[發(fā)明專利]一種基于羅茨泵故障模式的真空系統(tǒng)性能退化測量方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610192881.0
• 申請日: 2016-03-30
• 公開（公告）號: CN107035692A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張權(quán)
• 申請（專利權(quán)）人: 張權(quán)
• 主分類號: F04C28/28
• 分類號: F04C28/28;F04C25/02;F04C18/12
• 代理公司: 北京超凡志成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11371
• 代理人: 馮倩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及真空系統(tǒng)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于羅茨泵故障模式的真空系統(tǒng)性能退化測量方法。

背景技術(shù)

真空系統(tǒng)是空間環(huán)境模擬器的重要組成部分，其功能是為了使空間環(huán)境模擬器真空容器達(dá)到所要求的真空度，模擬太空的真空環(huán)境。真空系統(tǒng)的安全、可靠程度是決定空間環(huán)境模擬器能否有效工作的重要因素。真空系統(tǒng)的工作過程主要由以下幾個(gè)步驟串聯(lián)構(gòu)成：粗抽真空子系統(tǒng)對真空容器進(jìn)行粗抽—分子泵子系統(tǒng)進(jìn)行過渡抽氣—高真空子系統(tǒng)進(jìn)行抽氣—真空容器真空度達(dá)到要求，停止抽氣。通過對于真空系統(tǒng)的故障模式影響分析，確定了決定真空系統(tǒng)性能的關(guān)鍵部件是粗抽真空子系統(tǒng)中的羅茨泵。因此，可以通過對羅茨泵的故障模式進(jìn)行分析得到真空系統(tǒng)的性能退化情況。

現(xiàn)有的關(guān)于羅茨泵故障模式的研究更多的著重于軸承振動信號分析、前級泵故障分析等，通過獲取相關(guān)的振動信號再加以離線分析才能獲得性能退化相關(guān)信息。這種方式無法在線獲取真空系統(tǒng)性能退化的相關(guān)信息，不具有直觀性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于羅茨泵故障模式的真空系統(tǒng)性能退化測量方法，通過建立真空系統(tǒng)中真空容器內(nèi)的壓強(qiáng)與所述羅茨泵工作時(shí)間的關(guān)系，有效地改善了上述問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于羅茨泵故障模式的真空系統(tǒng)性能退化測量方法，所述真空系統(tǒng)包括真空容器和羅茨泵，所述羅茨泵包括第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子，所述羅茨泵的進(jìn)氣口與所述真空容器連通。所述方法包括：獲取所述羅茨泵的第一轉(zhuǎn)子的軸承的第一磨損高度。獲取由所述羅茨泵的第一轉(zhuǎn)子頂部與所述羅茨泵的殼體內(nèi)壁之間的磨損引起的所述第一轉(zhuǎn)子的第二磨損高度。獲取由所述第一轉(zhuǎn)子和所述第二轉(zhuǎn)子之間的磨損引起的所述第一轉(zhuǎn)子的第三磨損高度。根據(jù)所述第一磨損高度、所述第二磨損高度、所述第三磨損高度以及真空系統(tǒng)中羅茨泵工作模型確立所述真空容器內(nèi)的壓強(qiáng)與所述羅茨泵的工作時(shí)間的關(guān)系。獲取當(dāng)前時(shí)刻所述真空容器內(nèi)的真空度，根據(jù)所述真空度以及所述真空容器內(nèi)壓強(qiáng)與所述羅茨泵的工作時(shí)間的關(guān)系，測得所述真空系統(tǒng)的性能退化程度。

作為高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械產(chǎn)品，羅茨泵故障率較高。研究表明，轉(zhuǎn)子磨損故障模式在各類故障模式中占比46％，是造成羅茨泵失效的主要模式。羅茨泵內(nèi)裝有兩個(gè)同步反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，其轉(zhuǎn)子之間、轉(zhuǎn)子與羅茨泵的殼體內(nèi)壁之間互不接觸。但由于加工和安裝過程中的誤差、使用過程中的軸承磨損等原因，羅茨泵在工作過程中會產(chǎn)生轉(zhuǎn)軸偏移，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生不平衡力，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子磨損故障的發(fā)生。

本發(fā)明實(shí)施例通過獲取羅茨泵轉(zhuǎn)子磨損故障發(fā)生時(shí)，所述羅茨泵的第一轉(zhuǎn)子的軸承的第一磨損高度、由所述羅茨泵的第一轉(zhuǎn)子頂部與所述羅茨泵的殼體內(nèi)壁之間的磨損引起的所述第一轉(zhuǎn)子的第二磨損高度以及由所述第一轉(zhuǎn)子和所述第二轉(zhuǎn)子之間的磨損引起的所述第一轉(zhuǎn)子的第三磨損高度，建立所述真空系統(tǒng)中的真空容器內(nèi)的壓強(qiáng)與所述羅茨泵的工作時(shí)間的關(guān)系。進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例能夠通過實(shí)時(shí)采集真空容器的真空度數(shù)據(jù)，即當(dāng)前時(shí)刻真空容器內(nèi)的壓強(qiáng)，根據(jù)所建立的真空系統(tǒng)中的真空容器內(nèi)的壓強(qiáng)與羅茨泵的工作時(shí)間的關(guān)系模型，在線獲取真空系統(tǒng)性能退化程度。相比于現(xiàn)有的測量真空系統(tǒng)性能退化的方法，本發(fā)明實(shí)施例提供的基于羅茨泵故障模式的真空系統(tǒng)性能退化測量方法更具有直觀性，有效地方便了用戶能夠及時(shí)獲知真空系統(tǒng)的性能退化程度并對羅茨泵進(jìn)行檢修。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的計(jì)算機(jī)的方框示意圖；

圖2為空間環(huán)境模擬器的真空系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的羅茨泵的外部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的羅茨泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于羅茨泵故障模式的真空系統(tǒng)性能退化測量方法的流程圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的羅茨泵的磨損量與時(shí)間的關(guān)系示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的第一種羅茨泵性能退化曲線對比示意圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的第二種羅茨泵性能退化曲線對比示意圖；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的羅茨泵轉(zhuǎn)子的磨損量隨著工作周期增加的變化曲線對比示意圖；