一、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)按照設(shè)備設(shè)計(jì)制造應(yīng)符合GB/T32221-2015《真空技術(shù)航天器用真空熱環(huán)境模擬試驗(yàn)設(shè)備通用技術(shù)條件》、QJ20126-2012《航天器空間環(huán)境模擬試驗(yàn)設(shè)備真空容器規(guī)范》、QJ20127-2012《航天器空間熱環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)要求》對熱真空試驗(yàn)箱各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)收

詳細(xì)介紹

一、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

按照設(shè)備設(shè)計(jì)制造應(yīng)符合GB/T32221-2015 《真空技術(shù)航天器用真空熱環(huán)境模擬試驗(yàn)設(shè)備通用技術(shù)條件》、QJ20126-2012《航天器空間環(huán)境模擬試驗(yàn)設(shè)備真空容器規(guī)范》、QJ20127-2012 《航天器空間熱環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)要求》對熱真空試驗(yàn)箱各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)收。終驗(yàn)收所需檢具、工具由乙方免費(fèi)提供，未盡事項(xiàng)按國家標(biāo)準(zhǔn)GJB-150《設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法》驗(yàn)收。引用文件和參考資料

熱真空試驗(yàn)設(shè)備（機(jī)械制冷）技術(shù)要求

《衛(wèi)星環(huán)境工程和模擬試驗(yàn)（上）》宇航出版社

《真空設(shè)計(jì)手冊》。

二、設(shè)備的用途及特點(diǎn)

該設(shè)備主要用于月球表面的高真空狀態(tài)下的高低溫試驗(yàn)、低氣壓放電試驗(yàn)，也可作為其他小部件在軌的模擬試驗(yàn)設(shè)備。

此技術(shù)方案是根據(jù)**中心熱真空試驗(yàn)設(shè)備（機(jī)械制冷）技術(shù)要求而編寫的。此技術(shù)方案是設(shè)計(jì)制造該設(shè)備的依據(jù)之一。此套設(shè)備包括五個(gè)方面：熱真空模擬容器、真空保障系統(tǒng)、高低溫保障系統(tǒng)、熱真空狀態(tài)控制與顯示系統(tǒng)、輔助配套系統(tǒng)。根據(jù)此技術(shù)方案研制出的設(shè)備能夠真實(shí)地模擬真空空間的冷熱環(huán)境，并能對空間的真空度及溫度進(jìn)行有效的控制、監(jiān)測和記錄。設(shè)備有以下的一些特點(diǎn)。

整套設(shè)備真空系統(tǒng)采用低溫泵為主泵，螺桿干泵做前級和預(yù)抽泵，可以獲得無油試驗(yàn)要求的工作真空度；溫度控制方面采用機(jī)械制冷獲得低溫背景，通過*的智能PID溫控儀來控制加熱籠的加熱電流，從而準(zhǔn)確控制溫度；低溫的獲得采用了*的機(jī)械制冷技術(shù)，省去了使用液氮制冷時(shí)帶來的耗費(fèi)?？刂葡到y(tǒng)方面采用工控機(jī)和PLC聯(lián)合控制，工控機(jī)顯示界面清晰易懂，PLC控制準(zhǔn)確可靠，故障診斷簡單。另外還可以根據(jù)用戶的工藝要求，制作不同的溫度曲線配方，存儲在工控機(jī)中，在試驗(yàn)中供用戶選擇調(diào)用，用戶進(jìn)行試驗(yàn)操作時(shí)易于掌握?？傊?，該設(shè)備真空度高、溫度易于控制且均勻性好、長期運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠、并可連續(xù)工作30天以上、操作使用簡單方便。該設(shè)備具有一定的專用性和通用性，是空間環(huán)境模擬試驗(yàn)的設(shè)備。

三、設(shè)備系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)

