一种放置在真空环境的玻璃隔板的防爆破方法
【专利摘要】本发明提供了一种放置在真空环境的玻璃隔板的防爆破方法。该方法利用真空规管、真空开关、高真空电磁阀、安全爆破片的特点，结合PLC控制系统软硬件，充分考虑到各种潜在的安全隐患，在抽气流程、放气流程、保压工作流程中，在整个真空度5×102Pa~1×105 Pa的范围内实施防爆破。特别是在保压流程中进行了四级实时保护，第一级是声光报警保护，第二级是PLC程序自动控制开阀保护，第三级是真空开关电气硬件控制开阀泄压防护，第四级则完全由机械爆破片泄压实现安全防护。本发明的放置在真空环境的玻璃隔板的防爆破方法具有安全性好、响应快、可靠性高的优点，对处于复杂而特殊的真空环境中的玻璃隔板起到了很好的安全保护作用。
【专利说明】
一种放置在真空环境的玻璃隔板的防爆破方法
技术领域
[0001]本发明属于压力容器防爆泄压领域，具体涉及一种放置在真空环境的玻璃隔板的防爆破方法。
【背景技术】
[0002]目前，压力容器中防止超压或过度真空的方法主要是安全爆破片和泄压阀:对于安全爆破片和泄压阀，已经有相关的国家标准和若干专利。众所周知，安全爆破片主要是由爆破片和夹持器等组成的压力泄放装置，爆破片两侧压力差达到预设定值时，爆破片即刻动作(破裂或脱落)，并泄放流体介质，属于一次性的泄压方法，爆破片破裂后不可恢复和再投入使用。另外，泄压阀，又名安全阀，可以根据系统的工作压力自动启闭，即当达到安全压力的上限时能够自动开启，把压力释放一部分，当压力下降到安全压力以下时，泄压阀自动关闭，所以泄压阀属于可重复使用型安全泄压方法。
[0003]当前，在大型高功率激光装置中，在大口径光束传输过程中有一块真空玻璃隔板，尺寸是400mm(长)X 400mm(宽)X 1mm(厚)，放置在两个真空容器之间，由于大口径激光要通过该玻璃，所以不能采用不锈钢板或者铝板，必须采用玻璃板，玻璃作为透射光学元件，必须能透过高能、高密度、大口径的光束，且对光束能量损耗和光路指向性的影响要尽量小，这就要求隔板玻璃尽量薄，实际试验选择厚度为1cm的石英玻璃作为真空隔离板，但是，作为隔离真空的玻璃隔板，两侧安全压差必须控制在1000Pa以内(玻璃隔板两侧额定工作压力分别是在I X 10—4Pa(高真空)和1000Pa(低真空))，因为当隔板两侧压差大于1000Pa时，玻璃隔板就有破碎的危险，损害真空容器中的其他贵重光学元件，甚至损坏真空获得设备(真空机组)。所以，为了对本复杂真空环境中玻璃隔板的进行有效保护，必须采用一套专用的功能完备的防爆破泄压方法，来达到此项苛刻的安全要求。
[0004]目前，国内和国外尚无此类特殊用途的防爆破泄压方法，通常采用安装安全爆破片和泄压阀的方法保护，而大型高功率激光装置对安全性、可靠性、气密性、快速性要求较高，并且要有一定的自恢复能力。爆破片属于一次性耗材器件，爆破后不能恢复，功能单一，不能单独使用来完成本特殊真空系统中的安全防护，只能作为机械泄压级安全防护的组成器件。泄压阀的气密性低，无法对两侧都是真空的环境进行可靠真空隔离和密封，尤其在两侧100Pa这样的小压差下，更无法实现快速开阀泄压(对于泄压阀，压差越大，泄压越快)。以上两种安全防护方法均不满足要求。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种放置在真空环境的玻璃隔板的防爆破方法。
[0006]本发明的放置在真空环境中的玻璃隔板的防爆破装置，包括高真空容器、低真空容器、高真空管道、低真空管道、高真空规管、低真空规管、真空开关1、真空开关Π、高真空电磁阀1、高真空电磁阀Π、安全爆破片1、安全爆破片Π、电气控制线路、PLC(Progra_ableLogic Controller可编程逻辑控制器，简称PLC)控制系统、真空控制系统、进气阀。
