罩氣體流量調節(jié)單元和前級管路氣體流量調節(jié)單元均由步進電機、針式微調閥和高真空電磁閥組成，針式微調閥的驅動旋鈕與步進電機相連，針式微調閥的出氣口與高真空電磁閥相連；所述的液位開關、滴管電磁閥、步進電機和高真空電磁閥均與計算機控制單元相連，直接與計算機控制單元通訊并為其控制。
所述的蒸汽流真空泵性能自動測量系統(tǒng)的測量方法，該方法包括蒸汽流真空泵極限壓力的測量、體積流率的測量和臨界前級壓力的測量。
所述的極限壓力的測量的具體過程如下 自被測蒸汽流真空泵加熱開始，在連續(xù)工作規(guī)定的時間后，開始讀取測試罩真空規(guī)管的壓力值；上位PC機每隔一定的時間間隔自動記錄一次壓力數據，并存入計算機控制單元內；連續(xù)記錄一小時，取各次記錄的平均值作為被測蒸汽流真空泵的最后極限壓力。
所述的體積流率的測量的具體過程如下 在被測蒸汽流真空泵的工作狀態(tài)滿足相關國家標準的規(guī)定要求情況下，由計算機控制單元向測試罩氣體流量調節(jié)單元的高真空電磁閥發(fā)送開啟指令；對應設定的入口壓力，計算機控制單元通過測試罩氣體流量調節(jié)單元的步進電機調節(jié)其針式微調閥的開度，使測試罩內的實際平衡壓力與該入口壓力的設定壓力之間的接近程度達到許可值，完成本次氣體流量和平衡壓力的調節(jié)作業(yè)；然后，由計算機控制單元向滴管電磁閥發(fā)送關閉指令，滴管內油柱液位開始上升，當液位上升至下液位開關所在高度^處時，下液位開關向計算機控制單元輸出一個信號，計算機控制單元開始記時；當液位上升至上液位開關所在高度h2處時，上液位開關向計算機控制單元輸出一個信號，計算機控制單元結束記時，并記錄油柱液位從下液位開關上升至上液位開關所需要的時間間隔t；計算機控制單元根據下式計算出對應該入口壓力的體積流率S 式中，S-被測蒸汽流真空泵抽氣速率，Q-流過泵口的氣體流量；p-測試罩內規(guī)定位置的平衡壓力；h-上、下液位開關之間的高度，h＝h2-h1，h1-下液位開關距離起始油面的高度，h2-上液位開關距離起始油面的高度，t-滴管內油柱液位上升h段所需時間，K-滴管函數； 計算機控制單元將該入口壓力的體積流率自動存儲在上位PC機中，由計算機控制單元發(fā)送指令，使滴管電磁閥重新處于開啟狀態(tài)，滴管內油柱回落到起始油面，完成該入口壓力的體積流率測量，關閉測試罩氣體流量調節(jié)單元的高真空電磁閥；然后，調節(jié)到下一入口壓力，重復上述過程，直至完成所有入口壓力的體積流率測量。
所述的臨界前級壓力的測量包括空載臨界前級壓力的測量和滿載臨界前級壓力的測量，其具體過程如下 空載臨界前級壓力的測量在被測蒸汽流真空泵的工作狀態(tài)滿足相關國家標準的規(guī)定要求情況下，由計算機控制單元發(fā)送指令，開啟前級管路氣體流量調節(jié)單元的高真空電磁閥，通過前級管路氣體流量調節(jié)單元的步進電機驅動其針式微調閥，緩慢升高前級管路中的氣體壓力；直到測試罩內的氣體壓力上升10％或突然急劇上升的瞬間，此時對應的前級管路真空規(guī)管的壓力讀數值，即為空載臨界前級壓力，測試完成后關閉前級管路氣體流量調節(jié)單元的高真空電磁閥。
