本發(fā)明涉及超導(dǎo)磁體測(cè)試方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于超導(dǎo)磁體帕邢測(cè)試真空度動(dòng)態(tài)平衡的控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

帕邢定律是一種氣體放電基本特性，描述的是氣體間隙擊穿電壓與兩電極間隙距離和氣體氣壓之間非線(xiàn)性函數(shù)關(guān)系。

對(duì)于聚變裝置中大型超導(dǎo)磁體系統(tǒng)而言，一旦真空系統(tǒng)出現(xiàn)破壞或故障，如氦氣冷卻管路破裂、真空容器泄露事故等，超導(dǎo)磁體將直接暴露在低真空氦氣環(huán)境中，Paschen條件極易達(dá)到，所以位于高電位的超導(dǎo)磁體必須進(jìn)行固體絕緣處理，以隔絕高低電位之間的放電通路。為了驗(yàn)證超導(dǎo)磁體絕緣的完整性，按照一般大型超導(dǎo)磁體絕緣性能檢測(cè)要求，在超導(dǎo)磁體設(shè)計(jì)制造完成后，需對(duì)超導(dǎo)磁體絕緣進(jìn)行相應(yīng)的帕邢測(cè)試，即在不同等級(jí)低氣體氣壓狀態(tài)下，對(duì)超導(dǎo)磁體樣件通入一定測(cè)試電壓，檢測(cè)超導(dǎo)磁體絕緣是否存在缺陷，其中，用于超導(dǎo)磁體帕邢測(cè)試的真空容器需穩(wěn)定在1 Pa，10Pa和100Pa氣壓下較長(zhǎng)時(shí)間。

對(duì)于真空容器內(nèi)氣體氣壓的保持一般采用靜態(tài)保壓的方式，即通過(guò)真空機(jī)組對(duì)封閉的真空容器進(jìn)行抽真空，當(dāng)其真空度達(dá)到測(cè)試要求值時(shí)，關(guān)閉真空機(jī)組，停止對(duì)真空容器抽真空，并維持真空容器內(nèi)氣體氣壓在一定時(shí)間內(nèi)。該靜態(tài)保壓方式一般僅適用于維持高氣壓的維持，對(duì)于維持真空容器低氣壓而言，由于超導(dǎo)磁體絕緣材料和真空容器內(nèi)壁自身存在一定的放氣率，以及真空容器本身存在一定的漏率，所以傳統(tǒng)的靜態(tài)保壓很難實(shí)現(xiàn)對(duì)帕邢測(cè)試真空容器低真空度長(zhǎng)時(shí)間的維持。為此，設(shè)計(jì)一種維持真空容器真空度動(dòng)態(tài)平衡的控制系統(tǒng)成為超導(dǎo)磁體帕邢測(cè)試的必要條件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種用于超導(dǎo)磁體帕邢測(cè)試真空度動(dòng)態(tài)平衡的控制系統(tǒng)。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種用于超導(dǎo)磁體帕邢測(cè)試真空度動(dòng)態(tài)平衡的控制系統(tǒng)，包括有氦氣罐、減壓閥、精細(xì)針尖調(diào)節(jié)閥、電動(dòng)蝶閥、電容真空規(guī)管、裝有PID控制軟件的計(jì)算機(jī)、真空容器、超導(dǎo)磁體、截止閥、真空機(jī)組、全量程復(fù)合真空規(guī)管和真空計(jì)，所述的減壓閥與氦氣罐連接，所述的精細(xì)針尖調(diào)節(jié)閥兩端分別連接電動(dòng)蝶閥和減壓閥，所述的精細(xì)針尖調(diào)節(jié)閥能夠配合電動(dòng)蝶閥對(duì)真空容器氦氣進(jìn)氣量進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)，彌補(bǔ)了單電動(dòng)蝶閥調(diào)節(jié)下氦氣進(jìn)氣量波動(dòng)較大的缺陷。所述的電動(dòng)蝶閥連接真空容器，電動(dòng)蝶閥安裝于真空容器進(jìn)氣管道上，所述的真空機(jī)組與截止閥連接，截止閥與真空容器的抽氣口連接；裝有PID控制軟件的計(jì)算機(jī)和電容真空規(guī)管連接，電容真空規(guī)管連接與電動(dòng)蝶閥連接，裝有PID控制軟件的計(jì)算機(jī)與真空容器連接；所述的真空計(jì)與全量程復(fù)合真空規(guī)管連接，所述全量程復(fù)合真空規(guī)管通過(guò)法蘭與真空容器連接，所述的超導(dǎo)磁體位于真空容器內(nèi)部。所述的真空機(jī)組對(duì)真空容器進(jìn)行抽真空，其中，對(duì)于不同等級(jí)真空度的維持，需選擇搭配恰當(dāng)?shù)恼婵諜C(jī)組抽真空，進(jìn)而保持真空容器真空度處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)下。