（1）熱沉內(nèi)尺寸：φ1000×1000mm（直段）

（2）真空箱內(nèi)支架：承載：≥60kg，平臺可滑動，平臺尺寸長×寬為950mm×700mm；

（3）真空室內(nèi)尺寸：φ1100×1100mm（直段）

（4）極限空載真空度：

≤5×10^-5Pa，

（5）空載真空度：

＜ 1×10^-4Pa（室溫）（開插板閥4小時(shí)內(nèi)到達(dá)）

（6）帶載真空度

≤5×10^-4Pa，
（7）抽真空速率：艙內(nèi)常溫環(huán)境下，從常壓到20pa不小于10min,

從常壓到5×10-4Pa，含負(fù)載≤150min

（8）試驗(yàn)溫度范圍：－70℃～+150℃（機(jī)械制冷+紅外熱籠）

（9）溫度變化速率：≥1℃/min（變化速率在驗(yàn)收試件上測量）

升溫從-70℃到+85℃全程平均

降溫從+85℃到-70℃全程平均

（10）試件發(fā)熱功率：

（11）溫度均勻度：±3℃（在溫度穩(wěn)定情況、真空狀態(tài)下）

（12）溫度控制精度：　±1℃（在溫度穩(wěn)定下測量）

（13）控溫方式：PLC與手動并存，所有操作都在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)自動指令、計(jì)算機(jī)自動顯示、自動監(jiān)測、分路自動報(bào)警和保護(hù)、并有故障自動診斷功能，工控機(jī)模塊管理系統(tǒng)，有相應(yīng)的互鎖裝置，可熱議編程做溫度循環(huán)試驗(yàn)。

（14）溫度控制點(diǎn)：共20個(gè)（其中1個(gè)控制點(diǎn)，19個(gè)測量點(diǎn)）

（15）污染度分析：用微量天平測試污染量。天平的頻率：20MHz。

（16）殘余氣體分析：用四極質(zhì)譜儀監(jiān)測容器內(nèi)的殘余氣體。質(zhì)量范圍：200質(zhì)量數(shù)、H200M（英?？倒荆?/p>

（17）低氣壓放電條件：真空范圍1.33Pa常壓處可實(shí)現(xiàn)壓力保持。

（18）設(shè)備噪音：≤75dB(距離地面1.5米，距離控制器1米)預(yù)驗(yàn)收在現(xiàn)場測

四、設(shè)備配置要求

（1）設(shè)備總配置：需配齊所有的外設(shè)（循環(huán)水機(jī)、氣源、多種法蘭等）

（2）抽氣系統(tǒng)：

A 主抽分子泵：3600L/s

B 前級泵：真空泵德國萊寶或北儀優(yōu)成，

（德國萊寶工期5個(gè)月質(zhì)保1年，北儀優(yōu)成工期3個(gè)月質(zhì)保2年，可選）

（4）真空測量系統(tǒng)：選國內(nèi)質(zhì)量好的皮拉尼、電離計(jì)、數(shù)顯真空計(jì)

（5）加熱及制冷系統(tǒng)：采用新技術(shù)的進(jìn)口制冷水冷壓縮機(jī)組，用PID溫控調(diào)節(jié)，采用穩(wěn)定、可靠的控溫方式，即機(jī)械制冷+熱籠控溫。其他制冷系統(tǒng)部件均采用良好的部件。

