一種放置在真空環(huán)境的玻璃隔板的防爆破方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種放置在真空環(huán)境的玻璃隔板的防爆破方法。該方法利用真空規(guī)管、真空開關(guān)、高真空電磁閥、安全爆破片的特點(diǎn)，結(jié)合PLC控制系統(tǒng)軟硬件，充分考慮到各種潛在的安全隱患，在抽氣流程、放氣流程、保壓工作流程中，在整個(gè)真空度5×102Pa~1×105 Pa的范圍內(nèi)實(shí)施防爆破。特別是在保壓流程中進(jìn)行了四級(jí)實(shí)時(shí)保護(hù)，第一級(jí)是聲光報(bào)警保護(hù)，第二級(jí)是PLC程序自動(dòng)控制開閥保護(hù)，第三級(jí)是真空開關(guān)電氣硬件控制開閥泄壓防護(hù)，第四級(jí)則完全由機(jī)械爆破片泄壓實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)。本發(fā)明的放置在真空環(huán)境的玻璃隔板的防爆破方法具有安全性好、響應(yīng)快、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)處于復(fù)雜而特殊的真空環(huán)境中的玻璃隔板起到了很好的安全保護(hù)作用。
【專利說明】
一種放置在真空環(huán)境的玻璃隔板的防爆破方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于壓力容器防爆泄壓領(lǐng)域，具體涉及一種放置在真空環(huán)境的玻璃隔板的防爆破方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，壓力容器中防止超壓或過度真空的方法主要是安全爆破片和泄壓閥:對(duì)于安全爆破片和泄壓閥，已經(jīng)有相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和若干專利。眾所周知，安全爆破片主要是由爆破片和夾持器等組成的壓力泄放裝置，爆破片兩側(cè)壓力差達(dá)到預(yù)設(shè)定值時(shí)，爆破片即刻動(dòng)作(破裂或脫落)，并泄放流體介質(zhì)，屬于一次性的泄壓方法，爆破片破裂后不可恢復(fù)和再投入使用。另外，泄壓閥，又名安全閥，可以根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力自動(dòng)啟閉，即當(dāng)達(dá)到安全壓力的上限時(shí)能夠自動(dòng)開啟，把壓力釋放一部分，當(dāng)壓力下降到安全壓力以下時(shí)，泄壓閥自動(dòng)關(guān)閉，所以泄壓閥屬于可重復(fù)使用型安全泄壓方法。
[0003]當(dāng)前，在大型高功率激光裝置中，在大口徑光束傳輸過程中有一塊真空玻璃隔板，尺寸是400mm(長(zhǎng))X 400mm(寬)X 1mm(厚)，放置在兩個(gè)真空容器之間，由于大口徑激光要通過該玻璃，所以不能采用不銹鋼板或者鋁板，必須采用玻璃板，玻璃作為透射光學(xué)元件，必須能透過高能、高密度、大口徑的光束，且對(duì)光束能量損耗和光路指向性的影響要盡量小，這就要求隔板玻璃盡量薄，實(shí)際試驗(yàn)選擇厚度為1cm的石英玻璃作為真空隔離板，但是，作為隔離真空的玻璃隔板，兩側(cè)安全壓差必須控制在1000Pa以內(nèi)(玻璃隔板兩側(cè)額定工作壓力分別是在I X 10—4Pa(高真空)和1000Pa(低真空))，因?yàn)楫?dāng)隔板兩側(cè)壓差大于1000Pa時(shí)，玻璃隔板就有破碎的危險(xiǎn)，損害真空容器中的其他貴重光學(xué)元件，甚至損壞真空獲得設(shè)備(真空機(jī)組)。所以，為了對(duì)本復(fù)雜真空環(huán)境中玻璃隔板的進(jìn)行有效保護(hù)，必須采用一套專用的功能完備的防爆破泄壓方法，來達(dá)到此項(xiàng)苛刻的安全要求。
[0004]目前，國(guó)內(nèi)和國(guó)外尚無此類特殊用途的防爆破泄壓方法，通常采用安裝安全爆破片和泄壓閥的方法保護(hù)，而大型高功率激光裝置對(duì)安全性、可靠性、氣密性、快速性要求較高，并且要有一定的自恢復(fù)能力。爆破片屬于一次性耗材器件，爆破后不能恢復(fù)，功能單一，不能單獨(dú)使用來完成本特殊真空系統(tǒng)中的安全防護(hù)，只能作為機(jī)械泄壓級(jí)安全防護(hù)的組成器件。泄壓閥的氣密性低，無法對(duì)兩側(cè)都是真空的環(huán)境進(jìn)行可靠真空隔離和密封，尤其在兩側(cè)100Pa這樣的小壓差下，更無法實(shí)現(xiàn)快速開閥泄壓(對(duì)于泄壓閥，壓差越大，泄壓越快)。以上兩種安全防護(hù)方法均不滿足要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種放置在真空環(huán)境的玻璃隔板的防爆破方法。
[0006]本發(fā)明的放置在真空環(huán)境中的玻璃隔板的防爆破裝置，包括高真空容器、低真空容器、高真空管道、低真空管道、高真空規(guī)管、低真空規(guī)管、真空開關(guān)1、真空開關(guān)Π、高真空電磁閥1、高真空電磁閥Π、安全爆破片1、安全爆破片Π、電氣控制線路、PLC(Progra_ableLogic Controller可編程邏輯控制器，簡(jiǎn)稱PLC)控制系統(tǒng)、真空控制系統(tǒng)、進(jìn)氣閥。
