專利名稱：真空中水蒸汽分壓力的測量方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明是一種真空系統中水分壓的測量方法及測量裝置，它可以應用于真空干燥設備中的水蒸汽分壓力的測量及真空干燥工藝終點的監控。
現在變壓器等電工產品中使用的絕緣材料中含水量約占總重量的6—8％，如果不經干燥處理，將會降低變壓器的使用性能，甚至不能使用。目前干燥的主要方法是將變壓器的器身置于真空干燥室中，使用各種適當的方法加熱，使絕緣材料中的水份加速擴散出來，然后由真空系統將水份抽除，最終使絕緣材料的平均含水率達到0.1—0.5％。
過去，真空干燥工藝的控制，基本上依賴于經驗。例如，對于大型變壓器，使用規定的干燥工藝，干燥的時間為8—9天。但是，使用同一工藝，對于不同結構及不同材料的變壓器，其所需的干燥時間顯然是不同的，為保險起見，只得盡可能的延長干燥時間，這就不可避免地浪費能源、人力及工期。或者，用低溫的方法測量干燥室內的露點。過去曾以露點達到-60℃為干燥工藝的終點判據。這也是一種經驗方法，但很不合理。它沒有考慮到被干燥的絕緣材料的多少和真空系統的抽氣能力。
大約在10年前，我國從國外進口了煤油汽相干燥設備，其中帶有工燥工藝終點監測裝置。其工作原理是從真空泵抽氣口附近采集氣樣，封閉之后測量其壓力，然后使氣樣與干燥的P2O5接觸，使氣樣中的水蒸汽被P2O5吸收，再測一次壓力，兩個壓力之差視為水蒸汽的分壓力。水蒸汽的分壓力與泵口抽速之乘積就是單位時間內真空系統的排水量。工藝規程規定，每噸絕緣材料每小時排水量少于10克作為工藝終點的判據。這種方法比以前所說的經驗方法要合理一點，但是也存在一些問題。
首先，這種方法雖然顧及到絕緣材料的總重量和真空系統的抽氣能力，但沒有考慮到不同結構、不同材料的影響。其工藝終點的判據來源于長期實踐的經驗，因而也是一種經驗的方法，適用范圍有限。
其次，對于不同干燥程度的P2O5，有不同的水蒸汽平衡壓力，即使是完全干燥的P2O5，也不可能把氣樣中的水蒸汽全部吸收。因此，這種測量水蒸汽分壓力的方法是不精確的。
第三，根據經驗，干燥工藝終點檢測時，水蒸汽的分壓力為1Pa左右，要精確地測量如此微壓力，目前只能使用進口的薄膜計，價格十分昂貴。
本發明的目的是提供一種新型的水蒸汽分壓力的測量方法及測量裝置，它的測量方法簡便，測量結果精確，測量裝置簡單。
本發明的目的是這樣實現的測量方法是首先從被測真空系統中采集氣樣，儲存在一個測量罐中，當測量罐中的壓力升高至濕度傳感器可以精確測量的范圍內時，測量其壓力、濕度及溫度值，同時測量被測真空系統中的溫度值及壓力值，根據測定的參數并通過數學計算，將上述數據轉換成該真空系統的水蒸汽分壓力值。
將測量所得的數據轉換成水蒸汽分壓力值的工作可以由一套計算機系統來完成，同時由該計算機系統根據所得數據對整個測量及工作系統的泵、閥門等進行自動輸出控制。
前面所述的測量方法中需要使用薄膜計來測量其壓力值，這種薄膜計目前要從國外進口，而且價格比較貴。由此而產生了本發明的擴展方案將在被測真空系統中采集到的氣樣先儲存在一個儲氣罐中，向該儲氣罐中充入干燥的N2氣，使其壓力升高，然后將儲氣罐中的氣體壓縮至測量罐中，使測量罐中的壓力升高至濕度傳感器可以測量的范圍，再按照前述方法進行測量。