（6）熱沉結(jié)構(gòu)：使用放氣量極小的紫銅或不銹鋼制成，并且熱沉溫度分布均勻。

（7）真空室：采用不銹鋼1Cr18Ni9Ti，或其他性能更好的不銹鋼，應(yīng)8mm為宜。

（8）觀察窗：大門直接200mm 觀察窗。

（9）內(nèi)部照明：100W

（10）真空法蘭：在容器兩側(cè)開多個(gè)240mm的法蘭。

（11）測量位置：皮拉尼、電離規(guī)安裝在容器前部。

（12）容器內(nèi)支架板：支架板的尺寸應(yīng)盡可能大，支架板的受力點(diǎn)應(yīng)在罐體上，冷板可調(diào)平。

（13）總控制系統(tǒng)：此套設(shè)備為全自動控制系統(tǒng)。

（14）設(shè)備特點(diǎn)：此設(shè)備為臥式純無油高真空系統(tǒng)。

（15）在分子泵抽氣口位置安裝機(jī)械冷阱（分子泵只在特殊條件下使用）。

五、控制管理和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能要求

（1）控制管理

通過PLC進(jìn)行管理，PC機(jī)自動控制被試驗(yàn)品試驗(yàn)（可任意編程做溫度循環(huán)試驗(yàn)）。真空分系統(tǒng)、溫度循環(huán)系統(tǒng)、容器復(fù)壓、水循環(huán)系統(tǒng)、測量系統(tǒng)等的全部工作狀態(tài)進(jìn)行控制管理，并且有脫離計(jì)算機(jī)的手動控制系統(tǒng)，其功能如下：

在屏幕上顯示被試品試驗(yàn)分段曲線和試驗(yàn)時(shí)顯示當(dāng)前試驗(yàn)在全程中的具體位置，并具有打印功能。

在屏幕上實(shí)時(shí)顯示真空分系統(tǒng)各組元的工作狀況圖，疊加數(shù)采獲得的各處真空度，并具有打印功能。

在屏幕上實(shí)時(shí)顯示真空泵干泵、分子泵、閘板閥、放氣閥、低溫再生、電離計(jì)烘烤等的操作功能。

在屏幕上實(shí)時(shí)顯示低溫泵各類參數(shù)及各類曲線。

在屏幕上實(shí)時(shí)顯示各類已發(fā)生的操作事件，具有各分系統(tǒng)故障報(bào)警顯示、鳴笛等安全保護(hù)措施。

既能實(shí)現(xiàn)真空試驗(yàn)，又能實(shí)現(xiàn)真空、溫度復(fù)合試驗(yàn)，且真空和溫度均能實(shí)現(xiàn)定值控制，并能按要求進(jìn)行自動記錄溫度值和真空值，同時(shí)自動形成圖形，配備USB接口數(shù)據(jù)可以excel文件格式導(dǎo)出。

（2）數(shù)據(jù)采集

配30個(gè)Pt-100溫度傳感器，傳感器在試驗(yàn)中可自由切換控制熱沉、試件溫度。

設(shè)備控制采用自動控制程序。

接插柱需要40個(gè)，電流10安。

Y-27接插件共300針。

實(shí)時(shí)采集，顯示真空分系統(tǒng)真空容器和其它各處真空度，并疊加在工作狀況圖上，具有打印功能。

實(shí)時(shí)采集，顯示被試品不同測點(diǎn)的溫度，具有打印功能。

對已發(fā)生的各壓力、溫度具有存儲功能，具有打印功能。

污染量與殘余氣體量動態(tài)曲線實(shí)時(shí)顯示與輸出。

軟件具有自主知識產(chǎn)權(quán)，終生免費(fèi)進(jìn)行升級與維護(hù)。

六、設(shè)備組成設(shè)計(jì)