[0007]本發(fā)明的放置在真空環(huán)境中的玻璃隔板的防爆破方法如下:
所述的高真空容器和低真空容器之間放置玻璃隔板;所述的高真空管道與高真空容器連通，高真空管道上安裝有高真空規(guī)管和真空開關(guān)I;所述的低真空管道與低真空容器連通，低真空管道上有安裝低真空規(guī)管和真空開關(guān)Π;所述的高真空管道和低真空管道之間并聯(lián)高真空電磁閥1、高真空電磁閥Π、安全爆破片I和安全爆破片Π ;進(jìn)氣閥放置在低真空容器上;真空控制系統(tǒng)通過電氣控制線路與PLC控制系統(tǒng)相連。
[0008]所述的高真空規(guī)管和低真空規(guī)管的真空讀數(shù)通過電氣控制線路傳輸至PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)的控制命令通過電氣控制線路傳輸至高真空電磁閥I和高真空電磁閥Π。
[0009]所述的真空開關(guān)I或真空開關(guān)Π的設(shè)定值控制高真空電磁閥I或高真空電磁閥Π打開或關(guān)閉。
[0010]所述的高真空容器和低真空容器之間的壓差值控制安全爆破片I和安全爆破片Π的爆破，安全爆破片I和安全爆破片π的爆破方向相反。
[0011]所述的高真空容器和低真空容器在從大氣壓進(jìn)入真空的連通抽氣流程中，PLC控制系統(tǒng)控制高真空電磁閥I和高真空電磁閥Π保持打開連通狀態(tài);并且高真空規(guī)管和低真空規(guī)管實(shí)時(shí)比對(duì)兩者的壓差值。
[0012]所述的PLC控制系統(tǒng)與抽氣的真空控制系統(tǒng)之間有硬件觸點(diǎn)安全連鎖信號(hào)，當(dāng)PLC控制系統(tǒng)沒有發(fā)出許可抽氣觸點(diǎn)信號(hào)，連抽真空控制系統(tǒng)將無法啟動(dòng)抽氣功能。
[0013]所述的PLC控制系統(tǒng)與抽氣的真空控制系統(tǒng)之間有通過以太網(wǎng)的軟件通訊連鎖信號(hào)，當(dāng)PLC控制系統(tǒng)沒有發(fā)出許可抽氣控制信號(hào)，連抽真空控制系統(tǒng)將無法啟動(dòng)抽氣功能。
[0014]所述的高真空容器和低真空容器在從大氣壓強(qiáng)進(jìn)入高低真空的連通抽氣流程中，當(dāng)?shù)驼婵杖萜髡婵斩柔?00Pa時(shí)，PLC控制系統(tǒng)控制高真空電磁閥I和高真空電磁閥Π關(guān)閉，低真空容器進(jìn)入保壓流程，真空抽氣控制系統(tǒng)只對(duì)高真空容器進(jìn)行高真空抽氣，直到IX 10—4Pa(高真空)。低真空容器進(jìn)入保壓狀態(tài)，即工作真空度后，PLC控制系統(tǒng)將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)真空度變化，采用了功能完備的四級(jí)安全保護(hù)方法。
[0015]所述的高真空容器和低真空容器在從真空狀態(tài)進(jìn)入大氣壓強(qiáng)的連通放氣流程中，PLC控制系統(tǒng)控制尚真空電磁閥I和尚真空電磁閥Π保持打開連通狀態(tài);并且尚真空規(guī)管和低真空規(guī)管實(shí)時(shí)比對(duì)兩者的壓差值。
[0016]所述的PLC控制系統(tǒng)具有緊急處理功能，現(xiàn)場(chǎng)控制柜和上位機(jī)軟件均設(shè)有緊急按鈕，用于緊急情況發(fā)生時(shí)立刻打開高真空電磁閥I和高真空電磁閥Π，使系統(tǒng)處于安全狀
??τ O
[0017]保壓流程包括以下步驟:
a.設(shè)備上電和自檢；
b.第一級(jí)保護(hù):是將PLC控制系統(tǒng)通過電氣控制線路與高真空規(guī)管和低真空規(guī)管連接在一起，當(dāng)任意一個(gè)真空規(guī)管的讀數(shù)超過設(shè)定值時(shí)，PLC的自動(dòng)控制程序會(huì)發(fā)出“漏氣報(bào)警”命令給蜂鳴器發(fā)出聲光報(bào)警，實(shí)現(xiàn)PLC程序軟件自動(dòng)控制聲光報(bào)警保護(hù);故障處理后，PLC的自動(dòng)控制程序會(huì)發(fā)出漏氣報(bào)警復(fù)位的命令，停止報(bào)警、系統(tǒng)恢復(fù)到保壓流程；
c.第二級(jí)保護(hù):是將PLC控制系統(tǒng)通過電氣控制線路與高真空規(guī)管和低真空規(guī)管，以及兩個(gè)并聯(lián)的高真空電磁閥I和高真空電磁閥Π連接在一起；當(dāng)?shù)谝患?jí)的漏氣報(bào)警沒有得到有效處理，真空規(guī)管的讀數(shù)繼續(xù)上升到自動(dòng)開閥的閾值時(shí)，PLC程序軟件根據(jù)真空規(guī)管的讀數(shù)自動(dòng)控制高真空電磁閥I和高真空電磁閥π開閥泄壓，實(shí)現(xiàn)PLC軟件自動(dòng)控制開閥泄壓保護(hù)；當(dāng)玻璃隔板兩側(cè)之間的壓強(qiáng)迅速減小直至平衡后，PLC的自動(dòng)控制程序會(huì)發(fā)出開閥泄壓復(fù)位的命令，高真空電磁閥和自動(dòng)關(guān)閉，系統(tǒng)恢復(fù)到保壓流程；