所述的真空機(jī)組包括一臺(tái)分子泵、一臺(tái)羅茨泵和一臺(tái)機(jī)械泵。

所述的電容真空規(guī)管、裝有PID控制軟件的計(jì)算機(jī)和電動(dòng)蝶閥形成單一負(fù)反饋閉環(huán)控制回路，所述電容真空規(guī)管實(shí)時(shí)采集真空容器的真空度，并將輸出的電信號(hào)與預(yù)先輸入的PID控制軟件參數(shù)和真空度設(shè)定值進(jìn)行比較，將所得控制信號(hào)反饋到真空容器上游電動(dòng)蝶閥上，通過(guò)調(diào)節(jié)電動(dòng)蝶閥閥門(mén)開(kāi)口大小來(lái)調(diào)節(jié)真空容器氦氣進(jìn)氣量。

所述的電容真空規(guī)管實(shí)時(shí)采集真空容器內(nèi)腔真空度，為了配合所述的PID負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)正常工作，所述的電容真空規(guī)輸出信號(hào)與其采集到的真空度成線(xiàn)性比例關(guān)系。

所述的真空容器的進(jìn)氣管道設(shè)置在真空容器頂部蓋板上，真空容器的抽氣口布置在真空容器底部。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明將電容真空規(guī)管、裝有PID控制軟件的計(jì)算機(jī)和電動(dòng)蝶閥形成單一負(fù)反饋閉環(huán)控制回路，所述的電容真空規(guī)實(shí)時(shí)采集真空容器內(nèi)真空度，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，將該電信號(hào)與預(yù)先輸入的PID控制軟件參數(shù)和真空度設(shè)定值進(jìn)行比較，將所得控制信號(hào)反饋到電動(dòng)蝶閥上，通過(guò)調(diào)節(jié)電動(dòng)蝶閥閥門(mén)開(kāi)口的大小來(lái)調(diào)節(jié)真空容器氦氣進(jìn)氣量，確保真空容器在不同等級(jí)低氣壓狀態(tài)下較長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)一種用于超導(dǎo)磁體帕邢測(cè)試真空度動(dòng)態(tài)平衡的控制系統(tǒng)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種用于超導(dǎo)磁體帕邢測(cè)試真空度動(dòng)態(tài)平衡的控制系統(tǒng)，包括有氦氣罐1、減壓閥2、精細(xì)針尖調(diào)節(jié)閥3、電動(dòng)蝶閥4、電容真空規(guī)管5、裝有PID控制軟件的計(jì)算機(jī)6、真空容器7、超導(dǎo)磁體8、截止閥9、真空機(jī)組10、全量程復(fù)合真空規(guī)管11和真空計(jì)12，所述的減壓閥2與氦氣罐1連接，所述的精細(xì)針尖調(diào)節(jié)閥3兩端分別連接電動(dòng)蝶閥4和減壓閥2，所述的精細(xì)針尖調(diào)節(jié)閥3能夠配合電動(dòng)蝶閥4對(duì)真空容器7氦氣進(jìn)氣量進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)，彌補(bǔ)了單電動(dòng)蝶閥4調(diào)節(jié)下氦氣進(jìn)氣量波動(dòng)較大的缺陷。所述的電動(dòng)蝶閥4連接真空容器7，電動(dòng)蝶閥4安裝于真空容器7進(jìn)氣管道上，所述的真空機(jī)組10與截止閥9連接，截止閥9與真空容器7的抽氣口連接；裝有PID控制軟件的計(jì)算機(jī)6和電容真空規(guī)管5連接，電容真空規(guī)管5連接與電動(dòng)蝶閥4連接，裝有PID控制軟件的計(jì)算機(jī)6與真空容器7連接；所述的真空計(jì)12與全量程復(fù)合真空規(guī)管11連接，所述全量程復(fù)合真空規(guī)管11通過(guò)法蘭與真空容器7連接，所述的超導(dǎo)磁體8位于真空容器7內(nèi)部。所述的真空機(jī)組10對(duì)真空容器7進(jìn)行抽真空，其中，對(duì)于不同等級(jí)真空度的維持，需選擇搭配恰當(dāng)?shù)恼婵諜C(jī)組抽真空，進(jìn)而保持真空容器真空度處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)下。