采用本發明的擴展方案，即可以使用普通壓力傳感器測量儲氣罐中的壓力值，使設備的成本得到降低。
本發明的測量設備連接在被測真空系統的排氣管道上，它包括測量罐、閥門及真空泵，真空泵的抽氣口與被測真空系統的排氣管路相通、排氣口與測量罐相通，測量罐同時通過管路及閥門與被測真空系統的排氣管路相通。
如果采用本發明的擴展方案，那么本發明的測量設備將采用如下結構在真空泵的抽氣口與被測真空系統之間連接有一個儲氣罐，儲氣罐分別通過閥門與一個N2氣瓶和被測真空系統相聯通，同時聯接真空泵的抽氣口，真空泵的排氣口分別通過閥門與測量罐及被測真空系統相聯通。
本發明通過測量可以作出被測真空系統中水蒸汽分壓力的變化曲線，根據曲線的積分公式，可以精確地計算出被測真空系統中的水蒸汽分壓力，從而把真空干燥工藝終點的監測建立在理論與實際的基礎之上，改變了傳統的經驗判斷的落后狀況。本發明的測量方法簡便，設備結構簡單，可以實現測量、計算、控制自動化，適合于作為真空干燥工藝終點動態監測設備，實現真空干燥設備的全部自動化控制。
下面結合實施例及其附圖對本發明作進一步詳細的說明。
圖1是本發明的實施例1的測量設備的結構示意圖。
圖2是本發明的實施例2的測量設備的結構示意圖。
實施例一由圖1可見，點劃線內所示的是被測真空系統的示意圖，圖中1是真空排氣系統，2是真空排氣管路，3是真空干燥室。水蒸汽分壓力的測量裝置包括真空泵4，測量罐5，以及微機6，真空泵4的抽氣口通過閥門F1與真空排氣管路2相通，它的排氣口通過閥門F3與測量罐5相通，同時測量罐還通過閥門F2與真空排氣管路2相聯通，在真空排氣管路及測量罐中所測量到的數值輸入微機6，經處理以后，輸出控制各閥門及真空泵的工作。
采用如上所示的測量設備，其測量過程如下1、真空泵4經由閥門F1、F2、F3及測量罐5從真空干燥室3的真空排氣系統1的吸氣口附近的排氣管路2中采集氣樣并送回管路2中。
2、待測量系統中的氣體被排氣管路2中的氣體取代以后，關閉閥門F2，管路中的氣樣被壓縮到測量罐5中。
3、待測量罐中的壓力值達到濕度傳感器可以精確測量的壓力范圍時(對于不同的濕度傳感器，有不同的壓力值)，關閉F1、F3，停止真空泵4。
4、測量管路2中的壓力值P1，溫度值T1及測量罐5中的壓力值P2，溫度值T2及相對濕度值RH，測量結果存入微機。
5、微機依據所得數據，按照指定的公式計算出管路2中的水蒸汽分壓力值。
實施例二由圖2可見，實施例二是在實施例一的基礎之上，增設了儲氣罐7，及N2氣瓶8，儲氣罐與N2氣瓶之間由管路及閥門F4相聯通。而儲氣罐一方面通過閥門F1與排氣管路2相聯通，同時與真空泵4的抽氣口相聯，真空泵的排氣口通過閥門F3與測量罐5相通，同時通過F2與排氣管路2相聯通。
采用如圖2所示的測量設備，其測量方法如下1、首先打開閥門F1、F2、F3、F4及真空泵4，用管路2中的氣體取代測量系統中的殘余氣體。
2、關閉閥門F1、F2，停止真空泵4。
3、打開閥門4，使N2氣瓶中的干燥N2氣充入儲氣罐7，待罐中的壓力升至普通壓力傳感器可以測量的范圍時，關閉F4，測量罐內的壓力值P1，溫度值T1并存入微機。
4、開動真空泵4，使儲氣罐7中的氣體壓縮到測量罐5中，待測量罐中的壓力值達到濕度傳感器可以精確測量的值時，關閉閥F3，停止真空泵4，測量罐中的壓力值P2，溫度值T2，相對濕度值RH值，并存入微機。