d.第三級(jí)保護(hù):是將真空開關(guān)I或真空開關(guān)Π通過電氣控制線路與高真空電磁閥I或高真空電磁閥Π相連；當(dāng)?shù)谝患?jí)和第二級(jí)保護(hù)失效，玻璃隔板兩側(cè)的壓強(qiáng)繼續(xù)增大，達(dá)到真空開關(guān)I或真空開關(guān)Π的設(shè)定值時(shí)，真空開關(guān)I或真空開關(guān)Π發(fā)出觸點(diǎn)信號(hào)控制高真空電磁閥I或高真空電磁閥Π打開，實(shí)現(xiàn)電氣硬件開閥泄壓保護(hù)；當(dāng)玻璃隔板兩側(cè)之間的壓強(qiáng)迅速減小直至平衡后，真空開關(guān)I或真空開關(guān)π輸出觸點(diǎn)控制信號(hào)解除，高真空電磁閥和自動(dòng)重新關(guān)閉，系統(tǒng)恢復(fù)到保壓流程，實(shí)現(xiàn)電氣硬件開閥泄壓保護(hù)；
e.第四級(jí)保護(hù):由高真空容器和低真空容器之間并聯(lián)的安全爆破片I和安全爆破片Π組成，爆破方向相反；當(dāng)前三級(jí)保護(hù)均失效，玻璃隔板兩側(cè)的壓強(qiáng)繼續(xù)增大，達(dá)到安全爆破片的設(shè)定爆破閾值時(shí)，爆破片自動(dòng)爆破泄壓，實(shí)現(xiàn)機(jī)械級(jí)硬件保護(hù);完全獨(dú)立于電氣控制系統(tǒng)，安全爆破片I和安全爆破片Π自動(dòng)爆破泄壓，玻璃隔板兩側(cè)之間，即高低空容器之間的壓強(qiáng)迅速減小直至平衡，待處理完故障，更換爆破片，系統(tǒng)恢復(fù)正常保壓流程。
[0018]其中，保壓流程中的四級(jí)安全保護(hù)方法是基于以下設(shè)計(jì)思路:
第一級(jí)保護(hù)是由PLC控制系統(tǒng)通過電氣控制線路與高真空規(guī)管和低真空規(guī)管連接在一起，PLC控制系統(tǒng)對(duì)真空規(guī)管進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，當(dāng)任意一個(gè)真空規(guī)管的讀數(shù)超過設(shè)定值時(shí)，PLC的自動(dòng)控制程序會(huì)發(fā)出“漏氣報(bào)警”命令給蜂鳴器發(fā)出聲光報(bào)警，實(shí)現(xiàn)第一級(jí)保護(hù)。
[0019]第一級(jí)保護(hù)是利用單個(gè)真空規(guī)管自身壓強(qiáng)數(shù)據(jù)的變化進(jìn)行條件判斷，而不是利用兩個(gè)真空規(guī)管的壓差進(jìn)行判斷，實(shí)現(xiàn)第一級(jí)聲光報(bào)警。
[0020]第二級(jí)保護(hù)是由PLC控制系統(tǒng)通過電氣控制線路與高真空規(guī)管和低真空規(guī)管，以及兩個(gè)并聯(lián)的高真空電磁閥I和高真空電磁閥Π連接在一起。當(dāng)?shù)谝患?jí)的“漏氣報(bào)警”沒有得到有效處理，真空規(guī)管的讀數(shù)繼續(xù)上升到“自動(dòng)開閥”的閾值時(shí)，PLC程序軟件根據(jù)真空規(guī)管的讀數(shù)自動(dòng)控制高真空電磁閥I和高真空電磁閥Π開閥泄壓，實(shí)現(xiàn)PLC軟件自動(dòng)控制開閥泄壓保護(hù)。
[0021 ]同樣，第二級(jí)保護(hù)是利用單個(gè)真空規(guī)管自身壓力數(shù)據(jù)的變化進(jìn)行條件判斷，而不是利用兩個(gè)真空規(guī)管的壓差進(jìn)行判斷，實(shí)現(xiàn)第二級(jí)開閥泄壓保護(hù)。
[0022]第三級(jí)保護(hù)是由真空開關(guān)I或真空開關(guān)Π的通過電氣控制線路與高真空電磁閥I或高真空電磁閥Π相連。當(dāng)?shù)谝患?jí)和第二級(jí)保護(hù)失效，玻璃隔板兩側(cè)的壓強(qiáng)繼續(xù)增大，達(dá)到真空開關(guān)I或真空開關(guān)Π的設(shè)定值時(shí)，真空開關(guān)I或真空開關(guān)Π發(fā)出觸點(diǎn)信號(hào)控制高真空電磁閥I或高真空電磁閥π打開，實(shí)現(xiàn)電氣硬件開閥泄壓保護(hù)；
第四級(jí)保護(hù)是由高真空容器和低真空容器之間并聯(lián)的安全爆破片I和安全爆破片Π組成，爆破方向相反。當(dāng)前三級(jí)保護(hù)均失效，玻璃隔板兩側(cè)的壓強(qiáng)繼續(xù)增大，達(dá)到安全爆破片的設(shè)定爆破閾值時(shí)，爆破片自動(dòng)爆破泄壓，實(shí)現(xiàn)機(jī)械級(jí)硬件保護(hù)。
[0023]本發(fā)明的放置在真空環(huán)境中的玻璃隔板的防爆破方法利用真空規(guī)管、真空開關(guān)、高真空電磁閥、安全爆破片的特點(diǎn)，結(jié)合PLC控制系統(tǒng)軟硬件，充分考慮到各種潛在的安全隱患，在所有的工作流程:抽氣流程、放氣流程、保壓流程，以及在整個(gè)真空度5 X 12Pa?IXlO5 Pa范圍內(nèi)，巧妙的組成了一個(gè)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，而且功能完備的防爆破方法。該防爆破裝置具有安全性好、響應(yīng)快、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)處于復(fù)雜而特殊的真空環(huán)境中的玻璃隔板起到了很好的安全保護(hù)作用。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明的放置在真空環(huán)境的玻璃隔板的防爆破方法的裝置結(jié)構(gòu)圖；