所述的真空機(jī)組10包括一臺(tái)分子泵、一臺(tái)羅茨泵和一臺(tái)機(jī)械泵。

所述的電容真空規(guī)管5、裝有PID控制軟件的計(jì)算機(jī)6和電動(dòng)蝶閥4形成單一負(fù)反饋閉環(huán)控制回路，所述電容真空規(guī)管5實(shí)時(shí)采集真空容器7的真空度，并將輸出的電信號(hào)與預(yù)先輸入的PID控制軟件參數(shù)和真空度設(shè)定值進(jìn)行比較，將所得控制信號(hào)反饋到真空容器7上游電動(dòng)蝶閥4上，通過(guò)調(diào)節(jié)電動(dòng)蝶閥4閥門(mén)開(kāi)口大小來(lái)調(diào)節(jié)真空容器氦氣進(jìn)氣量。

所述的電容真空規(guī)管5實(shí)時(shí)采集真空容器內(nèi)腔真空度，為了配合所述的PID負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)正常工作，所述的電容真空規(guī)管5輸出信號(hào)與其采集到的真空度成線(xiàn)性比例關(guān)系。

所述的真空容器7的進(jìn)氣管道設(shè)置在真空容器7頂部蓋板上，真空容器7的抽氣口布置在真空容器7底部。

本發(fā)明具體實(shí)施步驟如下：

對(duì)于超導(dǎo)磁體真空容器三種狀態(tài)下真空度動(dòng)態(tài)平衡維持順序依次順序是1Pa、10Pa和100Pa。

檢查所述氦氣罐氦氣量是否充足。設(shè)置PID 控制軟件參數(shù)和真空度值。將裝有PID控制軟件的計(jì)算機(jī)和電容真空規(guī)都連接到電動(dòng)蝶閥上。打開(kāi)真空機(jī)組與真空容器之間截止閥，啟動(dòng)真空機(jī)組對(duì)真空容器抽真空，對(duì)于不同的真空度維持，需選擇搭配恰當(dāng)?shù)恼婵諜C(jī)組抽真空。對(duì)于1Pa真空度動(dòng)態(tài)平衡控制，開(kāi)啟分子泵、羅茨泵和機(jī)械泵；對(duì)于10Pa真空度動(dòng)態(tài)平衡控制，開(kāi)啟羅茨泵和機(jī)械泵；對(duì)于100Pa真空度僅開(kāi)啟機(jī)械泵即可。對(duì)于維持真空容器真空度1Pa的維持。首先開(kāi)啟分子泵、羅茨泵和機(jī)械泵，將真空容器真空度抽到0.1Pa或以下，在不關(guān)閉真空機(jī)組的狀態(tài)下，開(kāi)啟氦氣罐并調(diào)節(jié)減壓閥直到出口壓力穩(wěn)定在一定值。調(diào)節(jié)所述的精細(xì)針尖調(diào)節(jié)閥配合電動(dòng)蝶閥對(duì)氦氣進(jìn)氣量進(jìn)行微調(diào)，對(duì)真空容器進(jìn)氣口氦氣流量進(jìn)行微調(diào)直至真空容器真空度達(dá)到1Pa。并維持較長(zhǎng)時(shí)間。

以此類(lèi)推，確保真空容器真空度在10Pa和100Pa狀態(tài)下維持較長(zhǎng)時(shí)間。