高转速背景下涡轮分子泵的发展机遇与挑战

传统直叶片结构的涡轮分子泵在高转速的背景下面临着新的发展机遇与挑战,为了突破当前遇到的“涡轮分子泵的抽气速率随着涡轮转速增加到一定程度以后就不再增加,仿佛进入了一个饱和状态”的瓶颈问题,文章从分子气体动力学基本原理出发,采用蒙特卡洛方法,分析了涡轮转速提高以后给涡轮分子泵的抽气机制带来的新变化,发现了传统直叶片结构的抽气叶列和抽气模式与目前达到的高转速不匹配限制了抽速的提升,但高转速背景下又为其抽气性能的提升提供了可能。理论分析和研究发现在涡轮叶列中设置随叶片半径变化的扭转叶片是突破瓶颈的途径,论述了设置扭转叶片的根本原因,提出了高转速小角度的设计理念和新型扭转叶片的几何建模的方法,以期实现最佳叶列结构的设计与求解,为研制高转速下高性能、高适应性涡轮分子泵提供理论依据与技术支撑,也为将来涡轮分子泵的结构优化设计提供了一个方向。

基于改进BP的分子泵故障诊断研究

分子泵为EAST装置提供洁净的真空环境,其运行状态影响EAST实验的顺利开展。由于在EAST实验运行过程中,分子泵设备可能会出现异物坠入或者真空泄漏故障,对装置造成次生危害。针对分子泵故障数据集不平衡导致故障诊断精度低以及模型过拟合问题,提出一种基于时域频域预处理与改进BP相结合的算法,实现分子泵故障诊断。通过在BP神经网络的基础上,引入粒子群算法(PSO)并结合五折交叉验证优化模型。首先在模拟分子泵故障的破坏性测试平台上,采集正常态、真空泄漏以及异物坠入故障振动信号,然后对数据进行时域频域特征提取融合,将得到的特征向量集作为优化算法的输入,对模型进行训练,实现分子泵故障诊断。经实验验证,所提出改进BP算法在诊断精确率上可以达到96.84%,优于支持向量机(SVM)、K近邻(KNN)和BP算法。

基于神经网络的涡轮分子泵性能预测

涡轮分子泵作为维持洁净高真空环境的关键设备,广泛应用于半导体制造、空间模拟等诸多领域。然而,准确高效预测涡轮分子泵性能一直是亟待解决的难题,现有方法往往因模型缺乏通用性和计算效率不足而难以令人满意。文章聚焦于开发一种基于神经网络模型的涡轮分子泵抽气性能预测方法,旨在攻克上述挑战。提出了一种神经网络模型,该模型能够有效学习和模拟涡轮分子泵的复杂动态行为。模型训练数据涵盖数值模拟结果和实验测试数据,使其具备良好的泛化能力和预测精度。通过数值模拟和实验测试的双重验证,证明了神经网络模型能够准确预测涡轮分子泵抽气性能,并且根据实验测试结果综合分析了影响其抽气能力的诸多因素。结果表明,该模型可作为在分子流态下涡轮分子泵结构设计和性能评估的工具,能助力优化涡轮分子泵设计,进而提升其抽气效率和适用性。

涡轮分子泵抽气性能计算的误差分析

采用数据回归方法,建立了不同叶片倾角、节弦比条件下单级涡轮叶片正反向传输几率与速度比的数学关系式,通过计算机编程可直接获得单级涡轮叶片的正反向传输几率,进而求出涡轮叶片的抽气性能,提高了计算效率。分别采用涡轮叶片几何中值参数计算方法、沿涡轮叶片齿长逐段积分方法,对单级涡轮叶片和涡轮分子泵的抽气性能进行了计算,并与实验结果进行了对比。发现:采用涡轮叶片几何中值参数计算涡轮叶片抽气性能存在误差,对涡轮分子泵抽气性能的计算值偏高,其计算误差远大于分段积分法的计算误差,后者更适用于对分子泵抽气性能的设计计算。

分子泵的世纪回顾与展望

分子泵自 1912年诞生以来 ,至今已快近一个世纪了。它在初期进展较缓慢 ,在 1970年以前 ,分子泵的应用还仅限于核物理、电真空、表面科学等领域。但近 2 0年来由于半导体产业的兴起和薄膜工业的发展 ,分子泵才被人们所重视 ,并得到了兴旺和发达 ,现代的分子泵已发展到实用和普及的阶段。本文回顾了分子泵近百年的发展历史 ;详细地介绍了分子泵在各个时期的发展状况 ;对初期的分子泵、涡轮分子泵、磁悬浮轴承和气体静压轴承式涡轮分子泵、复合式分子泵、低温型涡轮分子泵、新型牵引分子泵、陶瓷涡轮分子泵 ,抽反应生成物的涡轮分子泵和极高真空涡轮分子泵等做了重点的分析。最后指出分子泵的发展前景。

现代涡轮分子泵的进展

本文叙述了涡轮分子泵近期迅速发展的原因,涡轮分子泵采用的轴承型式的演变过程,宽域型复合分子泵的开发与磁悬浮轴承在涡轮分子泵上的应用。

新型复合分子泵结构设计理论的研究

本文深入分析了现代复合分子泵结构特点及存在的主要问题。在结构设计理论中提出了保证涡轮筒式复合分子泵工作安全性和抽气特性的四种结构改进方法，对复合分子泵的国产化及应用推广具有重要意义。

串联分子泵获得10^(-9)Pa真空的实验研究

介绍了采用两级分子泵串联系统获得 10 - 9Pa真空度的实验研究。实验证明 ,通过串联一台分子泵 ,可以有效地提高系统对氢气的压缩比 ,显著提高系统的极限压强。

