一种用于大型超高声速风洞的抽氢真空机组的制作方法

本发明属于超高声速风洞试验，具体涉及一种用于大型超高声速风洞的抽氢真空机组。

背景技术：

1、某大型超高声速风洞使用氢气作为工作介质，试验完成后，需要使用抽氢真空机组将存放氢气的容器抽吸至<0.1pa（绝压）。抽真空过程也是对氢气压缩再排放的过程，其中，在大气压抽吸至10pa（绝压）的过程中，氢气浓度较高，出现爆炸的风险极高。

2、当前，亟需发展一种用于大型超高声速风洞的抽氢真空机组。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种用于大型超高声速风洞的抽氢真空机组，用以实现大型超高声速风洞的抽氢真空需求。

2、本发明的用于大型超高声速风洞的抽氢真空机组为多级抽氢真空机组，包括从前至后串联连接的罗茨真空泵、气冷式罗茨真空泵ⅰ、气冷式罗茨真空泵ⅱ和液环真空泵；各级抽氢真空机均设置有列管式换热器，还设置有测量排气温度的温度传感器；

3、罗茨真空泵的前端连接氮气吹扫管线，用于抽氢真空机组开停机及故障检修时，清除氢气；

4、罗茨真空泵的前端还设置有压力变送器，用于测试机组入口气体压力；

5、液环真空泵的前端连接液环真空泵预抽管线，用于前级抽气，降低抽气压力；液环真空泵的前端设置止回阀，防止大气返流；液环真空泵连接液环真空泵排补液罐，进行闭式循环自动排补液供液；液环真空泵排补液罐上设置液位变送器，监测液位；

6、各级抽氢真空机在低位置处设置排污口，排污口连通排污管道及手动不锈钢阀门；

7、各级抽氢真空机、氮气吹扫管线和液环真空泵预抽管线通过气动开关阀控制开关；

8、plc控制柜控制各级抽氢真空机、氮气吹扫管线和液环真空泵预抽管线运行；

9、抽氢真空机组入口气流最高温度：400℃；

10、抽氢真空机组名义抽速：>5000l/s；

11、抽氢真空机组工作压力范围：1×105pa~10pa；

12、抽氢真空机组入口极限压力：≤2pa。

13、进一步地，所述的罗茨真空泵为zj型罗茨真空泵；气冷式罗茨真空泵ⅰ和气冷式罗茨真空泵ⅱ为zjl型气冷式罗茨真空泵；液环真空泵为2e1型或者2bv型液环真空泵。

14、进一步地，所述的罗茨真空泵、气冷式罗茨真空泵ⅰ和气冷式罗茨真空泵ⅱ采用机械密封；液环真空泵采用双端面外冲洗机械密封。

15、进一步地，所述的气动开关阀为气动球阀。

16、进一步地，所述的抽氢真空机组及配套的气动开关阀均采用防爆设计，防爆等级为exdⅱc t4。

17、进一步地，所述的抽氢真空机组及连接抽氢真空机组各部件的真空连接管道采用氩弧焊焊接。

18、本发明的用于大型超高声速风洞的抽氢真空机组为了杜绝氢气外泄，主要采取以下措施：

19、a.罗茨真空泵采用机械密封，液环真空泵采用双端面外冲洗机械密封，密封可靠，寿命长；

20、b.采用液环真空泵作为前级泵，能够抽吸氢气等可燃性气体，还能够减少抽气阻力，缩短抽气时间，防止爆炸发生；液环真空泵的闭式供液系统采用闭式循环自动排补液供液方式，能够有效杜绝氢气的外泄；液环真空泵设有止回阀和气动开关阀，能够有效防止大气返流；