[0007]本发明的放置在真空环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间放置玻璃隔板;所述的高真空管道与高真空容器连通，高真空管道上安装有高真空规管和真空开关I;所述的低真空管道与低真空容器连通，低真空管道上有安装低真空规管和真空开关Π;所述的高真空管道和低真空管道之间并联高真空电磁阀1、高真空电磁阀Π、安全爆破片I和安全爆破片Π ;进气阀放置在低真空容器上;真空控制系统通过电气控制线路与PLC控制系统相连。
[0008]所述的高真空规管和低真空规管的真空读数通过电气控制线路传输至PLC控制系统，PLC控制系统的控制命令通过电气控制线路传输至高真空电磁阀I和高真空电磁阀Π。
[0009]所述的真空开关I或真空开关Π的设定值控制高真空电磁阀I或高真空电磁阀Π打开或关闭。
[0010]所述的高真空容器和低真空容器之间的压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从大气压进入真空的连通抽气流程中，PLC控制系统控制高真空电磁阀I和高真空电磁阀Π保持打开连通状态;并且高真空规管和低真空规管实时比对两者的压差值。
[0012]所述的PLC控制系统与抽气的真空控制系统之间有硬件触点安全连锁信号，当PLC控制系统没有发出许可抽气触点信号，连抽真空控制系统将无法启动抽气功能。
[0013]所述的PLC控制系统与抽气的真空控制系统之间有通过以太网的软件通讯连锁信号，当PLC控制系统没有发出许可抽气控制信号，连抽真空控制系统将无法启动抽气功能。
[0014]所述的高真空容器和低真空容器在从大气压强进入高低真空的连通抽气流程中，当低真空容器真空度彡100Pa时，PLC控制系统控制高真空电磁阀I和高真空电磁阀Π关闭，低真空容器进入保压流程，真空抽气控制系统只对高真空容器进行高真空抽气，直到IX 10—4Pa(高真空)。低真空容器进入保压状态，即工作真空度后，PLC控制系统将实时监测真空度变化，采用了功能完备的四级安全保护方法。
[0015]所述的高真空容器和低真空容器在从真空状态进入大气压强的连通放气流程中，PLC控制系统控制尚真空电磁阀I和尚真空电磁阀Π保持打开连通状态;并且尚真空规管和低真空规管实时比对两者的压差值。
[0016]所述的PLC控制系统具有紧急处理功能，现场控制柜和上位机软件均设有紧急按钮，用于紧急情况发生时立刻打开高真空电磁阀I和高真空电磁阀Π，使系统处于安全状
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[0017]保压流程包括以下步骤:
a.设备上电和自检；
b.第一级保护:是将PLC控制系统通过电气控制线路与高真空规管和低真空规管连接在一起，当任意一个真空规管的读数超过设定值时，PLC的自动控制程序会发出“漏气报警”命令给蜂鸣器发出声光报警，实现PLC程序软件自动控制声光报警保护;故障处理后，PLC的自动控制程序会发出漏气报警复位的命令，停止报警、系统恢复到保压流程；
c.第二级保护:是将PLC控制系统通过电气控制线路与高真空规管和低真空规管，以及两个并联的高真空电磁阀I和高真空电磁阀Π连接在一起；当第一级的漏气报警没有得到有效处理，真空规管的读数继续上升到自动开阀的阈值时，PLC程序软件根据真空规管的读数自动控制高真空电磁阀I和高真空电磁阀π开阀泄压，实现PLC软件自动控制开阀泄压保护；当玻璃隔板两侧之间的压强迅速减小直至平衡后，PLC的自动控制程序会发出开阀泄压复位的命令，高真空电磁阀和自动关闭，系统恢复到保压流程；