滿載臨界前級壓力的測量在被測蒸汽流真空泵的工作狀態(tài)滿足相關國家標準的規(guī)定要求情況下，由計算機控制單元發(fā)送指令，開啟測試罩氣體流量調節(jié)單元的高真空電磁閥，通過測試罩氣體流量調節(jié)單元的步進電機驅動其針式微調閥，調節(jié)測試罩內的氣體壓力，使其穩(wěn)定在被測蒸汽流真空泵的最大工作壓力附近；然后由計算機控制單元發(fā)送指令，開啟前級管路氣體流量調節(jié)單元的高真空電磁閥，通過前級管路氣體流量調節(jié)單元的步進電機驅動其針式微調閥，緩慢升高前級管路中的氣體壓力；直到測試罩內的氣體壓力上升10％或突然急劇上升的瞬間，此時對應的前級管路真空規(guī)管的壓力讀數值，即為滿載臨界前級壓力，測試完成后關閉測試罩氣體流量調節(jié)單元的高真空電磁閥和前級管路氣體流量調節(jié)單元的高真空電磁閥。
本發(fā)明的有益效果 本發(fā)明的測量系統(tǒng)的構成完全符合國家相關標準的規(guī)定，測量方法嚴格執(zhí)行國家標準，具有權威性；系統(tǒng)的作業(yè)參數能夠準確測量和控制，保證測試數據誤差可以控制和計算，從而保證測量精度的可靠性與穩(wěn)定性。本發(fā)明由計算機控制單元自動編排測試流程和處理測試數據，對測試操作人員的專業(yè)知識基礎和實驗技能水平的要求大大降低，有利于普通企業(yè)獨立完成測量工作；而且測試過程取消了大量復雜、難度大的手動作業(yè)，不僅降低了勞動強度，也使產生測量誤差的人為因素大為減少，從而大大提高了測量結果的精度。
本發(fā)明在測試罩氣體流量調節(jié)過程及前級管路氣體流量調節(jié)過程中，以步進電機驅動針式微調閥代替手動旋轉微調閥；根據自動測量的壓力讀數，由計算機判斷流量調節(jié)的方向和大小，代替人為觀測判斷。在氣體流量測試過程中，以光電液位開關測定滴管中的油柱液面到達該液位開關所在高度的時刻，并向計算機發(fā)出指令，實現自動并記錄油柱液面從下液位開關上升至上液位開關所需要的時間，以代替肉眼觀測滴管中移動的油柱液面高度和手控秒表計時的人工作業(yè)。在滴管上部的進氣口處以滴管電磁閥替代手動的滴管進氣閥；在針式微調閥的出氣口處加裝高真空電磁閥，以保證其關閉時的氣密性。



圖1是本發(fā)明的測量系統(tǒng)的結構示意圖； 其中，1.油槽與測量油；2.下液位開關；3.滴管；4.上液位開關；5.滴管電磁閥；6.真空接管；7.第一步進電機；8.第一針式微調閥；9.第一高真空電磁閥；10.進氣嘴；11.測試罩；12.測試罩真空規(guī)管；13.被測蒸汽流真空泵；14.前級管路真空規(guī)管；15.第二高真空電磁閥；16.第二針式微調閥；17.第二步進電機；18.前級管路；19.前級機械泵；20.計算機控制單元。
其中，油槽與測量油1、下液位開關2、滴管3、上液位開關4和滴管電磁閥5構成氣體流量測試單元；第一步進電機7、第一針式微調閥8和第一高真空電磁閥9構成測試罩氣體流量調節(jié)單元；第二高真空電磁閥15、第二針式微調閥16和第二步進電機17構成前級管路氣體流量調節(jié)單元。

具體實施例方式 如圖1所示，一種蒸汽流真空泵性能自動測量系統(tǒng)，包括測試罩11、被測蒸汽流真空泵13、前級管路18、前級機械泵19、氣體流量測試單元、測試罩氣體流量調節(jié)單元和前級管路氣體流量調節(jié)單元；被測蒸汽流真空泵13與前級管路18、前級機械泵19依次相連。
測試罩11的內徑和被測蒸汽流真空泵13的入口直徑相同，二者通過法蘭連接。在測試罩11上連接有測試罩真空規(guī)管12，計算機控制單元20通過測試罩真空規(guī)管12讀取測試罩11內的實際平衡壓力值。