圖2是本發(fā)明的抽氣流程圖；
圖3是本發(fā)明的放氣流程圖；
圖4是本發(fā)明的保壓流程圖。
[0025]圖中，1.玻璃隔板，2.高真空容器，3.低真空容器，4.高真空管道，5.低真空管道，
6.高真空規(guī)管，7.低真空規(guī)管，8.真空開關(guān)I，9.真空開關(guān)Π，10.高真空電磁閥I，11.高真空電磁閥Π，12.安全爆破片I，13.安全爆破片Π，14.電氣控制線路，15.PLC控制系統(tǒng)，16.真空控制系統(tǒng)，17.進(jìn)氣閥。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0027]以下實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制。有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化、替換和變型，因此同等的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇。
[0028]如圖1的裝置結(jié)構(gòu)圖所示，防爆破裝置包括高真空容器2、低真空容器3、高真空管道4、低真空管道5、高真空規(guī)管6、低真空規(guī)管7、真空開關(guān)18、真空開關(guān)Π 9、高真空電磁閥I
1、高真空電磁閥Π 11、安全爆破片112、安全爆破片Π 13、電氣控制線路14、PLC控制系統(tǒng)15、真空控制系統(tǒng)16、進(jìn)氣閥17。
[0029]所述的高真空容器2和低真空容器3之間放置玻璃隔板I;所述的高真空管道4與高真空容器2連通，高真空管道4上安裝有高真空規(guī)管6和真空開關(guān)18;所述的低真空管道5與低真空容器3連通，低真空管道5上有安裝低真空規(guī)管7和真空開關(guān)Π 9;所述的高真空管道4和低真空管道5之間并聯(lián)高真空電磁閥110、高真空電磁閥Π 11、安全爆破片112和安全爆破片Π 13;進(jìn)氣閥17放置在低真空容器3上;真空控制系統(tǒng)16通過電氣控制線路14與PLC控制系統(tǒng)15相連。
[0030]所述的高真空規(guī)管6和低真空規(guī)管7的真空讀數(shù)通過電氣控制線路14傳輸至PLC控制系統(tǒng)15，PLC控制系統(tǒng)15的控制命令通過電氣控制線路14傳輸至高真空電磁閥IlO和高真空電磁閥Π 11。
[0031]所述的真空開關(guān)18或真空開關(guān)Π9的設(shè)定值控制高真空電磁閥110或高真空電磁閥Π 11打開或關(guān)閉。
[0032]所述的高真空容器2和低真空容器3之間的壓差值控制安全爆破片112和安全爆破片Π 13的爆破，安全爆破片112、安全爆破片Π 13的爆破方向相反。
[0033]所述的高真空容器2和低真空容器3在從大氣壓進(jìn)入真空的抽氣流程中，PLC控制系統(tǒng)15通過電氣控制線路14讀取高真空規(guī)管6和低真空規(guī)管7的真空讀數(shù)，實(shí)時(shí)比對(duì)壓差讀數(shù)，控制高真空電磁閥IlO或高真空電磁閥Π 11保持打開連通狀態(tài)或關(guān)閉狀態(tài)。
[0034]所述的PLC控制系統(tǒng)15與抽氣的真空控制系統(tǒng)16之間有硬件觸點(diǎn)安全連鎖信號(hào)，當(dāng)PLC控制系統(tǒng)15沒有發(fā)出許可抽氣觸點(diǎn)信號(hào)，真空控制系統(tǒng)16將無法啟動(dòng)抽氣功能。
[0035]所述的PLC控制系統(tǒng)15與抽氣的真空控制系統(tǒng)16之間有通過以太網(wǎng)的軟件通訊連鎖信號(hào)，當(dāng)PLC控制系統(tǒng)15沒有發(fā)出許可抽氣軟件控制命令，連抽的真空控制系統(tǒng)16將無法啟動(dòng)抽氣功能。
[0036]所述的高真空容器2和低真空容器3在從大氣壓強(qiáng)進(jìn)入高低真空的抽氣流程中，PLC控制系統(tǒng)15控制高真空電磁閥110或高真空電磁閥Π 11保持打開狀態(tài)，當(dāng)?shù)驼婵杖萜?真空度彡100Pa時(shí)，PLC控制系統(tǒng)15控制高真空電磁閥IlO或高真空電磁閥Π 11關(guān)閉，低真空容器3進(jìn)入保壓流程后，真空抽氣控制系統(tǒng)只對(duì)高真空容器2進(jìn)行高真空抽氣，直到I X10—4Pa高真空。低真空容器3進(jìn)入保壓狀態(tài)，即工作真空度后，PLC控制系統(tǒng)15將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)真空度變化，采用了功能完備的四級(jí)安全保護(hù)方法。
[0037]所述的高真空容器2和低真空容器3在從真空狀態(tài)進(jìn)入大氣壓強(qiáng)的放氣流程中，PLC控制系統(tǒng)15控制高真空電磁閥110和高真空電磁閥Π 11保持打開連通狀態(tài);并且高真空規(guī)管6和低真空規(guī)管實(shí)時(shí)比對(duì)壓差讀數(shù)；同時(shí)監(jiān)測(cè)到兩個(gè)規(guī)管的讀數(shù)均達(dá)到大氣壓強(qiáng)時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉進(jìn)氣閥，停止放氣流程。