d.第三级保护:是将真空开关I或真空开关Π通过电气控制线路与高真空电磁阀I或高真空电磁阀Π相连；当第一级和第二级保护失效，玻璃隔板两侧的压强继续增大，达到真空开关I或真空开关Π的设定值时，真空开关I或真空开关Π发出触点信号控制高真空电磁阀I或高真空电磁阀Π打开，实现电气硬件开阀泄压保护；当玻璃隔板两侧之间的压强迅速减小直至平衡后，真空开关I或真空开关π输出触点控制信号解除，高真空电磁阀和自动重新关闭，系统恢复到保压流程，实现电气硬件开阀泄压保护；
e.第四级保护:由高真空容器和低真空容器之间并联的安全爆破片I和安全爆破片Π组成，爆破方向相反；当前三级保护均失效，玻璃隔板两侧的压强继续增大，达到安全爆破片的设定爆破阈值时，爆破片自动爆破泄压，实现机械级硬件保护;完全独立于电气控制系统，安全爆破片I和安全爆破片Π自动爆破泄压，玻璃隔板两侧之间，即高低空容器之间的压强迅速减小直至平衡，待处理完故障，更换爆破片，系统恢复正常保压流程。
[0018]其中，保压流程中的四级安全保护方法是基于以下设计思路:
第一级保护是由PLC控制系统通过电气控制线路与高真空规管和低真空规管连接在一起，PLC控制系统对真空规管进行实时数据采集，当任意一个真空规管的读数超过设定值时，PLC的自动控制程序会发出“漏气报警”命令给蜂鸣器发出声光报警，实现第一级保护。
[0019]第一级保护是利用单个真空规管自身压强数据的变化进行条件判断，而不是利用两个真空规管的压差进行判断，实现第一级声光报警。
[0020]第二级保护是由PLC控制系统通过电气控制线路与高真空规管和低真空规管，以及两个并联的高真空电磁阀I和高真空电磁阀Π连接在一起。当第一级的“漏气报警”没有得到有效处理，真空规管的读数继续上升到“自动开阀”的阈值时，PLC程序软件根据真空规管的读数自动控制高真空电磁阀I和高真空电磁阀Π开阀泄压，实现PLC软件自动控制开阀泄压保护。
[0021 ]同样，第二级保护是利用单个真空规管自身压力数据的变化进行条件判断，而不是利用两个真空规管的压差进行判断，实现第二级开阀泄压保护。
[0022]第三级保护是由真空开关I或真空开关Π的通过电气控制线路与高真空电磁阀I或高真空电磁阀Π相连。当第一级和第二级保护失效，玻璃隔板两侧的压强继续增大，达到真空开关I或真空开关Π的设定值时，真空开关I或真空开关Π发出触点信号控制高真空电磁阀I或高真空电磁阀π打开，实现电气硬件开阀泄压保护；
第四级保护是由高真空容器和低真空容器之间并联的安全爆破片I和安全爆破片Π组成，爆破方向相反。当前三级保护均失效，玻璃隔板两侧的压强继续增大，达到安全爆破片的设定爆破阈值时，爆破片自动爆破泄压，实现机械级硬件保护。
[0023]本发明的放置在真空环境中的玻璃隔板的防爆破方法利用真空规管、真空开关、高真空电磁阀、安全爆破片的特点，结合PLC控制系统软硬件，充分考虑到各种潜在的安全隐患，在所有的工作流程:抽气流程、放气流程、保压流程，以及在整个真空度5 X 12Pa?IXlO5 Pa范围内，巧妙的组成了一个优势互补，而且功能完备的防爆破方法。该防爆破装置具有安全性好、响应快、可靠性高的优点，对处于复杂而特殊的真空环境中的玻璃隔板起到了很好的安全保护作用。
【附图说明】
[0024]图1是本发明的放置在真空环境的玻璃隔板的防爆破方法的装置结构图；
图2是本发明的抽气流程图；
图3是本发明的放气流程图；
图4是本发明的保压流程图。