所述的氣體流量測試單元包括油槽與測量油1及滴管3，在滴管3上部的進氣口處設置有滴管電磁閥5，在滴管3的外側設置有液位開關；滴管3的下部浸入油槽的測量油中；所述的液位開關包括上液位開關4和下液位開關2，上液位開關4和下液位開關2分別固定在滴管3外側的設定高度處。
所述的測試罩氣體流量調節(jié)單元由第一步進電機7、第一針式微調閥8和第一高真空電磁閥9組成，第一針式微調閥8的驅動旋鈕與第一步進電機7相連，第一針式微調閥8的進氣口通過真空接管6與滴管3相通，第一針式微調閥8的出氣口與第一高真空電磁閥9的輸入端相連，第一高真空電磁閥9的輸出端與測試罩11的進氣嘴10相連。
所述的前級管路氣體流量調節(jié)單元由第二步進電機17、第二針式微調閥16和第二高真空電磁閥15組成；第二針式微調閥16的驅動旋鈕與第二步進電機17相連，第二針式微調閥16的出氣口與第二高真空電磁閥15的輸入端相連，第二高真空電磁閥15的輸出端直接與前級管路18相連；在前級管路18上連接有前級管路真空規(guī)管14。所述的前級管路18和前級機械泵19要根據國標的規(guī)定選取。
所述的上液位開關4、下液位開關2、滴管電磁閥5、第一步進電機7、第二步進電機17、第一高真空電磁閥9和第二高真空電磁閥15均與計算機控制單元20相連，直接與計算機控制單元20通訊并為其控制。所述的計算機控制單元20由上位PC機和下位單片機的雙級控制系統(tǒng)構成。本實施例選用的步進電機的型號為42HS03，其驅動器型號為M415-64/M515。驅動器上的光隔電源端、脈沖信號端、方向信號端和電機使能端分別與單片機相連，并且可以通過上位PC機修改電機的步進參數，達到調節(jié)氣流量的要求。
本發(fā)明的測試原理、測試方法和測試條件，在國家標準GB/T 19955.1-2005《蒸汽流真空泵性能測量方法第1部分體積流率(抽速)的測量》和GB/T 19955.2-2005《蒸汽流真空泵性能測量方法第2部分臨界前級壓力的測量》中也有具體的說明。
本發(fā)明的測量系統(tǒng)中的進氣嘴10、測試罩11、真空規(guī)管、被測蒸汽流真空泵13、前級機械泵19和前級管路18等整體硬件構成和結構參數的確定，完全按照國家標準GB/T19955.1-2005《蒸汽流真空泵性能測量方法第1部分體積流率(抽速)的測量》和GB/T 19955.2-2005《蒸汽流真空泵性能測量方法第2部分臨界前級壓力的測量》中的規(guī)定執(zhí)行。
本發(fā)明的測量系統(tǒng)中的氣體流量測試單元采用了國家標準GB/T 19955.1-2005《蒸汽流真空泵性能測量方法第1部分體積流率(抽速)的測量》中推薦的滴管式流量計測量和計算氣體流量的原理與結構。
測試罩氣體流量調節(jié)單元的功能如下 在測量被測蒸汽流真空泵對應不同入口壓力的體積流率過程中，調節(jié)充入測試罩的氣體流量和測試罩的平衡壓力。其中，在測量被測蒸汽流真空泵的極限壓力和空載臨界前級壓力的過程中，第一高真空電磁閥關閉；在測量被測蒸汽流真空泵的體積流率和滿載臨界前級壓力的過程中，第一高真空電磁閥開啟。
