真空激光准直法-白石水库真空激光波带板实例(完整版)实用资料.doc

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1、真空激光准直法 白石水库真空激光波带板实例（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑 完整版实用资料，欢迎下载）工种培训包水工监测工真空激光准直系统在白石水库大坝位移观测中的应用1工程概况白石水库位于辽宁省北票市上园镇附近的大凌河干流上，总库容16.45亿m3，是干流上唯一的大（I）型控制性骨干工程.大坝为混凝土重力坝，部分采用RCD碾压混凝土技术.最大坝高49.3 m,坝顶长513 m,分为32个坝段.坝址处两岸山坡较陡，地层出露侏罗系兰旗组玄武质安山岩和凝灰质砾岩.坝基弱风化岩岩石节理较发育，节理密集，无充填物.坝基下有12条断层通过，断层最大宽度2 m左右，倾角6589,填充物多以角砾岩为

2、主，局部有少量夹泥.白石水库于1999年9月下闸蓄水，用于监测坝顶变形的真空激光准直系统于2001年1月建成并投入运行.2真空激光准直系统简介2. 1工作原理真空激光准直系统的，也称波带板激光准直法，如图1所示：从发射端向接收端发射激光束，激光经过布设在各个坝段上的波带板时，发生衍射现象，在接收端形成一个光斑，当位于测点位置的波带板，随着坝顶测点发生水平或垂直位移至时，通过探测仪观测光斑位置的变化，就可以通过计算，确定测点的位移值.计算公式如下：X相X测LnL式中：X相 测点位移值X测 接收端观测值Ln 发射端至波带板距离L发射端至接收端距离工种培训包水工监测工2. 2系统组成真空激光准直系统

3、由激光发射设备、真空管道、测点设备、激光光斑探测设备、端点位移监测设备、抽真空设备以及微机控制等几部分组成，其主要功能如下：激光发射设备：为系统提供一个可以锁定的激光点光源；真空管道：为激光束的传输提供一个压强小于40Pa的真空环境；测点设备：用于安放测点波带板以及波带板起落装置的测点箱；激光光斑探测设备：安装在接收端，是系统的主要测控设备，能够提供对各个测点波带板的起落控制，以及光斑坐标的探测，具备自动遥测和手动人工观测双重功能；端点位移监测设备：监测激光发射设备和光斑探测设备的变位，以确定准直线的平面坐标.2. 3系统布置激光发射端布置于左坝头0#坝段观测室，内设220V AC永久电源、激

4、光光斑监视器、激光发生器以及三维倒垂线.接收端设在右坝头31#坝段观测室，内有220V AC及80V AC永久电源、抽真空设备两套、CCD自动及人工两用坐标仪、测点控制箱、微机控制系统、三维倒垂线等设备。此外，为保障真空泵在冬季能够正常工作，室内安装了2000W电热器两台.真空管道长500 m，采用2196.5 mm无缝钢管焊接而成，布置于坝顶上游侧.管道与测点箱以及管道与发射、接收端联接段采用波纹管软连接技术，使测点箱可以随坝体位移而自由变位，不受真空管的约束.在1#30#坝段坝顶中部，各设置1各测点，整个大坝共计30个测点（编号为DJ0130）.系统布置如图2所示.图2白石水库坝顶激光观测

5、系统示意图工种培训包水工监测工2. 4主要性能及技术指标真空激光准直系统量程为0173 mm，人工观测分辨率：0.02 mm，自动观测分辨率：0.01 mm.两台真空泵同时工作情况下，管道内压强从大气压抽至小于40 Pa，用时约1520分钟，人工观测一次用时约4050分钟，自动观测一次用时约10分钟.2. 4系统管理软件系统管理软件基于中文Win98操作平台开发，可以设置测量状态，并储存计算测量数据或人工输入的观测数据，生成报表和过程曲线.3观测资料分析本文选用2001年2月到2002年12月坝顶位移实测数据，绘制的位移过程曲线如图3.白石水库坝前水位及库区平均气温情况，如图4.工种培训包水工