[0025]图中，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.高真空规管，7.低真空规管，8.真空开关I，9.真空开关Π，10.高真空电磁阀I，11.高真空电磁阀Π，12.安全爆破片I，13.安全爆破片Π，14.电气控制线路，15.PLC控制系统，16.真空控制系统，17.进气阀。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例详细说明本发明。
[0027]以下实施例仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。有关技术领域的人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化、替换和变型，因此同等的技术方案也属于本发明的范畴。
[0028]如图1的装置结构图所示，防爆破装置包括高真空容器2、低真空容器3、高真空管道4、低真空管道5、高真空规管6、低真空规管7、真空开关18、真空开关Π 9、高真空电磁阀I
1、高真空电磁阀Π 11、安全爆破片112、安全爆破片Π 13、电气控制线路14、PLC控制系统15、真空控制系统16、进气阀17。
[0029]所述的高真空容器2和低真空容器3之间放置玻璃隔板I;所述的高真空管道4与高真空容器2连通，高真空管道4上安装有高真空规管6和真空开关18;所述的低真空管道5与低真空容器3连通，低真空管道5上有安装低真空规管7和真空开关Π 9;所述的高真空管道4和低真空管道5之间并联高真空电磁阀110、高真空电磁阀Π 11、安全爆破片112和安全爆破片Π 13;进气阀17放置在低真空容器3上;真空控制系统16通过电气控制线路14与PLC控制系统15相连。
[0030]所述的高真空规管6和低真空规管7的真空读数通过电气控制线路14传输至PLC控制系统15，PLC控制系统15的控制命令通过电气控制线路14传输至高真空电磁阀IlO和高真空电磁阀Π 11。
[0031]所述的真空开关18或真空开关Π9的设定值控制高真空电磁阀110或高真空电磁阀Π 11打开或关闭。
[0032]所述的高真空容器2和低真空容器3之间的压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在从大气压进入真空的抽气流程中，PLC控制系统15通过电气控制线路14读取高真空规管6和低真空规管7的真空读数，实时比对压差读数，控制高真空电磁阀IlO或高真空电磁阀Π 11保持打开连通状态或关闭状态。
[0034]所述的PLC控制系统15与抽气的真空控制系统16之间有硬件触点安全连锁信号，当PLC控制系统15没有发出许可抽气触点信号，真空控制系统16将无法启动抽气功能。
[0035]所述的PLC控制系统15与抽气的真空控制系统16之间有通过以太网的软件通讯连锁信号，当PLC控制系统15没有发出许可抽气软件控制命令，连抽的真空控制系统16将无法启动抽气功能。
[0036]所述的高真空容器2和低真空容器3在从大气压强进入高低真空的抽气流程中，PLC控制系统15控制高真空电磁阀110或高真空电磁阀Π 11保持打开状态，当低真空容器3真空度彡100Pa时，PLC控制系统15控制高真空电磁阀IlO或高真空电磁阀Π 11关闭，低真空容器3进入保压流程后，真空抽气控制系统只对高真空容器2进行高真空抽气，直到I X10—4Pa高真空。低真空容器3进入保压状态，即工作真空度后，PLC控制系统15将实时监测真空度变化，采用了功能完备的四级安全保护方法。
[0037]所述的高真空容器2和低真空容器3在从真空状态进入大气压强的放气流程中，PLC控制系统15控制高真空电磁阀110和高真空电磁阀Π 11保持打开连通状态;并且高真空规管6和低真空规管实时比对压差读数；同时监测到两个规管的读数均达到大气压强时，自动关闭进气阀，停止放气流程。
