本發(fā)明具體涉及一種用于同位素電磁分離器真空系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)，屬于電磁分離器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

中國原子能科學(xué)研究院的同位素電磁分離器是我國唯一一臺大型同位素電磁分離器。為了保障我國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)核心材料Rb-85、Rb-87國產(chǎn)化，對同位素電磁分離器進行綜合技術(shù)改造，同位素電磁分離器控制系統(tǒng)是同位素電磁分離器綜合技術(shù)改造項目的五個重點系統(tǒng)之一。

本發(fā)明主要涉及同位素電磁分離器的真空系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)。真空系統(tǒng)是電磁同位素分離器運行過程中一個不可或缺的輔助系統(tǒng)。真空系統(tǒng)主要用途是為分離器真空室提供好于3×10^-3Pa的高真空，對減少分離過程中離子束與氣體分子之間的碰撞、減少離子源電極間的打火、降低加速極電流都起著至關(guān)重要的作用。

原有的真空系統(tǒng)采用電氣控制方式，這種控制方式連線多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、功耗大、靈活性差、可擴展性差、可維護性差，監(jiān)測點分散。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種改造后的真空系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)，通過計算機控制同位素電磁分離器真空設(shè)備的運行及參數(shù)的調(diào)節(jié)，并且軟件中提供必要的連鎖保護功能，防止操作員的誤操作，根據(jù)模擬信號、開關(guān)量信號監(jiān)測顯示報警狀態(tài)。

具體的，本發(fā)明提供一種用于同位素電磁分離器真空系統(tǒng)，所述真空系統(tǒng)包括順序連接的如下組成部分：預(yù)抽真空機組、真空室、高真空機組、前級真空機組；

所述預(yù)抽真空機組將所述真空室預(yù)抽真空到20Pa左右的低真空；

所述高真空機組所述將真空室抽真空到低于3×10^-3Pa，并一直維持到分離工作結(jié)束；

所述前級真空機組將高真空機組排出的氣體抽出。

進一步，如上所述的用于同位素電磁分離器真空系統(tǒng)，所述預(yù)抽真空機組包括順序連接的預(yù)抽泵、羅茨泵、預(yù)抽泵閥門。

進一步，如上所述的用于同位素電磁分離器真空系統(tǒng)，所述真空室的容積為5m³。

進一步，如上所述的用于同位素電磁分離器真空系統(tǒng)，所述高真空機組包括擴散泵及與所述擴散泵連接的增壓泵、制冷機、擴散泵閥門、空氣壓縮機；所述高真空機組還包括位于擴散泵和真空室之間的第一真空計。

進一步，如上所述的用于同位素電磁分離器真空系統(tǒng)，所述前級真空機組包括四臺并聯(lián)的前級泵及其對應(yīng)的四個前級閥門、連接所述四個前級閥門的前級閥；所述前級真空機組還包括位于前級泵閥門和前級閥之間的第二真空計。

另外，本發(fā)明提供一種根據(jù)上述的用于同位素電磁分離器真空系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括PLC模塊、路由器、上位機、觸摸屏；所述路由器分別連接PLC模塊、上位機和觸摸屏；所述觸摸屏還連接第一真空計和第二真空計；所述PLC模塊連接并控制所述真空系統(tǒng)中的繼電器、測量元件、斷路器及熱繼電器。

進一步，如上所述的用于同位素電磁分離器真空系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，所述觸摸屏通過485串口與兩臺真空計的三個485串口進行通訊，觸摸屏與路由器間通過以太網(wǎng)進行通訊。

進一步，如上所述的用于同位素電磁分離器真空系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，所述繼電器包括擴散泵、增壓泵、制冷機、預(yù)抽泵、羅茨泵、前級泵及各泵閥門的繼電器。

進一步，如上所述的用于同位素電磁分離器真空系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，所述測量元件包括壓力表、流量計、溫度測量單元、電壓測量單元、及電流測量單元。

本發(fā)明的真空系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)，可靠性高、抗干擾能力強、編程安裝使用簡便、壽命長，對系統(tǒng)分散控制、集中管理操作，提高了真空系統(tǒng)的安全性和可靠性，為分離器的穩(wěn)定運行提供了有力保障。

附圖說明

圖1為本發(fā)明用于同位素電磁分離器真空系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明用于同位素電磁分離器真空系統(tǒng)的控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖。

附圖標(biāo)記對應(yīng)的部件如下：1預(yù)抽泵 2羅茨泵 3預(yù)抽泵閥門 4大型真空室 5第一真空計 6制冷機 7擴散泵 8擴散泵閥門 9增壓泵 10第二真空計 11前級閥 12前級閥門A 13前級閥門B 14前級閥門C 15前級閥門D 16前級泵A 17前級泵B 18前級泵C 19前級泵D 20空氣壓縮機。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。