6、监测工图3白石水库坝顶激光观测过程曲线图4白石水库坝前水位及库区日平均气温3. 1水平位移分析坝顶水平位移呈年周期性，位移量随温度变化而变化；由于近年来库水位较低，坝顶水平位移与库水位的相关性不明显.左右坝头位移变化量很小，中部坝段变化量相对较大，最大变幅14.13 mm，发生在19#坝段. 最大相对位移：上游方向7.34mm，发生在13#坝段；下游方向8.06mm，发生在14#坝段.3. 2垂直位移分析坝顶垂直位移有年周期性，与平均气温呈明显相关性.坝顶垂直位移最大变幅在9.17mm左右，发生在21#坝段.最大相对位移，坝顶上升9.89mm，发生在21#坝段，下沉2.15mm，发生在24#坝

7、段4结束语真空激光准直法监测大坝变形，能够实现水平和垂直位移同步自动监测，其精度高，故障率低，便于维护，但系统造价较高，安装工艺比较复杂.经验表明，它是诸多大坝变形监测方法中，较理想的一种监测手段之一.代表第三代产品的白石水库真空激光准直系统，采用CCD采集方式，使系统的采集速度和精度都有大幅度提高.系统能够进行自动观测、选点观测、人工手动观测或者遥控观测，为更好的实现监测自动化提供了方便.系统运行两年多来，出现过波带板控制片雷击损坏、激光发生器老化损坏等故障，经处理后能够很快恢复正常运行，系统维护方便，维护量很少.收稿日期:2021202110;修订日期:2021202211作者简介:秦少威

8、(19862,湖北武汉市人,助理工程师.研究方向:消失模与V 法铸造CAD/CAM. Mar.2021铸造技术FOUNDR Y TECHNOLO GY特种铸造工艺与设备Technology and Equipment for Special Casting Process 消失模与V 法铸造用真空泵的选型和负压罐的计算秦少威,叶升平(华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室,湖北武汉430074摘要:针对目前国内铸造真空系统普遍存在的真空泵选型和负压罐容积不合理问题,在大量考察现有各种消失模与V 法铸造真空系统的基础上,根据流体力学理论计算,得出真空系统负压罐容积参数的计算公式及泵的选择配

9、置原则:泵的抽速选定约在砂箱总体积的3.75倍,而负压罐体积为砂箱总体积的1.31.5倍。关键词:真空系统;真空泵;砂气分离罐;消失模;V 法铸造中图分类号:T G249.6文献标识码:A 文章编号:100028365(20210320385203S ele c ti o n of Va c u u m Pu mp a n d Cap a cit y Cal c ul a ti o n of Dus t S ep a r a t o r i n L os t Foa m a n d V 2p r oc e s s Ca s ti n gQIN Shao 2w ei ,YE Sheng 2pin

10、g(N ational K ey Laboratory of Material Processing and Die and Mould T echnology H uazhong U niversity of Science and T echnology ,Wuhan 430074,ChinaAbs t rac t :This paper aims to study the existent problems of vacuum systems in dome stic foundrie sthrough spot inspections and theoretical calculati

11、on based on hydromechanics.Also ,principle s for vacuum pump selection and reasonable methods for calculating the capacity of dust separators are given.Generally ,the amount of pump capacity should be about 3.75time s the total volume of all flasks ;while capacity of the dust separator is approximat

12、ely 1.31.5time s that of all flasks.Ke y w ords :Vacuum system ;Vacuum Pump ;Dust separator ;Lost Foam Casting ;V 2process Casting消失模和V 法铸造用真空系统的作用是提供足够负压,以保证浇注过程中砂型不垮。其中最为关键部件是真空泵和负压罐。真空泵提供负压动力,而负压罐储可以缓冲浇注过程的负压波动,同时实现气尘分离,防止粉尘进入真空泵磨损泵体。真空系统的性能也对铸件质量有着较大影响:稳定、充足的负压使砂箱内气体及时被抽走,提高金属液的充填能力,减少气孔缺陷。国内工厂,

13、真空泵形式各异,真空罐结构大相径庭。图1为湖北某消失模铸造厂的卧式真空罐。图2为河北某V 法铸造企业的立式细长真空罐。我国消失模和V 法铸造所用的真空系统存在以下几个问题。(1直接选用大抽速真空泵,采用大马拉小车的办法,能耗较大;(2真空泵的寿命较短;有个别企业真空泵寿命不到半年;图1卧式真空罐Fig.1A vacuum system of certain foundry in Hubei province(3稳压罐的容积不适合,多数偏小,负压不足或不稳定;本文根据流体力学理论,确定真空系统技术参数,给出合理的真空泵选型和负压罐容积计算方法。1真空泵的配置真空泵的种类型号繁多,选择合适的型号功

