真空系統(tǒng)的安全防護

真空系統(tǒng)的安全防護真空系統(tǒng)的防護裝置一般可分為兩類:一類是保護真空系統(tǒng)本身不受損害,一類是保護真空系統(tǒng)的操作人員、維修人員或由于離系統(tǒng)很近而可能受到危害的其他人員。

真空系統(tǒng)的防護裝置

在機械構造方面,大型真空系統(tǒng)在設計中要考慮其整體在機械構造上的穩(wěn)定性,尤其是對于有合理擾動的開式構造,如果這種擾動會引起系統(tǒng)整體的不穩(wěn)定,則應該設計有外部支撐或地腳以防止翻倒。在真空系統(tǒng)正常工作期間,對皮帶、鏈和驅動機構,應該設置屏障,以阻擋人體靠近。在日常維修中,當這種屏障被拆下時,不能使機構被誤控通電開動,設計時應與系統(tǒng)的電氣控制自鎖聯動。

系統(tǒng)保護聯鎖控制的功能是:在某一元件或某些元件發(fā)生故障時,能使設備轉為安全狀態(tài)或者盡可能減少系統(tǒng)本身的損壞。兩者之中的取、舍問題取決于所開展的工藝過程的物料的價值以及出故障時系統(tǒng)損失的費用。通常,真空系統(tǒng)所要處理的故障分內部故障和外部故障兩種。內部故障包括元件的失效,某些元件(如真空規(guī)管、閥門、波紋管、密封件等)的性能變壞超過了允許極限,而在工藝過程中發(fā)生故障。外部故障包括系統(tǒng)的電源故障、冷阱的冷卻故障(溫度過高或致冷劑供給不充足)、低溫泵的制冷機故障等。也包括在特殊情況下,系統(tǒng)發(fā)生的爆炸事故。

用擴散泵和渦輪分子泵抽氣的真空系統(tǒng),一般應對任何嚴重的外部故障或危及真空系統(tǒng)整體的故障作出反應,當故障發(fā)生后,應立即關閉所有的閥門而使所有正常工作的泵繼續(xù)運轉。當任何機械真空泵發(fā)生驅動故障或放入大氣的時候,都應立即斷電停泵。后一種情況是由于真空泵的電機容量通常不適于對大氣的長時間抽氣,否則可能使電機和泵都過熱。擴散泵即使沒連通到前級泵也能繼續(xù)運行一段較長的時間,然而,如果在擴散泵工作區(qū)域內(泵入口到前級真空閥之間)有漏氣,則應將其加熱器關掉(但冷卻水仍應流通著)。渦輪分子泵在長時間大抽氣量情況下,過熱的可能性很大。現代真空泵對這類問題一般都應設置適當的保護措施。在機械真空泵的入口管路上應當設置電磁放氣閥,當機械真空泵停泵時,放氣閥應關閉機械泵和擴散泵之間的管路并向機械真空泵泵腔內充大氣,否則機械泵內的油會因壓差作用而遷移進入擴散泵中,當擴散泵加熱器工作時,機械泵油就會分解,污染擴散泵泵壁及系統(tǒng)。

擴散泵應設置冷卻水水壓或流量繼電器,并與電氣系統(tǒng)連鎖控制。當擴散泵通電加熱而忘記接通冷卻水時,或者當冷卻水水壓(或流量)低于設置值時,繼電器發(fā)出報警信號,并在設定的延遲時間后,對擴散泵加熱器斷電,并關閉相應的真空閥門。

濺射離子泵系統(tǒng)對電源故障有保護性,發(fā)生故障時,要求自動關閉任何通入真空室內的閥門和與外界連通的氣路。當然,系統(tǒng)中的壓力會由于正常放氣會慢慢上升,但是泵中的鈦可能會在較長一段時間內對活性氣體起著吸氣劑作用。此時,不能被吸氣劑吸收的氣體,如惰性氣體、飽和碳氫化合物(例如甲烷CH4)不會被捕集,其分壓力會明顯比能被吸氣劑吸收的氣體的分壓力上升得快。

超高真空低溫泵抽氣系統(tǒng),在出現電源故障時應象處理擴散泵電源故障相同的方法處理。有兩點注意:①在大容量的低溫泵吸附泵中設置可靠的安全閥,以便在連接系統(tǒng)的閥門關閉而泵內的抽氣元件變熱時(系統(tǒng)壓力可能超高),安全閥應起作用,將抽入泵內并冷凝或吸附在低溫板上的氣體放到大氣中去。壓力安全閥的設置準則:(Qp/Vp)>105,式中,Qp為泵的抽氣量(Pa·L),Vp為泵的體積(L);②盡量不用低溫泵抽除H2和O2組合的危險性氣體混合物,或象SiH4這樣的容易自燃的氣體。

分子篩吸附泵也應設置安全閥,以備萬一分子篩吸附泵內的液氮工作中途耗盡或意外泄漏蒸發(fā),泵內升溫將吸附的大量氣體釋放出來,超過泵腔允許承受的壓力時,安全閥打開;或分子篩吸附泵加熱再生時,泵升溫,吸附劑吸入的氣體將重新釋放出來。當氣體放出后使泵內壓力高于大氣壓,氣體將把安全閥上的橡皮塞子沖出,排入大氣中。