1.設(shè)備主要由以下幾大部分組成：

（1）真空模擬容器（真空室及內(nèi)部支架）

（2）真空保障系統(tǒng)（真空泵、閥門、管路及真空測量）

（3）溫度保障系統(tǒng)：

低溫制冷系統(tǒng)：（區(qū)域溫度控制制冷機(jī)組、熱沉、低溫閥門及連接管）

加熱控溫系統(tǒng)：（加熱籠、加熱電源）

（4）控制監(jiān)測系統(tǒng)（機(jī)柜、工控機(jī)、PLC、）。

（5）輔助配套系統(tǒng)（氣泵、冷卻循環(huán)水機(jī)、污染監(jiān)測）

七、設(shè)備分系統(tǒng)技術(shù)內(nèi)容：

1.真空模擬容器

1.1真空容器結(jié)構(gòu)形式：臥式圓筒形筒體，支撐架直接落地，后端為封頭，與筒體焊死，前端為封頭大門。

1.2真空容器材料：優(yōu)質(zhì)不銹鋼304，壁厚不低于8mm。

1.3真空容器尺寸：φ1100×1100mm（直段部分尺寸）。

1.4真空容器中心距地面高度：1500mm

1.5筒體內(nèi)安裝熱沉，熱沉內(nèi)安裝加熱籠,加熱籠內(nèi)有導(dǎo)軌、試件平臺。

1.6大門法蘭采用出氣率低的氟橡膠圈密封。

1.7容器有良好的接地，對地電阻≤0.1Ω。

1.8大門中心裝有一個(gè)玻璃觀察窗（口徑240形式）。

1.9筒體上方裝有高、低真空測量，薄膜規(guī)，開兩個(gè)大法蘭（口徑）。

1.10容器上方裝低壓12V照明燈和相應(yīng)的密封接頭（口徑）。

1.11容器上方裝測溫傳感器PT100的密封接頭（口徑）。

1.12筒體左右側(cè)面各有兩個(gè)用于試驗(yàn)產(chǎn)品連線的法蘭（口徑240，法蘭）。

1.15筒體后封頭裝有熱沉的兩個(gè)進(jìn)出主管道連接法蘭（口徑φ150，法蘭）。

1.16筒體后封頭還裝有一個(gè)加熱籠電極引線連接法蘭（口徑φ150，法蘭）

1.17筒體后封頭裝有一個(gè)，用來安裝相應(yīng)口徑電氣動閘板閥和3600升/秒抽速分子泵（口徑φ400，法蘭）。

1.18筒體后封頭裝有一個(gè)與低溫泵插板閥的法蘭（口徑φ500）

1.19在筒體適當(dāng)位置安裝預(yù)抽管道預(yù)抽閥的連接法蘭（口徑100。

1.20在筒體適當(dāng)位置安裝放氣閥的連接法蘭（KF40）

八、真空保障系統(tǒng)

1.真空泵

1.1主抽泵：使真空室達(dá)到極限真空度的真空泵，采用國產(chǎn)的產(chǎn)品，型號：抽速3600L/s

1.2副抽泵：使真空室的真空度達(dá)到一定水平的真空泵，采用**公司的機(jī)械泵，型號：抽速9L/s

2.管路

全部采用不銹鋼金屬管道，部分連接采用不銹鋼金屬波紋管。

3.真空測量

3.1薄膜規(guī)#1：全壓強(qiáng)低真空測量，范圍105Pa~102Pa，上海振太儀器儀表公司產(chǎn)品。

3.2電阻規(guī)：用于測量真空室的低真空度，范圍105Pa~100Pa，成都正華儀器儀表公司產(chǎn)品。

3.3電離規(guī)：用于測量真空室的高真空度，范圍100Pa~10-5Pa，成都儀器儀表公司產(chǎn)品。

3.4 B-A規(guī)：用于測量真空室的超高真空度，范圍10-2Pa~10-7Pa，北京大學(xué)無線電系的產(chǎn)品。

4.底架

將真空容器與其連成一體，直接固定在地面上，并與其他系統(tǒng)進(jìn)行合理連接。

九、溫度溫保障系統(tǒng)

溫度保障系統(tǒng)分為低溫?zé)岢痢⒏邷丶訜嵯到y(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)

1. 低溫系統(tǒng)

低溫制冷機(jī)組：采用德國比澤爾壓縮機(jī)，復(fù)疊機(jī)械制冷壓縮機(jī)組，用PID溫控調(diào)節(jié)，采用穩(wěn)定、可靠的制冷方式，并采用進(jìn)口部件制冷機(jī)組。使熱沉獲得的背景溫度，此低溫制冷機(jī)組具有制冷溫度低、功耗小、使用方便、性能可靠諸多優(yōu)點(diǎn)內(nèi)容摘要