14、率能够使真空系统在保证生产正常进行的情况下达到最为节能,优化的运行。下面通过模型简化来进行理论推导。583 图2立式细长真空罐Fig.2A vacuum system of certain foundry in Hebei province 图3抽气简化模型示意图Fig.3Simplified model of pumping(1简化模型如图1所示,泵接到砂箱上抽气,泵抽气量为S ,砂箱容积为V 。忽略管道阻力和泵的抽气性能曲线的影响。(2抽速计算在上述的简化模型中,抽气开始时砂箱中压力为P ,根据低真空容器抽气计算公式有:抽气时间t =VS lnP 0P(1式中t 是压强P 0P 的抽气时间

15、。由于上式忽略了泵的性能曲线,需进行适当修正。根据俄国科学家H.A.Steinherz1的低真空泵特性曲线,当压力在大气压(105Pa 到133Pa 范围之间,应对上式加以修正系数K =1.11:。带入(1式中,并调换S 与t 的位置,就可以得到泵抽气量计算公式:S =1.1V t ln P 0P(2其中,V 代表系统中砂箱总体积,又铸造用砂虽然A FS 粒度不同,但其间隙体积均在总体积的30%左右。即体积V 的砂箱装满砂子后其中约有0.3V 体积的空气。式(2中P 0为大气压101.3kPa 托,P 为铸造工作压力,约40kPa 。砂箱接上真空系统后,根据一般生产经验,在510s 之内到达工

16、作压强,为了方便计算,这里取6s ,即0.1min 。分别将这些数据代入公式有:S =1.10.3V 0.1min ln 7603003V(3即泵的抽气量约为砂箱总体积的3倍。工程中还应给予25%的安全系数,即S =3.75V 。实际上,抽气量式受很多因素影响的,如砂、震动、铸件形状、体积、材料等,根据考察和试验,对于一般体积的铸件,按照这个比例配置是足够的。同时,表1提供一些实际数据对比,和上述结论吻合2。表1泵抽速和砂箱体积搭配表2Tab.1Pump capacity vs.volume of flask砂箱尺寸/m抽气量/(m 3/min 铸件重量/kg3000900450/300 3.

17、04.045099025001400580/270 3.04.01200264018001500550/550 2.53.035077 001600180/180 1.82.513028616001600300/300 1.82.510022021801380570/3501.31.8100220(3泵的型号选择国内水环真空泵有以下两种型号:S K 、2B E 。现在行业内普遍使用的是S K 系列水环真空泵,也有一些2B E 泵。表2和表3分别给出S K 泵和2B E 泵的技术参数,以供对比。表2SK 水环真空泵技术参数表Tab.2Parameters of SK vacuum pump型号抽

18、气量/(m 3/min 11054104极限压力/Pa 功率/kW 转速/(r/m in 重量/kg302721025574023002B E 系列较S K 系列有着很明显的优势。首先,泵的转速有选择的余地,同一个泵配上不同的电机,即可有多种额定转速而改变抽速。重量2B E 比S K 轻,体积较小,结构简单。同时,可以发现抽速在某些范围内时,适当选用型号2B E 的电机功率比S K 的要小(如2B E252抽速为30时用电机功率为30kW ,而S K 230用电机为37kW 。2负压罐体积确定罐的体积太小起不到储蓄负压的效果;体积太大683铸造技术03/2021秦少威等:消失模与V 法铸造用真

19、空泵的选型和负压罐的计算表32B E 水环真空泵技术参数表Tab.3Parameters of 2B E vacuum pump 型号极限压力/hPa转速/(r/min 最大抽气量/(m 3/min 电机功率/kW 重量558203033751805又耗材,提高制造加工的难度和成本。经过数据分析给出理论计算方法。理论模型如图4。负压罐容积V 1,砂箱容积V 2,假设下列情况:首先将负压罐的压力抽至铸造时的工作压力P 1,切断真空源并使负压罐密封;将常压P 2的砂箱密封好,迅速接到负压罐上,以V 1中储存的负压对V 2抽真空。最终两个容积中的压强会达到相等为P 3。如果这个最终压强仍然在砂型所允