[0038]所述的PLC控制系统15具有紧急处理功能，现场控制柜和上位机软件均设有紧急按钮，用于紧急情况发生时，立刻关闭进气阀17并打开高真空电磁阀IlO和高真空电磁阀Π11，使系统处于安全状态。
[0039]下面结合图1?图4详细介绍各个工作流程和防爆破方法步骤:
如图2的抽气流程所示，开始系统开机自检通过后，关闭进气阀17进气阀成功，不成功就报警，接着通过低真空规管7判断低真空容器3的真空度P2是否大于lOOOPa，如果小于lOOOPa，流程直接进入保压流程;如果大于1000Pa，PLC控制系统15打开高真空电磁阀IlO和高真空电磁阀Π 11后，通过硬件触点发出许可抽气安全连锁信号，同时通过以太网的软件通讯发出许可抽气安全连锁控制命令给，真空控制系统16开始对高真空容器2抽真空，并通过高真空电磁阀110和高真空电磁阀Π 11与对低真空容器3连通后一起抽真空。在抽气过程中，实时比对高真空容器2和低真空容器3的真空度Pl和P2，两者的差值必须始终小于5000Pa，否则，PLC控制系统15将发出超压报警。运行人员将立即做出应急处理，即停止真空控制系统16的抽气流程，并检查事故原因。如果抽气流程正常，当低真空容器3真空度P2S100Pa时，PLC控制系统15控制高真空电磁阀110或高真空电磁阀Π 11关闭，低真空容器3进入保压流程后，真空抽气控制系统只对高真空容器2进行高真空抽气，直到I X 10—4Pa高真空。低真空容器3进入保压状态，即工作真空度后，PLC控制系统15将实时监测真空度变化，采用了功能完备的四级安全保护方法；
下面，以矩形的尺寸为400mm(长)X 400mm(宽)X 1mm(厚)的玻璃隔板I为例加以说明。该玻璃隔板I的理论爆破压力，即极限压强为Pj=50000Pa，安全系数取:γ=(极限压力Pj/许用压力Px)彡5，许用压力为Px彡极限压力Pj/5=10000Pa。因此，选用复合型高真空规管6，即将两种真空计集成在一个小型的单元内，压力测量范围为5X10—8 Pa?IXlO5 Pa;低真空规管7的压力测量范围为5 X 10—2 Pa?1.5 X 15 Pa;真空开关18或真空开关Π 9的设定值A为5000Pa，精度为±100 Pa;高真空电磁阀110和高真空电磁阀Π 11为内置不锈钢波纹管密封结构的角阀，漏率为5 X 10—1(3 Pa.m3/s，开方向和关方向的压差均彡1.3X105 Pa，工作最小压强为I X 10—6 Pa。安全爆破片112和安全爆破片1113的的爆破压力设定值8为10000?&(8=2A=许用压力为Px)，精度为±5%。
[0040]本发明的放置在真空环境中的玻璃隔板的防爆破方法，在长时间的保压流程中，对玻璃隔板I进行基于PLC软件、电气硬件和纯机械有机结合的四级保护。
[0041]如图4的保压流程所示，设备上电自检通过后，立即进入四级保护，下面逐级说明: 第一级保护:是将PLC控制系统15通过电气控制线路14与高真空规管6和低真空规管7
连接在一起，实现PLC程序软件自动控制声光报警保护。具体工作过程为:高真空规管6通过高真空管道4实时监测高真空容器2的真空度Pl，低真空规管7通过低真空管道5实时监测低真空容器3的真空度P2，两个真空规管的真空读数通过电气控制线路14传输到PLC控制系统15，PLC控制软件自动进行实时监测，当其中有任何一个容器出现微漏气故障，任意一个真空规管的读数超过设定值时，即Pl多1500Pa或者P2多1500Pa，PLC的自动控制程序会发出“漏气报警”命令给蜂鸣器发出声光报警，即利用单个真空规管自身压力数据的变化进行条件判断，而不是利用两个真空规管的压差进行判断，实现第一级声光报警；当两个真空规管的读数均恢复到Pl彡1500Pa和P2<1500P，PLC的自动控制程序会发出“漏气报警复位”命令，停止报警、系统恢复到保压流程，第一级声光可以将玻璃隔板I两侧的压强差控制在O?1500Pa之间。