[0038]所述的PLC控制系統(tǒng)15具有緊急處理功能，現(xiàn)場(chǎng)控制柜和上位機(jī)軟件均設(shè)有緊急按鈕，用于緊急情況發(fā)生時(shí)，立刻關(guān)閉進(jìn)氣閥17并打開高真空電磁閥IlO和高真空電磁閥Π11，使系統(tǒng)處于安全狀態(tài)。
[0039]下面結(jié)合圖1?圖4詳細(xì)介紹各個(gè)工作流程和防爆破方法步驟:
如圖2的抽氣流程所示，開始系統(tǒng)開機(jī)自檢通過后，關(guān)閉進(jìn)氣閥17進(jìn)氣閥成功，不成功就報(bào)警，接著通過低真空規(guī)管7判斷低真空容器3的真空度P2是否大于lOOOPa，如果小于lOOOPa，流程直接進(jìn)入保壓流程;如果大于1000Pa，PLC控制系統(tǒng)15打開高真空電磁閥IlO和高真空電磁閥Π 11后，通過硬件觸點(diǎn)發(fā)出許可抽氣安全連鎖信號(hào)，同時(shí)通過以太網(wǎng)的軟件通訊發(fā)出許可抽氣安全連鎖控制命令給，真空控制系統(tǒng)16開始對(duì)高真空容器2抽真空，并通過高真空電磁閥110和高真空電磁閥Π 11與對(duì)低真空容器3連通后一起抽真空。在抽氣過程中，實(shí)時(shí)比對(duì)高真空容器2和低真空容器3的真空度Pl和P2，兩者的差值必須始終小于5000Pa，否則，PLC控制系統(tǒng)15將發(fā)出超壓報(bào)警。運(yùn)行人員將立即做出應(yīng)急處理，即停止真空控制系統(tǒng)16的抽氣流程，并檢查事故原因。如果抽氣流程正常，當(dāng)?shù)驼婵杖萜?真空度P2S100Pa時(shí)，PLC控制系統(tǒng)15控制高真空電磁閥110或高真空電磁閥Π 11關(guān)閉，低真空容器3進(jìn)入保壓流程后，真空抽氣控制系統(tǒng)只對(duì)高真空容器2進(jìn)行高真空抽氣，直到I X 10—4Pa高真空。低真空容器3進(jìn)入保壓狀態(tài)，即工作真空度后，PLC控制系統(tǒng)15將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)真空度變化，采用了功能完備的四級(jí)安全保護(hù)方法；
下面，以矩形的尺寸為400mm(長(zhǎng))X 400mm(寬)X 1mm(厚)的玻璃隔板I為例加以說明。該玻璃隔板I的理論爆破壓力，即極限壓強(qiáng)為Pj=50000Pa，安全系數(shù)取:γ=(極限壓力Pj/許用壓力Px)彡5，許用壓力為Px彡極限壓力Pj/5=10000Pa。因此，選用復(fù)合型高真空規(guī)管6，即將兩種真空計(jì)集成在一個(gè)小型的單元內(nèi)，壓力測(cè)量范圍為5X10—8 Pa?IXlO5 Pa;低真空規(guī)管7的壓力測(cè)量范圍為5 X 10—2 Pa?1.5 X 15 Pa;真空開關(guān)18或真空開關(guān)Π 9的設(shè)定值A(chǔ)為5000Pa，精度為±100 Pa;高真空電磁閥110和高真空電磁閥Π 11為內(nèi)置不銹鋼波紋管密封結(jié)構(gòu)的角閥，漏率為5 X 10—1(3 Pa.m3/s，開方向和關(guān)方向的壓差均彡1.3X105 Pa，工作最小壓強(qiáng)為I X 10—6 Pa。安全爆破片112和安全爆破片1113的的爆破壓力設(shè)定值8為10000?&(8=2A=許用壓力為Px)，精度為±5%。
[0040]本發(fā)明的放置在真空環(huán)境中的玻璃隔板的防爆破方法，在長(zhǎng)時(shí)間的保壓流程中，對(duì)玻璃隔板I進(jìn)行基于PLC軟件、電氣硬件和純機(jī)械有機(jī)結(jié)合的四級(jí)保護(hù)。
[0041]如圖4的保壓流程所示，設(shè)備上電自檢通過后，立即進(jìn)入四級(jí)保護(hù)，下面逐級(jí)說明: 第一級(jí)保護(hù):是將PLC控制系統(tǒng)15通過電氣控制線路14與高真空規(guī)管6和低真空規(guī)管7
連接在一起，實(shí)現(xiàn)PLC程序軟件自動(dòng)控制聲光報(bào)警保護(hù)。具體工作過程為:高真空規(guī)管6通過高真空管道4實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高真空容器2的真空度Pl，低真空規(guī)管7通過低真空管道5實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)低真空容器3的真空度P2，兩個(gè)真空規(guī)管的真空讀數(shù)通過電氣控制線路14傳輸?shù)絇LC控制系統(tǒng)15，PLC控制軟件自動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)其中有任何一個(gè)容器出現(xiàn)微漏氣故障，任意一個(gè)真空規(guī)管的讀數(shù)超過設(shè)定值時(shí)，即Pl多1500Pa或者P2多1500Pa，PLC的自動(dòng)控制程序會(huì)發(fā)出“漏氣報(bào)警”命令給蜂鳴器發(fā)出聲光報(bào)警，即利用單個(gè)真空規(guī)管自身壓力數(shù)據(jù)的變化進(jìn)行條件判斷，而不是利用兩個(gè)真空規(guī)管的壓差進(jìn)行判斷，實(shí)現(xiàn)第一級(jí)聲光報(bào)警；當(dāng)兩個(gè)真空規(guī)管的讀數(shù)均恢復(fù)到Pl彡1500Pa和P2<1500P，PLC的自動(dòng)控制程序會(huì)發(fā)出“漏氣報(bào)警復(fù)位”命令，停止報(bào)警、系統(tǒng)恢復(fù)到保壓流程，第一級(jí)聲光可以將玻璃隔板I兩側(cè)的壓強(qiáng)差控制在O?1500Pa之間。