20、许的范围之内,说明负压罐有足够能力,在泵出现异常停机的极端情况下依靠自身所储存的负压,在一段时间内保持砂型。于是根据气体量守恒列出下式:图4负压罐容积计算模型Fig.4Model for calculating capacities of dust separatorsV 1P 1+V 2P 2=P 3(V 1+V 2(4P 3为最终平衡后的压强,它应该使得砂型不致垮型,通常的这个值不大于67kPa ;P 1铸造工作压强取为40kPa ;P 2大气压101kPa 。代入式中可以得到,V 1(1.31.5V 2。这便是负压罐设计时容积应该达到的值,其中V 2是所有砂箱体积的总和。3结论铸造真空系

21、统的结构、配置对生产效率、产品质量、设备寿命等都有决定性影响。在设计时为确保使用效果良好,要注意以下几点设计原则。(1泵的抽速选定约在砂箱总体积的3.75倍。(2负压罐体积为砂箱总体积的(1.31.5倍。参考文献1郭鸿震主编.真空系统设计与计算M .北京:冶金工业出版社,1986.2叶升平,刘德汉编著.国外V 法铸造资料汇编M .消失模与V 法铸造技术委员会(内部资料,2021.783真空减压浓缩罐系列主要用途：适用于制药、食品、化工等行业对料液的浓缩、蒸发强度一般在50-60kg/m2h，浓缩液的比重不宜大于1.25，否则对出料带来困难。结 构：本设备主要包括浓缩罐、第一冷凝器、汽液分离器、

22、第二冷凝器、冷却器、受液桶六个部件组成，全部由不锈钢制造。浓缩罐为夹套结构，冷凝器为列管式、冷却器为蛇管式。 （I 型）（II 型）主要技术参数项目容积L50100200300500700蒸汽压力 MPa0.150.150.150.150.150.15真空度 mmHg700700640640600600加热面积 M20.40.590.81.11.451.8冷凝面积 M21.21.72.453.03.23.6冷却面积 M20.250.350.40.60.70.85受液槽容积 L15456076100125设备净重 kg-350-450-550-650-800-1000外形尺寸 mm长X宽X高12

23、00x600x22001350x750x22001700x800x27001700x1000x34002100x1200x34002400x1300x3400第24卷 第4期2006年7月 石化技术与应用P etrochem ica lT echnology &A pp licati onV o. l 24 N o. 4July 2006实用技术(313315液环式真空泵在常减压蒸馏装置上的应用侯复儒, 闫沛仁, 吴云鹏, 马明亮(中国石油兰州石化分公司炼油厂, 甘肃兰州730060摘要:报道了液环式真空泵在中国石油兰州石化分公司500万t /a常减压蒸馏装置上的应用情况。减压塔顶采用2级抽真

24、空系统, 一级采用传统蒸汽喷射泵, 二级采用蒸汽喷射泵与液环式真空泵并联组合使用。标定结果表明, 使用液环式真空泵后减压塔顶的压力可达到4. 50kP a , 固定投资与蒸汽喷射泵相当, 运行成本不足蒸汽喷射泵的1/5。关键词:液环式真空泵; 常减压蒸馏装置; 减压塔; 真空系统中图分类号:TE 624. 2 文献标识码:B 文章编号:1009-0045(2006 04-0313-03 炼油厂常减压蒸馏装置减压系统一直采用蒸汽喷射泵抽真空。近年来随着干式减压蒸馏技术的发展和机械制造技术的进步, 机械式真空泵在常减压蒸馏装置上开始应用并取得了一定成果。但是, 在实际生产过程中, 由于各项工艺参数