如圖1所示，本發(fā)明的真空系統(tǒng)主要由預(yù)抽真空機組(1-3)、大型真空室(4)、高真空機組(5-9、20)、前級真空機組(10-19)四部分組成。

1)預(yù)抽真空機組：由一臺預(yù)抽泵(1)、羅茨泵(2)、預(yù)抽泵閥門(3)等組成。泵的極限真空為8×10^-1Pa，用于獲得從大氣到20Pa左右的低真空，為高真空機組正常工作創(chuàng)造必要的條件。

2)大型真空室(4)：被抽容積約為5m³。

3)高真空機組：由大型擴散泵(7)、增壓泵(9)、制冷機(6)、擴散泵閥門(8)、第一真空計(5)、空氣壓縮機(20)等組成?？蓪⒄婵帐艺婵粘榈降陀?×10^-3Pa，并一直維持到分離工作結(jié)束。

4)前級真空機組：由四臺并聯(lián)的前級泵(16-19)及其對應(yīng)的前級閥門(12-15)、前級閥(11)、第二真空計(10)等組成。用于將高真空機組排出的氣體抽出。

本發(fā)明的真空系統(tǒng)具有如下功能：

1)將真空室從大氣狀態(tài)抽至20Pa左右的低真空；

2)將真空室從20Pa左右的低真空抽至3×10^-3Pa的高真空；

3)在分離過程中保持真空室真空度≤3×10^-3Pa；

4)提供真空室真空度的數(shù)據(jù)顯示；

5)提供前級管道真空度的數(shù)據(jù)顯示；

6)在真空度急劇下降時，自動關(guān)閉擴散泵閥門；

7)具有設(shè)備連鎖和保護功能。

如圖2所示，為本發(fā)明用于同位素電磁分離器真空系統(tǒng)的控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖，所述控制系統(tǒng)包括PLC模塊、路由器、上位機、觸摸屏；所述路由器分別連接PLC模塊、上位機和觸摸屏；所述觸摸屏還連接第一真空計和第二真空計；所述PLC模塊連接并控制所述真空系統(tǒng)中的繼電器、測量元件、斷路器及熱繼電器。本發(fā)明的真空系統(tǒng)主要控制對象有機械泵、真空計、閥門、壓力、流量計等。上位機作為現(xiàn)場控制站，用于從各工藝過程控制系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)，進行信號轉(zhuǎn)換，把各種信號轉(zhuǎn)換成計算機可以接受的數(shù)字信號，同時完成數(shù)據(jù)的初級處理。現(xiàn)場控制站包括供電機柜、機柜、CPU模塊、通訊模塊、底板、電源模塊、各種輸入輸出模塊、接線端子等。

觸摸屏通過串口485與兩臺真空計的三個485串口進行通訊，觸摸屏與路由器間通過以太網(wǎng)進行通訊。

通過軟硬件結(jié)合設(shè)計，本發(fā)明的真空設(shè)備分就地和遠程兩種控制模式，兩種模式下本發(fā)明的控制系統(tǒng)均可實現(xiàn)以下功能：

通過軟硬件結(jié)合設(shè)計，本發(fā)明的真空系統(tǒng)具有如下連鎖保護功能：

1)前級泵真空機組、預(yù)抽真空機組

a)泵不啟動，閥門打不開；

b)泵停止，閥門自動關(guān)閉；

c)主回路有過載、過流保護，報警提示；

d)當(dāng)前級泵的泵體溫度≥設(shè)定值時，報警提示；

e)真空室真空低于設(shè)定值時，羅茨泵(2)才能啟動。

f)前級閥門A、B、C、D(12-15)沒有打開的，前級閥(11)不能打開。

2)增壓泵(9)

a)前級閥(11)不打開，增壓泵不能啟動；

b)前級管道真空(第二真空計讀數(shù))大于設(shè)定值時，報警提示；

c)冷卻水水壓不足時，泵不能啟動，報警提示；

d)冷卻水溫度≥設(shè)定值時，報警提示；

e)主回路有過載、過流保護，過載、過流時自動切斷電源，報警提示；

3)擴散泵(7)

a)增壓泵不啟動，擴散泵不能啟動；

b)冷卻水水壓不足時，泵不能啟動，給出提示；

c)冷卻水?dāng)嗨畷r，泵自動切斷，停止加熱，報警提示；

d)冷卻水溫度≥設(shè)定值時，報警提示；

e)主回路有過載、過流保護，過載、過流時自動切斷電源，報警提示；

4)擴散泵閥門(8)

a)擴散泵未啟動，擴散泵閥門打不開；

b)預(yù)抽閥未關(guān)閉，擴散泵閥門打不開，給出提示；

c)真空室真空大于設(shè)定值時，擴散泵閥門打不開。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。