分子真空泵研究进展

分子真空泵作为重要的清洁高真空、超高真空获得设备,因其工作稳定可靠,在分子流态下具有很好的抽气效率,在科学仪器、工业生产设备中得到广泛应用。近年来,随着数控加工手段、磁悬浮轴承技术、模拟计算方法的广泛采用,为分子真空泵性能的进一步提升创造了条件。本文针对分子真空泵设计计算中涉及的基础性问题,以结构改进和抽气性能计算为主要内容,对分子真空泵的研究进展和未来发展进行了总结与展望,供研究者和生产者参考。

进气口导流叶列对M型分子/增压泵抽速的影响

分子/增压泵抽气槽的入口流导是限制抽速的主要原因。抽气槽进气口增设一组百叶窗式导流叶列,可以显著减少入口流导的影响,大幅度提高抽气槽的抽速。本文分析了导流叶列的工作机理,提出了叶列参数优化方法,优化后的抽速可以提高20%。实测结果与理论值符合得很好。

筒式牵引分子泵离心变形理论分析计算及其简化算法

本文分析了转子离心变形量计算在牵引分子泵设计中的重要性，给出了有限单元计算和经典力学计算两种方法，证明了两种计算方法的等效性，对指导牵引分子泵设计具有重要意义。

分子泵对Xe气抽速的测试

在不同Xe气流量下测量了F-400／3500和F-250／1500分子泵对Xe气的抽速，指出分子泵对Xe气的抽速是其对N2抽速的0．6～0．8倍。这一折算系数和泵的型号有关，和泵口真空度也相关。

涡旋真空泵应力与变形的ANSYS模拟与研究

在对涡旋真空泵运行温度场采用大型有限元分析软件ANSYS进行模拟与研究的基础上,对其工作过程的应力与变形进行了模拟分析。相关结果表明,软件分析基本上可以反应涡旋真空泵运行过程中应力与变形分布及变化情况,并为其设计参数及相关因素的确定提供有效的分析手段。

基于有限元方法的涡轮分子泵转子系统模态分析

以FB-一1500型涡轮分子泵为分析原型，依据分子泵转子系统形状、尺寸、材料、支承形式以及质量分布，建立了分子泵转子系统几何模型．采用有限元方法对转子系统进行模态分析，获得了转子系统的临界转速和振型．模态分析结果表明：泵运行在5～6阶固有频率之间，但未完全满足柔性转子安全设计要求，仍然存在安全隐患．提出改进转轴惯性矩、轴承支撑位置来提高转子系统的固有频率，以确保分子泵的安全运行．获得的转子系统模态，对涡轮分子泵启动加速和停车减速过程控制策略制定、减弱或回避共振带来的安全隐患、提高分子泵使用寿命具有参考价值．

新型分子增压泵的性能测试

本文详细介绍了新型分子增压泵的测试方法,对分子增压泵的极限真空、返油率、抽速及工作频率等性能进行了测试分析。测试结果表明,该泵可以在过渡流段替代罗茨泵来获得清洁真空系统。在兰州重离子加速器TR2终端真空差分系统前两级选用了新型分子增压泵,并根据测试结果确定其工作频率。最后给出了在TR2终端真空差分系统使用分子增压泵后的实验结果,表明该泵能够满足清洁、大流量差分真空系统的使用要求。

分子泵中螺旋通道在过渡流和滑流态抽气特性的研究

螺旋通道过渡流和滑流状态下抽气特性的理论是分子泵研究的最重要的课题之一。在这篇文章中，介绍了一种螺旋槽移动的计算抽气特性的理论模型。根据这一模型，可以模拟分子泵在过渡流和滑流工作条件下的抽气性能。这一理论模型是ＭＤＰ设计的基础和抽气特性优化的必要条件。

同步辐射储存环用国产溅射离子泵的发展方向

根据真空系统运行条件，参考国内外ＳＩＰ，拟订了同步辐射储存环用国产ＳＩＰ的性能指标。结合ＳＩＰ的机理和国际测试标准，对指标作了分析说明，以期加深国内真空泵厂对改进ＳＩＰ必要性的认识，统一厂方和用户对指标的理解，在真空界推行公正的竞争，促进国产ＳＩＰ质量的提高和走向国际市场。

涡轮分子泵参数化设计软件

对几种参数化设计方法进行了比较,根据涡轮分子泵的结构特点,开发了简便实用的涡轮分子泵参数化设计软件。该软件具有智能设计、自主设计、三维造型、动态模拟等功能,对产品开发、泵性能优化等具有实际意义。

一种单螺旋转子型线及其热变形研究

微型化和集成化是当前干式真空泵发展的重要趋势,高真空干泵正是具有代表性的一种新型干泵。本文对高真空干泵的螺旋级转子进行了研究,对组成螺旋级转子的外螺线、内螺线、母线的型线方程分别进行了方程推导和几何建模,利用有限元分析的方法,对转子受热所产生的温度场,结构场进行了耦合计算,研究了转子热变形结果对型线设计和间隙设置的影响,得到影响高真空干泵性能的参数调节机制,为高真空干泵的设计提供了理论依据和指导。

涡轮分子泵组合叶列几何参数优化设计方法的研究

本文在分析了组合叶列内在抽气机理的基础上，以涡轮叶片的基本几何参数：叶片倾角、节弦比为设计变量，以气体连续性方程和最大抽速为约束条件，把压缩比做为目标函数，给出求压缩比极大值的计算方法，本文对涡轮分子泵提高抽气性能、改进结构具有实际意义。