25、没有在线记录, 缺乏必要的评价手段和经验总结, 探索过程困难, 所以有关机械式真空泵在常减压蒸馏装置上应用的报道较少, 影响了机械式真空泵在常减压蒸馏装置上的推广应用。中国石油兰州石化分公司(简称兰州石化公司 在500万t/a 常减压蒸馏装置减压塔上采用了液环式真空泵, 解决了大处理量下机械抽真空系统的应用问题。1 液环式真空泵在减压塔上的应用y1. 1 工艺流程兰州石化公司500万t/a常减压蒸馏装置减压塔顶采用2级抽真空工艺流程, 一级抽真空采用传统蒸汽抽真空, 二级采用液环式机械抽真空系统与传统蒸汽抽真空并联使用, 工艺流程如图1所示。1. 2 液环式真空泵减压塔顶二级抽真空系统采用纳西

26、姆工业(中国 液环式真空泵压缩机(组, 型号为2B W 4303-0H C2, 系单级液环式真空设备。该泵的工作液为新鲜水, 主要用于抽输压力低于, 图1 减压塔顶抽真空系统工艺流程来自一级抽真空后的不凝气、空气、水蒸气等吸入, 被抽气体携带泵内的部分液环工作液, 从排气管线排至分离器, 在分离器内进行气-液分离。未凝气体被压缩至排气压力, 冷凝液在达到溢流液位后, 分别排入减压塔顶分液罐。在分离器中, 工作液(新鲜水 被人为地控制在高低液位之间, 同时工作液通过管线自分离器自流入换热器, 与循环水换热后进入泵体。在这一过程中, 工作液不仅形成了液环, 而且携带压缩气体所产生的热量, 同时将叶

27、轮与圆盘之间的间隙密封。采用由蒸汽喷射泵和机械式真空泵组成的混合y收稿日期:2005-11-23; 修回日期:2006-03-15作者简介:侯复儒(1976 , 男, 甘肃武威人, 学士, 工程师, 1篇。抽真空系统, 可使减压塔顶的操作压力保持在6. 25kPa 以下, 最低可达到2. 50kPa 。液环式真空泵的供水方式为自吸式, 水压为-4kPa , 其他性能参数如表1所示。表1 液环式真空泵的性能参数项 目设计指标实测结果吸入压力/kPa22. 021. 6排出压力/kPa101. 3101. 3抽气量/(m 3#h-1213827802 生产工艺分析标定时装置的处理量为15. 015

28、. 2kt/d, 塔顶一级抽真空系统只开动1台蒸汽喷射真空泵, 二级抽真空系统采用液环式真空泵。减压塔塔顶设计操作压力为6. 25kPa , 设计操作温度为45. 0e 。标定结果显示, 塔顶实际操作压力为4. 50kPa , 操作温度为45. 2e 。减压塔塔顶抽真空系统进料为不凝气、轻柴油组分、蒸汽及少量空气, 标定情况分别如表2和表3所示。表2 塔顶抽真空系统进料标定结果项 目不凝气油气空气相对分子质量2515029收率/% 设计0. 050. 30 标定0. 010. 13流量/(kg #h -1 设计187. 202175. 0050. 00标定36. 75表3 塔顶抽真空系统进料(

29、蒸汽 标定结果项 目设计标定汽提蒸汽温度/e 380420吹汽量/(kg #h -1二线395600 三线850790 四线1070810 五线830820 塔底29301200 合计60754220计算二级抽真空泵虽缺少操作数据, 但可通过考察一级抽真空泵出口操作参数的变化情况间接反映二级抽真空泵进料量的变化。由减压塔塔顶抽真空系统进料量可以看出, 不凝气、减冷油和蒸汽分别占设计量的20%, 43%, 70%。经预湿空冷器冷却后, 物料达到的温度为28e ,与设计指标(30e 相当, 蒸汽和油气被冷凝成液体。在设计压力下, 一级抽真空泵的蒸汽及油气负荷与设计指标相当。鉴于塔顶操作压力比设计指

30、标低1. 75kPa , 如果将塔顶气视为理想气体, 则可近似认为一级抽真空泵入口处蒸汽及油气的体积和温度保持不变。欲维持体系压力的稳定, 塔顶部分已冷凝的液相必然要增大挥发速率, 以维持原来的压力差。根据气体状态方程计算操作时油气及蒸汽的实际流量, 结果一级入口油气流量为200. 6kg /h, 蒸汽流量为276. 6kg /h。与设计指标相比, 实际操作时在一级抽真空泵入口, 蒸汽流量增加111. 3kg /h, 油气流量增加80. 7kg /h,空气流量保持不变, 不凝气流量减少150. 45kg /h, 物料总流量比设计指标增加41. 55kg /h。综上所述, 减压塔顶挥发管线物料流