[0042]第一级保护是利用单个真空规管自身压力数据的变化进行条件判断，而不是利用两个真空规管的压差进行判断，实现第一级声光报警；
第二级保护:是将PLC控制系统15通过电气控制线路14与高真空规管6和低真空规管7，以及两个并联的高真空电磁阀IlO和高真空电磁阀Π 11连接在一起，实现PLC程序软件根据高真空规管6和低真空规管7的读数自动控制高真空电磁阀10和高真空电磁阀11，实现PLC软件自动控制开阀泄压保护。具体工作过程为:高真空规管6通过高真空管道4实时监测高真空容器2的真空度Pl，低真空规管7通过低真空管道5实时监测低真空容器3的真空度P2，高真空规管6和低真空规管7的真空读数通过电气控制线路14传输到PLC控制系统15，PLC控制软件自动进行实时监测，当第一级的“漏气报警”没有得到及时有效处理，高真空规管6和低真空规管7的读数继续上升，当任意一个高真空规管6或低真空规管7的读数超过设定值时，S卩Pl彡3000Pa或P2>3000Pa，PLC的自动控制程序会发出“开阀泄压”命令，高真空电磁阀IlO和高真空电磁阀Π 11自动强制开阀泄压，玻璃隔板I两侧之间的压强迅速减小直至平衡，S卩Pl<3000Pa和P2<3000Pa，PLC的自动控制程序会发出“开阀泄压复位”命令，高真空电磁阀IlO和高真空电磁阀Π 11自动关闭，系统恢复到保压流程。同样，也是利用单个真空规管自身压力数据的变化进行条件判断，而不是利用两个真空规管的压差进行判断，实现第二级开阀泄压保护，可以将玻璃隔板I两侧的压强差控制在1500~3000Pa之间。
[0043]第三级保护:是由真空开关18或真空开关Π9的通过电气控制线路14与高真空电磁阀110或高真空电磁阀Π 11相连。当出现PLC软件故障死机或未上电开机，第一级和第二级PLC控制软件保护失效，高真空电磁阀110或高真空电磁阀Π 11未能及时打开泄压，玻璃隔板I两侧的压强继续增大，达到真空开关18或真空开关Π9的设定值A为5000Pa时，不通过PLC软件，真空开关18或真空开关Π9输出触点控制信号，直接触发控制继电器打开高真空电磁阀IlO或高真空电磁阀Π 11泄压保护，玻璃隔板I两侧之间的压强迅速减小直至平衡，即Pl<5000Pa和P2<5000Pa，真空开关18或真空开关Π9输出触点控制信号解除，高真空电磁阀10和11自动重新关闭，系统恢复到保压流程，实现电气硬件开阀泄压保护;第三级保护可以将玻璃隔板I两侧的压强差控制在3000?5000Pa之间。
[0044]第四级保护:是由高真空容器2和低真空容器3之间并联的安全爆破片112和安全爆破片Π 13组成，爆破方向相反。当果整个电气系统出现停电等特殊情况，无法发挥电磁阀联通泄压功能，前三级保护均失效时，玻璃隔板I两侧的压强继续增大，达到安全爆破片112和安全爆破片Π13的设定爆破阈值B为10000Pa(B=2A=许用压力为Px)时，完全独立于电气系统，安全爆破片112和安全爆破片Π 13自动爆破泄压，玻璃隔板I两侧之间，即高低空容器之间的压强迅速减小直至平衡，待处理完故障，换爆破片，系统恢复正常保压流程。第四级纯机械级硬件保护，可以将玻璃隔板I两侧的压强差控制在5000?1000Pa之间，第四级完全靠爆破片机械压力变形独立的实现安全爆破，不受电气控制系统的任何影响，以弥补整个电气控制系统出现停电等特殊情况，无法发挥前三级通过电气控制软硬件进行安全保护的隐患。