在測量被測蒸汽流真空泵體積流率的過程中，測試罩氣體流量調節(jié)單元完成測試罩氣體流量和平衡壓力調節(jié)作業(yè)的工作方法是對應每一個設定的入口壓力，計算機控制單元通過測試罩真空規(guī)管讀取測試罩內的實際平衡壓力值，并與該入口壓力的設定壓力值相比較；如果實際平衡壓力值高于設定的壓力值，計算機控制單元向第一步進電機發(fā)送調小指令，第一步進電機驅動第一針式微調閥減小閥門開度，使通過第一針式微調閥充入測試罩內的氣體流量減小，從而使測試罩內的實際平衡壓力值降低；反之，如果實際平衡壓力值低于設定的壓力值，計算機控制單元向第一步進電機發(fā)送調大指令，第一步進電機驅動第一針式微調閥加大閥門開度，使通過第一針式微調閥充入測試罩內的氣體流量增大，從而使測試罩內的實際平衡壓力值升高。如此反復進行，直至測試罩內的實際平衡壓力值與該入口壓力的設定壓力值之間的接近程度達到許可值，完成本次氣體流量和平衡壓力的調節(jié)作業(yè)。接下來，測試工作進入該入口壓力的體積流率測量步驟。在完成該入口壓力的體積流率測量后，測試工作將進入下一入口壓力的體積流率測量步驟；因此，測試罩氣體流量調節(jié)單元將繼續(xù)完成下一入口壓力的測試罩氣體流量和平衡壓力的調節(jié)作業(yè)。
前級管路氣體流量調節(jié)單元的功能如下 在測量被測蒸汽流真空泵的空載臨界前級壓力和滿載臨界前級壓力過程中，調節(jié)充入前級管路的氣體流量和平衡壓力。其中，第二高真空電磁閥的作用與第一高真空電磁閥在測試罩氣體流量調節(jié)單元中的作用完全相同；第二高真空電磁閥在測量臨界前級壓力的過程中開啟，其它階段關閉。
在測量被測蒸汽流真空泵臨界前級壓力過程中，前級管路氣體流量調節(jié)單元完成前級管路氣體流量和平衡壓力調節(jié)作業(yè)的工作方法是計算機控制單元首先發(fā)送指令開啟第一高真空電磁閥，并通過第一步進電機調節(jié)第一針式微調閥的氣體流量和測試罩內的平衡壓力；當測試罩內的平衡壓力和氣體流量穩(wěn)定在測試點條件下時，由計算機控制單元發(fā)送指令，開啟第二高真空電磁閥，向第二步進電機發(fā)送調大指令，第二步進電機緩慢驅動第二針式微調閥加大閥門開度，使通過第二針式微調閥充入前級管路的氣體流量逐漸增大，從而使前級管路內的實際平衡壓力升高；當計算機控制單元通過測試罩真空規(guī)管觀測到，測試罩內的平衡壓力出現升高并達到規(guī)定的比例程度時，計算機控制單元記錄前級管路真空規(guī)管的讀數，即為被測蒸汽流真空泵在該測試點下的滿載臨界前級壓力。
計算機控制單元的作用是對整個測量系統(tǒng)和測量過程實現自動控制。其功能包括采集測試罩真空規(guī)管和前級管路真空規(guī)管的壓力讀數；接收上液位開關、下液位開關發(fā)送的信號；監(jiān)控被測蒸汽流真空泵的相關工作參數(如加熱功率)；控制被測蒸汽流真空泵和前級機械泵的運行；按照預定測試流程自動依次執(zhí)行測試步驟；記錄、存儲測試數據并依據公式計算測試結果；生成并輸出測試報告等。
所述的計算機控制單元20針對本測量系統(tǒng)中執(zhí)行元件的控制功能如下 (1)控制滴管電磁閥5，在每次利用滴管3開始測試氣體流量時自動關閉，待該次測試結束時自動開啟； (2)控制高真空電磁閥，當所處的(測試罩或前級管路)氣體流量調節(jié)單元需要有氣體流過時，該高真空電磁閥開啟；當所處的(測試罩或前級管路)氣體流量調節(jié)單元不需要有氣體流過時，該高真空電磁閥關閉； (3)控制測試罩氣體流量調節(jié)單元中的第一步進電機7，驅動第一針式微調閥8，根據測試罩11內的氣體壓力測量值，改變第一針式微調閥8的開度和充入測試罩11內的氣體流量，進而調節(jié)測試罩11內的氣體壓力，使其接近所設定的氣體壓力值； (4)控制前級管路氣體流量調節(jié)單元中的第二步進電機17，驅動第二針式微調閥16，從而調節(jié)充入前級管路18中的氣體流量和前級管路18內的氣體壓力，直至完成臨界前級壓力的測量作業(yè)。