[0042]第一級(jí)保護(hù)是利用單個(gè)真空規(guī)管自身壓力數(shù)據(jù)的變化進(jìn)行條件判斷，而不是利用兩個(gè)真空規(guī)管的壓差進(jìn)行判斷，實(shí)現(xiàn)第一級(jí)聲光報(bào)警；
第二級(jí)保護(hù):是將PLC控制系統(tǒng)15通過電氣控制線路14與高真空規(guī)管6和低真空規(guī)管7，以及兩個(gè)并聯(lián)的高真空電磁閥IlO和高真空電磁閥Π 11連接在一起，實(shí)現(xiàn)PLC程序軟件根據(jù)高真空規(guī)管6和低真空規(guī)管7的讀數(shù)自動(dòng)控制高真空電磁閥10和高真空電磁閥11，實(shí)現(xiàn)PLC軟件自動(dòng)控制開閥泄壓保護(hù)。具體工作過程為:高真空規(guī)管6通過高真空管道4實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高真空容器2的真空度Pl，低真空規(guī)管7通過低真空管道5實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)低真空容器3的真空度P2，高真空規(guī)管6和低真空規(guī)管7的真空讀數(shù)通過電氣控制線路14傳輸?shù)絇LC控制系統(tǒng)15，PLC控制軟件自動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)?shù)谝患?jí)的“漏氣報(bào)警”沒有得到及時(shí)有效處理，高真空規(guī)管6和低真空規(guī)管7的讀數(shù)繼續(xù)上升，當(dāng)任意一個(gè)高真空規(guī)管6或低真空規(guī)管7的讀數(shù)超過設(shè)定值時(shí)，S卩Pl彡3000Pa或P2>3000Pa，PLC的自動(dòng)控制程序會(huì)發(fā)出“開閥泄壓”命令，高真空電磁閥IlO和高真空電磁閥Π 11自動(dòng)強(qiáng)制開閥泄壓，玻璃隔板I兩側(cè)之間的壓強(qiáng)迅速減小直至平衡，S卩Pl<3000Pa和P2<3000Pa，PLC的自動(dòng)控制程序會(huì)發(fā)出“開閥泄壓復(fù)位”命令，高真空電磁閥IlO和高真空電磁閥Π 11自動(dòng)關(guān)閉，系統(tǒng)恢復(fù)到保壓流程。同樣，也是利用單個(gè)真空規(guī)管自身壓力數(shù)據(jù)的變化進(jìn)行條件判斷，而不是利用兩個(gè)真空規(guī)管的壓差進(jìn)行判斷，實(shí)現(xiàn)第二級(jí)開閥泄壓保護(hù)，可以將玻璃隔板I兩側(cè)的壓強(qiáng)差控制在1500~3000Pa之間。
[0043]第三級(jí)保護(hù):是由真空開關(guān)18或真空開關(guān)Π9的通過電氣控制線路14與高真空電磁閥110或高真空電磁閥Π 11相連。當(dāng)出現(xiàn)PLC軟件故障死機(jī)或未上電開機(jī)，第一級(jí)和第二級(jí)PLC控制軟件保護(hù)失效，高真空電磁閥110或高真空電磁閥Π 11未能及時(shí)打開泄壓，玻璃隔板I兩側(cè)的壓強(qiáng)繼續(xù)增大，達(dá)到真空開關(guān)18或真空開關(guān)Π9的設(shè)定值A(chǔ)為5000Pa時(shí)，不通過PLC軟件，真空開關(guān)18或真空開關(guān)Π9輸出觸點(diǎn)控制信號(hào)，直接觸發(fā)控制繼電器打開高真空電磁閥IlO或高真空電磁閥Π 11泄壓保護(hù)，玻璃隔板I兩側(cè)之間的壓強(qiáng)迅速減小直至平衡，即Pl<5000Pa和P2<5000Pa，真空開關(guān)18或真空開關(guān)Π9輸出觸點(diǎn)控制信號(hào)解除，高真空電磁閥10和11自動(dòng)重新關(guān)閉，系統(tǒng)恢復(fù)到保壓流程，實(shí)現(xiàn)電氣硬件開閥泄壓保護(hù);第三級(jí)保護(hù)可以將玻璃隔板I兩側(cè)的壓強(qiáng)差控制在3000?5000Pa之間。