21、c.采用气冷式罗茨真空泵作为增压泵，具有大压差、高效增压、温升低、故障率极低的优势，同时设置温度传感器进行排气温度检测，提升安全系数；

22、d.采用可靠性较高的气动球阀作为气动开关阀；

23、e.抽氢真空机组入口设有氮气吹扫管线，在抽氢真空机组开停机及故障检修时，清除危险气体，确保环境安全；

24、f.抽氢真空机组及其配套的气动球阀等部件均采用防爆设计，防爆等级为exdⅱct4；

25、g.抽氢真空机组的各级真空机组配有列管式换热器，适用于高温氢气降温；

26、h.抽氢真空机组的各级真空机组在低位置处设置排污口，排污口连通排污管道及手动不锈钢阀门，便于放净；

27、i.抽氢真空机组的真空管道采用氩弧焊焊接，确保密封良好；

28、j.抽氢真空机组的罗茨真空泵、气冷式罗茨真空泵和液环真空泵均采用市售一线品牌，安全系数高，适用于抽吸氢气等易燃易爆气体。

29、本发明的用于大型超高声速风洞的抽氢真空机组采用了液环真空泵搭配气冷式罗茨真空泵进行组合抽气。液环真空泵的工作液为常温水，作为前级泵可以抽吸氢气等可燃性气体，能够有效防止爆炸的发生；气冷式罗茨真空泵的压缩比和最大允许压差要远大于罗茨真空泵，当液环真空泵将系统内的气体抽到一定压力时再启动气冷式罗茨真空泵，能够大大缩短抽气时间，提高抽气效率，特别适用于对抽气时间要求较高的超高声速风洞试验；同时气冷式罗茨真空泵的排气口安装有列管式换热器，能够对气体降温，还能够防止可燃气体温度过高产生爆燃。

30、本发明的用于大型超高声速风洞的抽氢真空机组是由罗茨真空泵、气冷式罗茨真空泵和液环真空泵串联组成的多级真空机组，既可单独使用，也可并联使用；通过压力变送器和plc电气控制系统实现各级罗茨真空泵、液环真空泵的自动启停、自动过载和过热保护，以及各类仪表、阀门的自动控制，具有安全系数高、抽气性能稳定可靠的优点，实现了无人值守的长期运转，能够满足大型超高声速风洞的抽真空要求。

31、本发明的用于大型超高声速风洞的抽氢真空机组能够安全的将大型的储存氢气容器抽吸至0.1pa（绝压）的真空状态，有效解决氢气在抽吸过程中的压缩导致的泵腔内的“爆炸”，同时采用降低浓度的措施使排除的氢气气体浓度和温度均低于爆炸点。

技术特征：

1.一种用于大型超高声速风洞的抽氢真空机组，其特征在于，所述的抽氢真空机组为多级抽氢真空机组，包括从前至后串联连接的罗茨真空泵（1）、气冷式罗茨真空泵ⅰ（2）、气冷式罗茨真空泵ⅱ（3）和液环真空泵（5）；各级抽氢真空机均设置有列管式换热器（4），还设置有测量排气温度的温度传感器（7）；

2.根据权利要求1所述的用于大型超高声速风洞的抽氢真空机组，其特征在于，所述的罗茨真空泵（1）为zj型罗茨真空泵；气冷式罗茨真空泵ⅰ（2）和气冷式罗茨真空泵ⅱ（3）为zjl型气冷式罗茨真空泵；液环真空泵（5）为2e1型或者2bv型液环真空泵。

3.根据权利要求1所述的用于大型超高声速风洞的抽氢真空机组，其特征在于，所述的罗茨真空泵（1）、气冷式罗茨真空泵ⅰ（2）和气冷式罗茨真空泵ⅱ（3）采用机械密封；液环真空泵（5）采用双端面外冲洗机械密封。

4.根据权利要求1所述的用于大型超高声速风洞的抽氢真空机组，其特征在于，所述的气动开关阀（12）为气动球阀。

5.根据权利要求1所述的用于大型超高声速风洞的抽氢真空机组，其特征在于，所述的抽氢真空机组及配套的气动开关阀（12）均采用防爆设计，防爆等级为exdⅱc t4。

6.根据权利要求1所述的用于大型超高声速风洞的抽氢真空机组，其特征在于，所述的抽氢真空机组及连接抽氢真空机组各部件的真空连接管道采用氩弧焊焊接。

技术总结本发明属于超高声速风洞试验技术领域，公开了一种用于大型超高声速风洞的抽氢真空机组，采用多级抽氢真空机组，包括从前至后串联连接的罗茨真空泵、气冷式罗茨真空泵Ⅰ、气冷式罗茨真空泵Ⅱ和液环真空泵；各级抽氢真空机均设置有列管式换热器，还设置有测量排气温度的温度传感器；罗茨真空泵的前端连接氮气吹扫管线，还设置有压力变送器；液环真空泵的前端连接液环真空泵预抽管线，还设置止回阀；液环真空泵连接液环真空泵排补液罐，进行闭式循环自动排补液供液；PLC控制柜控制各级抽氢真空机、氮气吹扫管线和液环真空泵预抽管线运行。抽氢真空机组具有安全系数高、抽气性能稳定可靠的优点，能够满足大型超高声速风洞的抽真空要求。技术研发人员：齐大伟,孔荣宗,钟涌受保护的技术使用者：中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/15