[0045]如图3的放气流程所示，开始系统开机自检通过后，PLC控制系统15打开高真空电磁阀IlO和高真空电磁阀Π 11，连通高低空容器;如果反馈未开启，系统将报警，如果反馈成功开启，下一步打开进气阀，如果进气阀反馈未开启，系统将报警，运行人员将立即进行故障处理。正常进气时，与抽气流程类似，PLC控制系统15将实时比对高真空容器2和低真空容器3的真空度Pl和P2，两者的差值必须始终小于5000Pa，否则，PLC控制系统15将发出超压报警。运行人员将立即做出应急处理，即关闭进气阀，停止放气流程，并检查事故原因。如果放气流程正常，当高低真空容器真空度Pl和P2均多I X 15 Pa时，PLC控制系统15控制进气阀自动关闭，放气流程结束。
【主权项】
1.一种放置在真空环境的玻璃隔板的防爆破方法，所使用的防爆破装置包括高真空容器(2)、低真空容器(3)、高真空管道(4)、低真空管道(5)、高真空规管(6)、低真空规管(7)、真空开关1(8)、真空开关Π (9)、高真空电磁阀1(10)、高真空电磁阀Π (11)、安全爆破片I(12)、安全爆破片Π( 13)、电气控制线路(14)、PLC控制系统(15)、真空控制系统(16)、进气阀(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)之间放置玻璃隔板(I);所述的高真空管道(4)与高真空容器(2)连通，高真空管道(4)上安装有高真空规管(6)和真空开关1(8);所述的低真空管道(5)与低真空容器(3)连通，低真空管道(5)上有安装低真空规管(7)和真空开关Π(9);所述的高真空管道(4)和低真空管道(5)之间并联高真空电磁阀1(10)、高真空电磁阀Π (11)、安全爆破片1(12)和安全爆破片Π (13 );进气阀放置在低真空容器上； 所述的高真空规管(6)和低真空规管(7)的真空读数通过电气控制线路(14)传输至PLC控制系统(15)，PLC控制系统(15)的控制命令通过电气控制线路(14)传输至高真空电磁阀I(10)和高真空电磁阀Π(11); 所述的真空开关I(8)或真空开关Π (9)的设定值控制尚真空电磁阀I(10)或尚真空电磁阀Π( 11)打开或关闭； 所述的高真空容器(2)和低真空容器(3)之间的压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)在从大气压强进入高低真空的抽气流程中，高真空电磁阀1(10)和高真空电磁阀Π (11)保持打开连通状态;并且高真空规管(6)和低真空规管(7)实时比对压差读数； 所述的PLC控制系统(15)与高真空容器(2)和低真空容器(3)连通抽气的真空控制系统(16)之间有硬件触点安全连锁信号，当PLC控制系统(15)发出许可抽气触点信号时，真空控制系统(16)启动抽气； 所述的PLC控制系统(15)与高真空容器(2)和低真空容器(3)连通抽气的真空控制系统(16)之间有通过以太网的软件通讯连锁信号，当PLC控制系统(15)发出许可抽气控制信号时，真空控制系统启动抽气； 所述的高真空容器(2)和低真空容器(3)在从大气压强进入高低真空的抽气流程中，当低真空容器(3)真空度Ρ2彡100Pa时，PLC控制系统(15)控制高真空电磁阀1(10)和高真空电磁阀Π (11)关闭，低真空容器(3)进入保压流程，抽气的真空控制系统(16)只对高真空容器(2)进行高真空抽气，直到高真空容器(2)内的压强小于等于I X 10—4Pa,低真空容器(3)进入保压状态； 