[0044]第四級(jí)保護(hù):是由高真空容器2和低真空容器3之間并聯(lián)的安全爆破片112和安全爆破片Π 13組成，爆破方向相反。當(dāng)果整個(gè)電氣系統(tǒng)出現(xiàn)停電等特殊情況，無法發(fā)揮電磁閥聯(lián)通泄壓功能，前三級(jí)保護(hù)均失效時(shí)，玻璃隔板I兩側(cè)的壓強(qiáng)繼續(xù)增大，達(dá)到安全爆破片112和安全爆破片Π13的設(shè)定爆破閾值B為10000Pa(B=2A=許用壓力為Px)時(shí)，完全獨(dú)立于電氣系統(tǒng)，安全爆破片112和安全爆破片Π 13自動(dòng)爆破泄壓，玻璃隔板I兩側(cè)之間，即高低空容器之間的壓強(qiáng)迅速減小直至平衡，待處理完故障，換爆破片，系統(tǒng)恢復(fù)正常保壓流程。第四級(jí)純機(jī)械級(jí)硬件保護(hù)，可以將玻璃隔板I兩側(cè)的壓強(qiáng)差控制在5000?1000Pa之間，第四級(jí)完全靠爆破片機(jī)械壓力變形獨(dú)立的實(shí)現(xiàn)安全爆破，不受電氣控制系統(tǒng)的任何影響，以彌補(bǔ)整個(gè)電氣控制系統(tǒng)出現(xiàn)停電等特殊情況，無法發(fā)揮前三級(jí)通過電氣控制軟硬件進(jìn)行安全保護(hù)的隱患。
[0045]如圖3的放氣流程所示，開始系統(tǒng)開機(jī)自檢通過后，PLC控制系統(tǒng)15打開高真空電磁閥IlO和高真空電磁閥Π 11，連通高低空容器;如果反饋未開啟，系統(tǒng)將報(bào)警，如果反饋成功開啟，下一步打開進(jìn)氣閥，如果進(jìn)氣閥反饋未開啟，系統(tǒng)將報(bào)警，運(yùn)行人員將立即進(jìn)行故障處理。正常進(jìn)氣時(shí)，與抽氣流程類似，PLC控制系統(tǒng)15將實(shí)時(shí)比對(duì)高真空容器2和低真空容器3的真空度Pl和P2，兩者的差值必須始終小于5000Pa，否則，PLC控制系統(tǒng)15將發(fā)出超壓報(bào)警。運(yùn)行人員將立即做出應(yīng)急處理，即關(guān)閉進(jìn)氣閥，停止放氣流程，并檢查事故原因。如果放氣流程正常，當(dāng)高低真空容器真空度Pl和P2均多I X 15 Pa時(shí)，PLC控制系統(tǒng)15控制進(jìn)氣閥自動(dòng)關(guān)閉，放氣流程結(jié)束。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種放置在真空環(huán)境的玻璃隔板的防爆破方法，所使用的防爆破裝置包括高真空容器(2)、低真空容器(3)、高真空管道(4)、低真空管道(5)、高真空規(guī)管(6)、低真空規(guī)管(7)、真空開關(guān)1(8)、真空開關(guān)Π (9)、高真空電磁閥1(10)、高真空電磁閥Π (11)、安全爆破片I(12)、安全爆破片Π( 13)、電氣控制線路(14)、PLC控制系統(tǒng)(15)、真空控制系統(tǒng)(16)、進(jìn)氣閥(17); 其特征在于，防爆破方法如下: 所述的高真空容器(2)和低真空容器(3)之間放置玻璃隔板(I);所述的高真空管道(4)與高真空容器(2)連通，高真空管道(4)上安裝有高真空規(guī)管(6)和真空開關(guān)1(8);所述的低真空管道(5)與低真空容器(3)連通，低真空管道(5)上有安裝低真空規(guī)管(7)和真空開關(guān)Π(9);所述的高真空管道(4)和低真空管道(5)之間并聯(lián)高真空電磁閥1(10)、高真空電磁閥Π (11)、安全爆破片1(12)和安全爆破片Π (13 );進(jìn)氣閥放置在低真空容器上； 所述的高真空規(guī)管(6)和低真空規(guī)管(7)的真空讀數(shù)通過電氣控制線路(14)傳輸至PLC控制系統(tǒng)(15)，PLC控制系統(tǒng)(15)的控制命令通過電氣控制線路(14)傳輸至高真空電磁閥I(10)和高真空電磁閥Π(11); 所述的真空開關(guān)I(8)或真空開關(guān)Π (9)的設(shè)定值控制尚真空電磁閥I(10)或尚真空電磁閥Π( 11)打開或關(guān)閉； 所述的高真空容器(2)和低真空容器(3)之間的壓差值控制安全爆破片I (12)和安全爆破片Π (13 )的爆破，安全爆破片1(12)、安全爆破片Π (13 )的爆破方向相反； 所述的高真空容器(2)和低真空容器(3)在從大氣壓強(qiáng)進(jìn)入高低真空的抽氣流程中，高真空電磁閥1(10)和高真空電磁閥Π (11)保持打開連通狀態(tài);并且高真空規(guī)管(6)和低真空規(guī)管(7)實(shí)時(shí)比對(duì)壓差讀數(shù)； 所述的PLC控制系統(tǒng)(15)與高真空容器(2)和低真空容器(3)連通抽氣的真空控制系統(tǒng)(16)之間有硬件觸點(diǎn)安全連鎖信號(hào)，當(dāng)PLC控制系統(tǒng)(15)發(fā)出許可抽氣觸點(diǎn)信號(hào)時(shí)，真空控制系統(tǒng)(16)啟動(dòng)抽氣； 所述的PLC控制系統(tǒng)(15)與高真空容器(2)和低真空容器(3)連通抽氣的真空控制系統(tǒng)(16)之間有通過以太網(wǎng)的軟件通訊連鎖信號(hào)，當(dāng)PLC控制系統(tǒng)(15)發(fā)出許可抽氣控制信號(hào)時(shí)，真空控制系統(tǒng)啟動(dòng)抽氣； 所述的高真空容器(2)和低真空容器(3)在從大氣壓強(qiáng)進(jìn)入高低真空的抽氣流程中，當(dāng)?shù)驼婵杖萜?3)真空度Ρ2彡100Pa時(shí)，PLC控制系統(tǒng)(15)控制高真空電磁閥1(10)和高真空電磁閥Π (11)關(guān)閉，低真空容器(3)進(jìn)入保壓流程，抽氣的真空控制系統(tǒng)(16)只對(duì)高真空容器(2)進(jìn)行高真空抽氣，直到高真空容器(2)內(nèi)的壓強(qiáng)小于等于I X 