本文是熱真空試驗(yàn)設(shè)備（機(jī)械制冷）的技術(shù)方案，此方案是根據(jù)提出的熱真空試驗(yàn)設(shè)備（機(jī)械制冷）技術(shù)要求來設(shè)計(jì)編寫的，該設(shè)備主要用于月球表面的高真空狀態(tài)下的高低溫試驗(yàn)。此方案摘錄了熱真空試驗(yàn)設(shè)備（機(jī)械制冷）的技術(shù)要求和其他要求，給出了我方對設(shè)備組成的設(shè)計(jì)和相關(guān)設(shè)備技術(shù)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，同時(shí)，對設(shè)備的使用條件提出了要求，另外還闡明了其他一些與設(shè)備支持方面有關(guān)的內(nèi)容。它是設(shè)計(jì)制造該設(shè)備的原始文件之一，也是設(shè)備交付驗(yàn)收時(shí)參照的依據(jù)之一。

無油真空系統(tǒng) 高低溫系統(tǒng) 控制監(jiān)測系統(tǒng)

2.高溫加熱和溫度控制系統(tǒng)

采用技術(shù)*的調(diào)功模塊、帶有PID自整定的控溫儀表配合電阻加熱方式的加熱籠，使得控溫精度更高，安全系數(shù)更大。溫度控制系統(tǒng)主要通過自動溫控儀表溫度傳感器控制產(chǎn)品的試驗(yàn)溫度。

加熱控制部分包括加熱籠、真空密封加熱電極、變壓器、調(diào)壓模塊、溫度控制箱

十、熱沉系統(tǒng)

主熱沉筒材料為紫銅板和紫銅管，結(jié)構(gòu)為肋骨盤管式，外表面鍍亮鎳，內(nèi)表面涂F26專用黑漆，熱沉置于真空容器內(nèi)，為產(chǎn)品的試驗(yàn)提供冷黑背景。在容器內(nèi)安裝有支撐架和工作平臺。支撐架穿過熱沉，固定在真空室殼體上。

1.熱沉結(jié)構(gòu)形式：肋骨盤管式

2.熱沉有效尺寸：φ1000×1000mm；

3.熱沉材料：紫銅；

4.熱沉工作環(huán)境：真空狀態(tài)

5.熱沉承內(nèi)壓：＞1.3Mpa

6.熱沉總漏率：＜5×10－10 Pam3/s

7.熱沉內(nèi)表面吸收率：＞0.90；

8.熱沉內(nèi)表面：涂黑漆F26；

9.熱沉外表面：鍍亮鎳

10.熱沉壁溫度：-70℃

11.大門熱沉：大門配備熱沉，使溫度均勻度得到保證。制冷機(jī)組分一路提供制冷劑。

12.工件安裝板：用來固定工件用。安裝板可以自由推進(jìn)和抽出。

13.工件安裝板有固定手段，防止工件工作時(shí)產(chǎn)生震動使安裝板活動。安裝板尺寸待定，承載100kg。

14.連接管：外部連接管采用紫銅管，用喇叭口的連接方式連接，內(nèi)部連接管金屬網(wǎng)保護(hù)波紋管，用VCR型密封結(jié)構(gòu)。外部包扎聚乙烯保溫管，冷量損失小，外部無結(jié)霜現(xiàn)象。

十一、監(jiān)測系統(tǒng)

1.輔助系統(tǒng)

輔助系統(tǒng)包括氣泵，冷卻循環(huán)水機(jī)、超溫等。

2.氣泵

提供真空閥門原始動力。（4~6kg/cm2）低噪音空氣壓縮機(jī)或其他氣源。

3.冷卻循環(huán)水機(jī)

冷卻分子泵和制冷機(jī)組，節(jié)約水資源。真空機(jī)組用1臺，制冷機(jī)組用一臺。

關(guān)鍵詞：質(zhì)譜儀真空計(jì) 真空泵壓縮機(jī) 試驗(yàn)箱

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