所述的高真空容器(2)和低真空容器(3)在从大气压强进入高低真空的抽气流程中，PLC控制系统(15)实时比对高真空容器(2)和低真空容器(3)的真空度Pl和P2，两者的差值必须始终小于5000Pa，否则，PLC控制系统(15)将发出超压报警； 所述的高真空容器(2)和低真空容器(3)在从真空状态进入大气压强的放气流程中，PLC控制系统(15 )控制高真空电磁阀I (1 )和高真空电磁阀Π (11)保持连通状态；S卩PLC控制系统(15)实时比对高真空容器(2)和低真空容器(3)的真空度Pl和P2，两者的差值必须始终小于5000Pa，否则，PLC控制系统(15)将发出超压报警； 所述的PLC控制系统(15)具有紧急处理功能，现场控制柜和上位机软件上有紧急按钮，当紧急情况发生时，立刻打开高真空电磁阀I(1)和高真空电磁阀Π (11)，使玻璃隔板(I)始终处于安全状态； 保压流程包括以下步骤: a.设备上电和自检； b.第一级保护:是将PLC控制系统(15)通过电气控制线路(14)与高真空规管(6)和低真空规管(7)连接在一起，当任意一个真空规管的读数超过设定值时，PLC的自动控制程序会发出“漏气报警”命令给蜂鸣器发出声光报警，实现PLC程序软件自动控制声光报警保护；故障处理后，PLC的自动控制程序会发出漏气报警复位的命令，停止报警、系统恢复到保压流程； c.第二级保护:是由PLC控制系统(15)通过电气控制线路(14)与高真空规管(6)和低真空规管(7)，以及两个并联的高真空电磁阀1(10)和高真空电磁阀Π (11)连接在一起；当第一级的漏气报警没有得到有效处理，真空规管的读数继续上升到自动开阀的阈值时，PLC程序软件根据真空规管的读数自动控制高真空电磁阀1(10)和高真空电磁阀Π (11)开阀泄压，实现PLC软件自动控制开阀泄压保护；当玻璃隔板(I)两侧之间的压强迅速减小直至平衡后，PLC的自动控制程序会发出开阀泄压复位的命令，高真空电磁阀(10)和(11)自动关闭，系统恢复到保压流程； d.第三级保护:是由真空开关1(8)或真空开关Π(9)通过电气控制线路(14)与高真空电磁阀1(10)或高真空电磁阀Π (11)相连；当第一级和第二级保护失效，玻璃隔板(I)两侧的压强继续增大，达到真空开关1(8)或真空开关Π (9)的设定值时，真空开关1(8)或真空开关Π (9)发出触点信号控制高真空电磁阀1(10)或高真空电磁阀Π (11)打开，实现电气硬件开阀泄压保护；当玻璃隔板(I)两侧之间的压强迅速减小直至平衡后，真空开关1(8)或真空开关Π (9)输出触点控制信号解除，高真空电磁阀(10)和(11)自动重新关闭，系统恢复到保压流程，实现电气硬件开阀泄压保护； e.第四级保护:由高真空容器(2)和低真空容器(3)之间并联的安全爆破片1(12)和安全爆破片Π (13)组成，爆破方向相反；当前三级保护均失效，玻璃隔板(I)两侧的压强继续增大，达到安全爆破片的设定爆破阈值时，爆破片自动爆破泄压，实现机械级硬件保护;完全独立于电气控制系统，安全爆破片1( 12)和安全爆破片Π( 13)自动爆破泄压，玻璃隔板(I)两侧之间，即高低空容器之间的压强迅速减小直至平衡，待处理完故障，更换爆破片，系统恢复正常保压流程。
【文档编号】F17C13/12GK105927858SQ201610306547
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】王礼权, 敬域堃, 冯斌, 李富全, 向勇, 韩伟, 王芳, 李恪宇, 柴向旭, 贾怀庭, 钟伟, 张帆, 陈旭
【申请人】中国工程物理研究院激光聚变研究中心