本發(fā)明的蒸汽流真空泵性能自動測量系統(tǒng)的測量方法，按以下步驟進行 準備階段在開始測量之前，使第一針式微調閥8和第二針式微調閥16處于旋緊(最大閉合)狀態(tài)；第一高真空電磁閥9和第二高真空電磁閥15關閉；選擇合適型號的滴管3，并使氣體流量測試單元準備就緒；滴管電磁閥5開啟；被測蒸汽流真空泵13和前級機械泵19(如果需要)通冷卻水。
抽氣階段開啟前級機械泵19，對被測蒸汽流真空泵13和測試罩11進行預抽真空；當測試罩真空規(guī)管12顯示的壓力小于被測蒸汽流真空泵13的啟動壓力后，開啟被測蒸汽流真空泵13，同時前級機械泵19保持繼續(xù)工作。
泵的極限壓力測量階段自被測蒸汽流真空泵13加熱開始，在連續(xù)工作規(guī)定的時間后，開始讀取測試罩真空規(guī)管12的壓力值；上位PC機每隔一定的時間間隔自動記錄一次壓力數據，并存入計算機控制單元內；連續(xù)記錄一小時，取各次記錄的平均值作為被測蒸汽流真空泵13的最后極限壓力。所述的極限壓力的測量方法和過程，完全按照相關國家標準的規(guī)定執(zhí)行。在測試過程中，測試罩氣體流量調節(jié)單元和前級管路氣體流量調節(jié)單元中的高真空電磁閥均處于關閉狀態(tài)。
泵的體積流率(抽速)的測量階段待被測蒸汽流真空泵13達到極限壓力后，可以開始體積流率(抽速)的測量。在上位PC機上設定入口壓力，從最低入口壓力開始依次測量，確定對各個入口壓力都選定相同的液位高度差h＝h2-h1。由計算機控制單元20發(fā)送指令，開啟第一高真空電磁閥9，通過第一步進電機7緩慢調節(jié)第一針式微調閥8，使測試罩真空規(guī)管12的壓力讀數達到該入口壓力設定的壓力值；計算機控制單元20發(fā)送指令，關閉滴管電磁閥5，滴管3內的油柱液位開始上升；當液位上升至下液位開關2所在高度h1處時，下液位開關2向計算機控制單元20輸出一個信號，計算機控制單元20開始記時；當液位上升至上液位開關4所在高度h2處時，上液位開關4也向計算機控制單元20輸出一個信號，計算機控制單元20記時結束，并記錄時間間隔t；依據所測得的液位凈上升高度h＝h2-h1和液位上升所需的時間間隔t，計算機控制單元20可以通過相關公式自動計算出對應該入口壓力的體積流率(抽速)，并將該測試結果自動存儲在上位PC機中；由計算機控制單元20發(fā)送指令，使滴管電磁閥5重新處于開啟狀態(tài)，滴管3內油柱回落到起始油面，完成該入口壓力的體積流率(抽速)測量，關閉第一高真空電磁閥9。然后，調節(jié)到下一入口壓力，重復上述過程，直至完成所有入口壓力的體積流率(抽速)測量。
泵的臨界前級壓力測量階段待測試罩11內達到或接近極限壓力后，方可進行空載和滿載臨界前級壓力的測量。空載臨界前級壓力的測量方法是開啟第二高真空電磁閥15，通過第二步進電機17驅動第二針式微調閥16，緩慢升高前級管路18中的氣體壓力；直到測試罩11內的氣體壓力上升10％或突然急劇上升的瞬間，此時對應的前級管路真空規(guī)管14的壓力讀數值，即為空載臨界前級壓力，測試完成后關閉第二高真空電磁閥15。