10—4Pa,低真空容器(3)進(jìn)入保壓狀態(tài)； 所述的高真空容器(2)和低真空容器(3)在從大氣壓強(qiáng)進(jìn)入高低真空的抽氣流程中，PLC控制系統(tǒng)(15)實(shí)時(shí)比對(duì)高真空容器(2)和低真空容器(3)的真空度Pl和P2，兩者的差值必須始終小于5000Pa，否則，PLC控制系統(tǒng)(15)將發(fā)出超壓報(bào)警； 所述的高真空容器(2)和低真空容器(3)在從真空狀態(tài)進(jìn)入大氣壓強(qiáng)的放氣流程中，PLC控制系統(tǒng)(15 )控制高真空電磁閥I (1 )和高真空電磁閥Π (11)保持連通狀態(tài)；S卩PLC控制系統(tǒng)(15)實(shí)時(shí)比對(duì)高真空容器(2)和低真空容器(3)的真空度Pl和P2，兩者的差值必須始終小于5000Pa，否則，PLC控制系統(tǒng)(15)將發(fā)出超壓報(bào)警； 所述的PLC控制系統(tǒng)(15)具有緊急處理功能，現(xiàn)場(chǎng)控制柜和上位機(jī)軟件上有緊急按鈕，當(dāng)緊急情況發(fā)生時(shí)，立刻打開高真空電磁閥I(1)和高真空電磁閥Π (11)，使玻璃隔板(I)始終處于安全狀態(tài)； 保壓流程包括以下步驟: a.設(shè)備上電和自檢； b.第一級(jí)保護(hù):是將PLC控制系統(tǒng)(15)通過電氣控制線路(14)與高真空規(guī)管(6)和低真空規(guī)管(7)連接在一起，當(dāng)任意一個(gè)真空規(guī)管的讀數(shù)超過設(shè)定值時(shí)，PLC的自動(dòng)控制程序會(huì)發(fā)出“漏氣報(bào)警”命令給蜂鳴器發(fā)出聲光報(bào)警，實(shí)現(xiàn)PLC程序軟件自動(dòng)控制聲光報(bào)警保護(hù)；故障處理后，PLC的自動(dòng)控制程序會(huì)發(fā)出漏氣報(bào)警復(fù)位的命令，停止報(bào)警、系統(tǒng)恢復(fù)到保壓流程； c.第二級(jí)保護(hù):是由PLC控制系統(tǒng)(15)通過電氣控制線路(14)與高真空規(guī)管(6)和低真空規(guī)管(7)，以及兩個(gè)并聯(lián)的高真空電磁閥1(10)和高真空電磁閥Π (11)連接在一起；當(dāng)?shù)谝患?jí)的漏氣報(bào)警沒有得到有效處理，真空規(guī)管的讀數(shù)繼續(xù)上升到自動(dòng)開閥的閾值時(shí)，PLC程序軟件根據(jù)真空規(guī)管的讀數(shù)自動(dòng)控制高真空電磁閥1(10)和高真空電磁閥Π (11)開閥泄壓，實(shí)現(xiàn)PLC軟件自動(dòng)控制開閥泄壓保護(hù)；當(dāng)玻璃隔板(I)兩側(cè)之間的壓強(qiáng)迅速減小直至平衡后，PLC的自動(dòng)控制程序會(huì)發(fā)出開閥泄壓復(fù)位的命令，高真空電磁閥(10)和(11)自動(dòng)關(guān)閉，系統(tǒng)恢復(fù)到保壓流程； d.第三級(jí)保護(hù):是由真空開關(guān)1(8)或真空開關(guān)Π(9)通過電氣控制線路(14)與高真空電磁閥1(10)或高真空電磁閥Π (11)相連；當(dāng)?shù)谝患?jí)和第二級(jí)保護(hù)失效，玻璃隔板(I)兩側(cè)的壓強(qiáng)繼續(xù)增大，達(dá)到真空開關(guān)1(8)或真空開關(guān)Π (9)的設(shè)定值時(shí)，真空開關(guān)1(8)或真空開關(guān)Π (9)發(fā)出觸點(diǎn)信號(hào)控制高真空電磁閥1(10)或高真空電磁閥Π (11)打開，實(shí)現(xiàn)電氣硬件開閥泄壓保護(hù)；當(dāng)玻璃隔板(I)兩側(cè)之間的壓強(qiáng)迅速減小直至平衡后，真空開關(guān)1(8)或真空開關(guān)Π (9)輸出觸點(diǎn)控制信號(hào)解除，高真空電磁閥(10)和(11)自動(dòng)重新關(guān)閉，系統(tǒng)恢復(fù)到保壓流程，實(shí)現(xiàn)電氣硬件開閥泄壓保護(hù)； e.第四級(jí)保護(hù):由高真空容器(2)和低真空容器(3)之間并聯(lián)的安全爆破片1(12)和安全爆破片Π (13)組成，爆破方向相反；當(dāng)前三級(jí)保護(hù)均失效，玻璃隔板(I)兩側(cè)的壓強(qiáng)繼續(xù)增大，達(dá)到安全爆破片的設(shè)定爆破閾值時(shí)，爆破片自動(dòng)爆破泄壓，實(shí)現(xiàn)機(jī)械級(jí)硬件保護(hù);完全獨(dú)立于電氣控制系統(tǒng)，安全爆破片1( 12)和安全爆破片Π( 13)自動(dòng)爆破泄壓，玻璃隔板(I)兩側(cè)之間，即高低空容器之間的壓強(qiáng)迅速減小直至平衡，待處理完故障，更換爆破片，系統(tǒng)恢復(fù)正常保壓流程。
【文檔編號(hào)】F17C13/12GK105927858SQ201610306547
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年5月11日
【發(fā)明人】王禮權(quán), 敬域堃, 馮斌, 李富全, 向勇, 韓偉, 王芳, 李恪宇, 柴向旭, 賈懷庭, 鐘偉, 張帆, 陳旭
【申請(qǐng)人】中國(guó)工程物理研究院激光聚變研究中心