一种用于防爆环境下的真空机组的制作方法

1.本发明属于抽真空装置技术领域，具体涉及一种用于防爆环境下的真空机组。


背景技术：

2.氢能作为一种清洁燃料，被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，作为燃料或者能量载体，氢最好的使用和储存方式是液氢。由于氢气的转化温度很低，最高才20.4k，只有将氢气预冷到这个温度以下，才可能使氢气液化，因此氢气液化装置中的一些关键设备(换热器、纯化器等)及管路需要置于真空环境下，采用真空绝热的方式降低热传导。
3.液氢的生产过程中，存在氢气泄露的危险，而氢气在空气中的体积浓度在4.0％～75.6％之间时，遇火源就会爆炸，按照防爆区设计规范，对于生产、加工、处理、转运或贮存过程中出现或可能出现爆炸性气体混合物环境时，相关设备应进行防爆设计。
4.因此，提供一种用于防爆环境下的真空机组，通过防爆设计用于爆炸性气体环境下对氢气液化装置系统抽真空排气，为液氢的安全生产提供了必要的条件。


技术实现要素：

5.针对上述背景技术所提出的问题，本发明的目的是：旨在提供一种用于防爆环境下的真空机组。
6.为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
7.一种用于防爆环境下的真空机组，包括位于爆炸危险区的真空抽气系统和位于安全区的设备控制系统；
8.所述真空抽气系统包括真空腔室、防爆箱、分子泵、机械泵、主抽阀、前级阀、旁抽阀、高真空规和低真空规，所述真空腔室连接有主管路和旁通管路，所述主抽阀、分子泵、前级阀、机械泵按先后顺序依次串联在主管路上，所述旁通管路的一端与真空腔室连接，另一端连接在前级阀、机械泵之间的管路，所述主抽阀靠近真空腔室，所述高真空规连接在主抽阀进口端以前的主管路上，所述低真空规连接在分子泵、前级阀之间的管路，所述旁抽阀连接在旁通管路上，所述分子泵、高真空规和低真空规均位于防爆箱内，所述防爆箱设有惰性气进口、惰性气出口并充盈惰性气体；
9.所述设备控制系统包括微正压进气管路、电气控制柜和串联在微正压进气管路并安装于电气控制柜内的安全阀、第一过滤器、截止阀和压力调节阀，所述微正压进气管路的出口端与惰性气进口相接。
10.进一步限定，所述电气控制柜和防爆箱之间连接有电缆线路，这样的结构设计，通过电缆线路进行供电以及信号采集传输。
11.进一步限定，所述防爆箱连接有压力传感器，这样的结构设计，通过压力传感器来监测防爆箱内惰性气体的压力。
12.进一步限定，所述防爆箱的惰性气出口连接有排气阀，这样的结构设计，当防爆箱内的气压大于指定压力时，可以通过排气阀完成泄压。
13.进一步限定，所述主抽阀、前级阀、旁抽阀、排气阀均采用两位三通电磁阀进行换向，所述两位三通电磁阀集成于电气控制柜内部，所述主抽阀、前级阀、旁抽阀、排气阀均采用防爆微动开关作为反馈装置，这样的结构设计，由于主抽阀、前级阀、旁抽阀、排气阀无法放置在防爆箱中，因此，以两位三通电磁阀、防爆微动开关作为防爆设计，使得主抽阀、前级阀、旁抽阀、排气阀能够达到防爆要求。
14.进一步限定，所述分子泵连接有进水管和出水管，所述进水管的管路上连接有第二过滤器，所述出水管的管路上连接有流量计，所述进水管和出水管均连接有球阀，所述流量计位于防爆箱内部，这样的结构设计，通过进水管进水，为分子泵提供工作时所需的冷却水，第二过滤器用于去除水中的杂质，流量计用于检测分子泵出水流量，球阀用于控制进出水。
15.进一步限定，所述机械泵采用防爆电机，这样的结构设计，使得机械泵满足防爆要求。
16.进一步限定，所述电气控制柜内部集成有控制电源，所述电气控制柜连接触摸屏，所述触摸屏预留远程接口，这样的结构设计，通过触摸屏实现电控操作，通过远程接口便于用户读取信息，进行远程控制。
17.本发明的有益效果：
18.1.通过一系列防爆设计，为液氢的安全生产提供了必要的条件，比如设备控制系统放置在安全区，而危险区内的真空抽气系统采用惰性气体通入防爆箱的形式，来形成微正压环境，进行防爆，一些无法放入防爆箱的阀体，也做了相应的防爆改进；
19.2.通过预抽和主抽，先后将真空腔室抽为低真空和高真空，抽真空效率较高，真空度较好；
20.3.结构简单、加工制作方便、经济实用、可靠性高，适用于大部分防爆环境。
附图说明
21.本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；
22.图1为本发明一种用于防爆环境下的真空机组实施例的结构示意图；
23.主要元件符号说明如下：