滿載臨界前級壓力的測量方法是首先由計算機控制單元20發(fā)送指令，開啟第一高真空電磁閥9，通過第一步進電機7驅動第一針式微調閥8，調節(jié)測試罩11內的氣體壓力，使其穩(wěn)定在被測蒸汽流真空泵13的最大工作壓力附近；然后由計算機控制單元20發(fā)送指令，開啟第二高真空電磁閥15，通過第二步進電機17驅動第二針式微調閥16，緩慢升高前級管路18中的氣體壓力；直到測試罩11內的氣體壓力上升10％或突然急劇上升的瞬間，此時對應的前級管路真空規(guī)管14的壓力讀數值，即為滿載臨界前級壓力；測試完成后關閉第一高真空電磁閥9和第二高真空電磁閥15。
停車階段結束測試作業(yè)后，使被測蒸汽流真空泵13斷電；氣體流量測試單元、測試罩氣體流量調節(jié)單元和前級管路氣體流量調節(jié)單元恢復初始狀態(tài)；保持冷卻水和前級機械泵19繼續(xù)運行；至被測蒸汽流真空泵13溫度達到安全范圍后，停冷卻水和前級機械泵19；整機斷電關機。
在整個測量過程中，蒸汽流真空泵極限壓力的測量與體積流率的測量、臨界前級壓力的測量的操作順序可以互換。
權利要求
1、一種蒸汽流真空泵性能自動測量系統(tǒng)，包括測試罩(11)、被測蒸汽流真空泵(13)、前級管路(18)、前級機械泵(19)、氣體流量測試單元、測試罩氣體流量調節(jié)單元和前級管路氣體流量調節(jié)單元；所述的氣體流量測試單元通過真空接管(6)與測試罩氣體流量調節(jié)單元相連，測試罩氣體流量調節(jié)單元與測試罩(11)的進氣嘴(10)相連，被測蒸汽流真空泵(13)與前級管路(18)、前級機械泵(19)依次相連，前級管路氣體流量調節(jié)單元直接與前級管路(18)相連；所述的氣體流量測試單元包括油槽與測量油(1)及滴管(3)，其特征在于，在滴管(3)上部的進氣口處設置有滴管電磁閥(5)，在滴管(3)的外側設置有液位開關；所述的液位開關包括上液位開關(4)和下液位開關(2)，上液位開關(4)和下液位開關(2)分別固定在滴管(3)外側的設定高度處；所述的測試罩氣體流量調節(jié)單元和前級管路氣體流量調節(jié)單元均由步進電機、針式微調閥和高真空電磁閥組成，針式微調閥的驅動旋鈕與步進電機相連，針式微調閥的出氣口與高真空電磁閥相連；所述的液位開關、滴管電磁閥(5)、步進電機和高真空電磁閥均與計算機控制單元(20)相連，直接與計算機控制單元(20)通訊并為其控制。
2、權利要求1所述的蒸汽流真空泵性能自動測量系統(tǒng)的測量方法，其特征在于，該方法包括蒸汽流真空泵極限壓力的測量、體積流率的測量和臨界前級壓力的測量；
所述的極限壓力的測量的具體過程如下
自被測蒸汽流真空泵加熱開始，在連續(xù)工作規(guī)定的時間后，開始讀取測試罩真空規(guī)管的壓力值；上位PC機每隔一定的時間間隔自動記錄一次壓力數據，并存入計算機控制單元內；連續(xù)記錄一小時，取各次記錄的平均值作為被測蒸汽流真空泵的最后極限壓力；
所述的體積流率的測量的具體過程如下
在被測蒸汽流真空泵的工作狀態(tài)滿足相關國家標準的規(guī)定要求情況下，由計算機控制單元向測試罩氣體流量調節(jié)單元的高真空電磁閥發(fā)送開啟指令；對應設定的入口壓力，計算機控制單元通過測試罩氣體流量調節(jié)單元的步進電機調節(jié)其針式微調閥的開度，使測試罩內的實際平衡壓力與該入口壓力的設定壓力之間的接近程度達到許可值，完成本次氣體流量和平衡壓力的調節(jié)作業(yè)；然后，由計算機控制單元向滴管電磁閥發(fā)送關閉指令，滴管內油柱液位開