5、把計算機收集到的數據帶入到指定的公式，由微機計算出排氣管路中的水蒸汽分壓力值。
使用計算機將本發明的水蒸汽分壓力測量裝置所測得的水蒸氣分壓力值轉換成真空干燥設備中的干燥對象的含水量，即可以實現干燥工藝終點監測的判斷依據。
水蒸氣分壓力值與被測真空系統主泵的抽速之積便是單位時間的排水量。每隔一段時間測量一次水蒸汽分壓力值，便得到一系列的單位時間的排水量的值，按照擴散方程，微機即可按照一定的程序把這一系列測量點擬合成一個負指數方程。從當前測量點開始對此函數進行無窮積分，便得到當前干燥對象的全部含水量。此含水量與干燥對象的總重量之比便是其平均含水率，把此平均含水率與標準所允許的最高含水率比較，便可給出是否可以結束干燥過程的指示信號及控制信號。
權利要求
1.真空系統中水蒸汽分壓力的測量方法，其特征是首先從被測真空系統中采集氣樣，儲存在一個測量罐中，當測量罐中的壓力升高至濕度傳感器可以精確測量的范圍內時，測量其壓力、濕度以及溫度值，同時測量被測真空系統中的壓力及溫度值，并依據測定的參數通過數學計算，將上述數據轉換成該真空系統的水蒸汽分壓力值。
2.根據權利要求1所說的測量方法，其特征是將在被測真空系統中采集到的氣樣先儲存在一個儲氣罐中，向該儲氣罐中充入干燥的N2氣，使其壓力升高，測得儲氣罐中的壓力值及溫度值，然后將儲氣罐中的氣體壓縮至測量罐中，使測量罐中的壓力值在濕度傳感器可以精確測量的范圍內，測量其壓力、溫度及濕度值，并依據測得的數據通過數學計算將其轉換成被測真空系統的水蒸汽分壓力值。
3.水蒸汽分壓力的測量裝置，其特征是它連接在被測真空系統的排氣管道上，它包括測量罐、閥門及真空泵，真空泵的抽氣口與被測真空系統的排氣管路相通、排氣口與測量罐相通，測量罐同時通過管路及閥門與被測真空系統的排氣管路相通。
4.根據權利要求3所說的測量設備，其特征是在真空泵的抽氣口與被測真空系統之間連接有一個儲氣罐，儲氣罐分別通過閥門與一個N2氣瓶和被測真空系統相聯通，同時聯接真空泵的抽氣口，真空泵的排氣口分別通過閥門與測量罐及被測真空系統相聯通。
5.根據權利要求3或4所說的測量設備，其特征是它還包括一套用于數據處理及自動控制的計算機系統。
6.根據權利要求1或2所說的測量方法，其特征是根據測量得到的濕度、溫度及壓力值通過計算機進行處理轉換，并通過計算機對整個測量及被測真空系統進行自動控制。
全文摘要
水蒸汽分壓力的測量裝置及方法，該測量裝置包括一臺微機處理系統以及測量罐、真空泵，真空泵的抽氣口與真空系統的排氣管路相通、排氣口與測量罐相通，測量罐同時通過管路及閥門與真空系統的排氣管路相通。將由真空排氣管路采集到的氣樣封入測量罐中，測量其壓力值、溫度值及相對濕度值存入微機，由計算機按照特定的公式即可計算出排氣管路的水蒸汽分壓力值。本發明的測量方法簡單，測量結果精確，同時設備簡單、價格低。
文檔編號G01L21/02GK1122909SQ95110280
公開日1996年5月22日 申請日期1995年6月9日 優先權日1995年6月9日
發明者馮玉國 申請人:馮玉國
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