24.真空腔室1、防爆箱2、分子泵3、机械泵4、主抽阀5、前级阀6、旁抽阀7、排气阀8、球阀9、第二过滤器10、高真空规11、低真空规12、压力传感器13、流量计14、安全阀15、第一过滤器16、截止阀17、压力调节阀18、电气控制柜19。
具体实施方式
25.为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
26.如图1所示，本发明的一种用于防爆环境下的真空机组，包括位于爆炸危险区的真空抽气系统和位于安全区的设备控制系统；
27.真空抽气系统包括真空腔室1、防爆箱2、分子泵3、机械泵4、主抽阀5、前级阀6、旁抽阀7、高真空规11和低真空规12，真空腔室1连接有主管路和旁通管路，主抽阀5、分子泵3、前级阀6、机械泵4按先后顺序依次串联在主管路上，旁通管路的一端与真空腔室1连接，另
一端连接在前级阀6、机械泵4之间的管路，主抽阀5靠近真空腔室1，高真空规11连接在主抽阀5进口端以前的主管路上，低真空规12连接在分子泵3、前级阀6之间的管路，旁抽阀7连接在旁通管路上，分子泵3、高真空规11和低真空规12均位于防爆箱2内，防爆箱2设有惰性气进口、惰性气出口并充盈惰性气体；
28.设备控制系统包括微正压进气管路、电气控制柜19和串联在微正压进气管路并安装于电气控制柜19内的安全阀15、第一过滤器16、截止阀17和压力调节阀18，微正压进气管路的出口端与惰性气进口相接。
29.本实施例中，真空机组实际应用时，可以设计为撬装式，下端带滚轮，便于安装移动，集成度更高，为真空腔室1抽真空时，采用法兰形式对接，为了便于连接，还可以在真空机组接口处连接一段波纹管；
30.本发明的一种用于防爆环境下的真空机组，采用分子泵3串联机械泵4的模式，保证真空腔室1的真空度，分子泵3和主抽阀5组成主抽系统，机械泵4和旁抽阀7组成预抽系统，预抽系统先将真空腔室1抽成低真空，再由主抽系统将真空腔室1抽成高真空；
31.低真空规12检测机械泵4入口真空度，高真空规11检测分子泵3入口真空度，分子泵3、高真空规11和低真空规12均位于防爆箱2内，防爆箱2由惰性气进口通入来自微正压进气管路的氮气，使防爆箱2内的气压处于微正压状态，阻值外界危险气体的进入，达到防爆的目的；
32.微正压进气管路连接安全阀15、第一过滤器16、截止阀17和压力调节阀18，其中，安全阀15位于氮气进口处，防止超过设定压力，超压则自动泄压，第一过滤器16用于去除气源中的杂质及颗粒，截止阀17用于控制是否进气，压力调节阀18用于控制进气压力。
33.优选，电气控制柜19和防爆箱2之间连接有电缆线路，这样的结构设计，通过电缆线路进行供电以及信号采集传输。实际上，也可以根据具体情况具体考虑电气控制柜19和防爆箱2之间其它的信号传输结构。
34.优选，防爆箱2连接有压力传感器13，这样的结构设计，通过压力传感器13来监测防爆箱2内惰性气体的压力。实际上，也可以根据具体情况具体考虑监测防爆箱2气压的其它结构。
35.优选，防爆箱2的惰性气出口连接有排气阀8，这样的结构设计，当防爆箱2内的气压大于指定压力时，可以通过排气阀8完成泄压。实际上，也可以根据具体情况具体考虑避免防爆箱2内气压超标的其它结构。
36.优选，主抽阀5、前级阀6、旁抽阀7、排气阀8均采用两位三通电磁阀进行换向，两位三通电磁阀集成于电气控制柜19内部，主抽阀5、前级阀6、旁抽阀7、排气阀8均采用防爆微动开关作为反馈装置，这样的结构设计，由于主抽阀5、前级阀6、旁抽阀7、排气阀8无法放置在防爆箱2中，因此，以两位三通电磁阀、防爆微动开关作为防爆设计，使得主抽阀5、前级阀6、旁抽阀7、排气阀8能够达到防爆要求。实际上，也可以根据具体情况具体考虑主抽阀5、前级阀6、旁抽阀7和排气阀8其它的防爆结构。
37.优选，分子泵3连接有进水管和出水管，进水管的管路上连接有第二过滤器10，出水管的管路上连接有流量计14，进水管和出水管均连接有球阀9，流量计14位于防爆箱2内部，这样的结构设计，通过进水管进水，为分子泵3提供工作时所需的冷却水，第二过滤器10用于去除水中的杂质，流量计14用于检测分子泵3出水流量，球阀9用于控制进出水。实际
上，也可以根据具体情况具体考虑对分子泵3进行冷却水供应的其它结构。
38.优选，机械泵4采用防爆电机，这样的结构设计，使得机械泵4满足防爆要求。实际上，也可以根据具体情况具体考虑机械泵4其它的防爆结构。
39.优选，电气控制柜19内部集成有控制电源，电气控制柜19连接触摸屏，触摸屏预留远程接口，这样的结构设计，通过触摸屏实现电控操作，通过远程接口便于用户读取信息，进行远程控制。实际上，也可以根据具体情况具体考虑进行电控操作的其它结构。
40.上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。