始上升，當液位上升至下液位開關所在高度h1處時，下液位開關向計算機控制單元輸出一個信號，計算機控制單元開始記時；當液位上升至上液位開關所在高度h2處時，上液位開關向計算機控制單元輸出一個信號，計算機控制單元結束記時，并記錄油柱液位從下液位開關上升至上液位開關所需要的時間間隔t；計算機控制單元根據公式計算出對應該入口壓力的體積流率S，并將該入口壓力的體積流率自動存儲在上位PC機中，由計算機控制單元發(fā)送指令，使滴管電磁閥重新處于開啟狀態(tài)，滴管內油柱回落到起始油面，完成該入口壓力的體積流率測量，關閉測試罩氣體流量調節(jié)單元的高真空電磁閥；然后，調節(jié)到下一入口壓力，重復上述過程，直至完成所有入口壓力的體積流率測量；
所述的臨界前級壓力的測量包括空載臨界前級壓力的測量和滿載臨界前級壓力的測量，其具體過程如下
空載臨界前級壓力的測量在被測蒸汽流真空泵的工作狀態(tài)滿足相關國家標準的規(guī)定要求情況下，由計算機控制單元發(fā)送指令，開啟前級管路氣體流量調節(jié)單元的高真空電磁閥，通過前級管路氣體流量調節(jié)單元的步進電機驅動其針式微調閥，緩慢升高前級管路中的氣體壓力；直到測試罩內的氣體壓力上升10％或突然急劇上升的瞬間，此時對應的前級管路真空規(guī)管的壓力讀數值，即為空載臨界前級壓力，測試完成后關閉前級管路氣體流量調節(jié)單元的高真空電磁閥；
滿載臨界前級壓力的測量在被測蒸汽流真空泵的工作狀態(tài)滿足相關國家標準的規(guī)定要求情況下，由計算機控制單元發(fā)送指令，開啟測試罩氣體流量調節(jié)單元的高真空電磁閥，通過測試罩氣體流量調節(jié)單元的步進電機驅動其針式微調閥，調節(jié)測試罩內的氣體壓力，使其穩(wěn)定在被測蒸汽流真空泵的最大工作壓力附近；然后由計算機控制單元發(fā)送指令，開啟前級管路氣體流量調節(jié)單元的高真空電磁閥，通過前級管路氣體流量調節(jié)單元的步進電機驅動其針式微調閥，緩慢升高前級管路中的氣體壓力；直到測試罩內的氣體壓力上升10％或突然急劇上升的瞬間，此時對應的前級管路真空規(guī)管的壓力讀數值，即為滿載臨界前級壓力，測試完成后關閉測試罩氣體流量調節(jié)單元的高真空電磁閥和前級管路氣體流量調節(jié)單元的高真空電磁閥。
全文摘要
蒸汽流真空泵性能自動測量系統(tǒng)及測量方法，屬于真空測試技術領域。本發(fā)明能夠嚴格按照國家和國際標準中規(guī)定的測試原理和方法，自動完成蒸汽流真空泵參數測試。本發(fā)明包括測試罩、氣體流量測試單元及前級管路氣體流量調節(jié)單元等；氣體流量測試單元包括滴管，在滴管上部的進氣口處設置有滴管電磁閥，在滴管的外側設置有上、下液位開關；測試罩氣體流量調節(jié)單元、前級管路氣體流量調節(jié)單元均由步進電機、針式微調閥和高真空電磁閥組成，針式微調閥的驅動旋鈕與步進電機相連，針式微調閥的出氣口與高真空電磁閥相連；液位開關、滴管電磁閥等與計算機控制單元相連。測量方法包括蒸汽流真空泵極限壓力的測量、體積流率的測量和臨界前級壓力的測量。
文檔編號F04B51/00GK101608615SQ20091001254
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月15日 優(yōu)先權日2009年7月15日
發(fā)明者張世偉, 梁文升, 張興喬, 張志軍 申請人:東北大學