31、量减少对二级抽真空泵的负荷没有影响。实际操作时, 一级空冷器出口平均温度比设计指标高10e 以上, 达到45e 以上, 进一步增加了二级抽真空泵的负荷。采用蒸汽喷射真空泵/蒸汽喷射真空泵-液环式真空泵系统, 可将减压塔塔顶压力控制在比设计指标低1. 4kPa 水平。液环式真空泵于2003年12月在兰州石化公司500万t/a常减压蒸馏装置投用, 在冬季采取防冻措施的情况下, 系统在长期运行过程中各部位的工艺参数如表4所示。表4 液环式真空泵的长期运行参数项 目2003-122004-052004-06122005-0106温度/e 泵入口455053 泵体384046 泵出口424547 循环水

32、出口282830 分离罐液相343951 分离罐气相323749 水冷器表面373737压力/kPa 入口555555 出口666电机电流/A110113120由表4可以看出, 液环式真空泵出、入口压力几乎没有变化, 水冷器表面温度也没有变化, 但泵体、入口、出口、分液罐液相及气相温度有升高的趋势, 原因是:空冷器的冷却效果因结垢等原因而降低, 导致液环式真空泵入口温度升高; 工作液的温#314#石 化 技 术 与 应 用 第24卷度因冷却器结垢而升高; 泵体及分液罐排污不及时或排不干净造成散热效果下降; 工作液置换不彻底。工作液系油与水的混合物, 温度升高时水与油之间的分离效果变差, 导致真

33、空泵的工作效率下降。实际操作中曾试图通过补加水提高油-水界面, 但短时间内界面又回落。温度升高使真空泵的工作效率大幅下降, 电机电流增大。3 应用效果评价3. 1 与传统工艺能耗对比液环式真空泵二级组合抽真空系统与传统蒸汽喷射抽真空系统能耗对比如表5所示。表5 抽真空系统能耗对比项 目液环式二级组合系统传统蒸汽喷射系统新鲜水/(t #h -1 0. 1*软化水/(t #h -1 5*电/kW 71. 19循环水/(kg #h -1 40蒸汽/(kg #h -11365* *:间断使用; *:夏季使用; *:压力为1. 0M Pa 。3. 2 经济效益分析液环式真空泵二级组合抽真空系统与传统蒸汽

34、喷射泵抽真空系统投资及运行成本分析结果如表6所示。表6 抽真空系统投资及运行成本项 目液环式二级组合系统传统蒸汽喷射系统运行成本*/(元#h -1 电费27. 05 循环水8. 40蒸汽163. 80 含硫污水处理费41. 00 合计35. 45204. 80固定投资/万元69. 31067. 222*:液环式真空泵功率71. 19k W, 电价0. 38元/(k W #h, 蒸汽价格120元/t, 含硫污水处理成本30元/t; *:蒸汽喷射泵3. 120万元, 空冷器64. 102万元。由表6可以看出, 液环式真空泵二级组合抽真空系统的固定投资与传统蒸汽喷射泵抽真空系统接近, 而运行成本不足

35、后者的1/5。4建议a . 使用新鲜水作工作液, 给分液罐加装液位控制系统。b . 操作中发现, 一级喷射泵蒸汽压力对二级液环式真空泵有较大影响。为一级蒸汽喷射抽真空系统加装蒸汽压力控制阀, 以稳定蒸汽压力, 提高抽真空效果, 降低能耗, 减轻对环境的污染。c . 水环式真空泵的工作效率随工作液温度的升高而下降, 水温超过50e 后工作效率急剧下降。增大空冷器及工作液冷却器的换热面积, 制造时为泵体加装翅片, 以便将泵体的温度控制在35e 左右。d . 夏季可为分水罐采取喷淋降温措施, 或者为罐体包裹散热翅片。e . 定期清理减压塔顶瓦斯阻火器, 以降低出口背压, 提高真空泵的工作效率。. f

36、 改进工艺:方案1, 新上1台机械式抽真空泵, 取代减压塔顶二级蒸汽喷射真空泵及二级湿空冷器, 将更换下来的二级湿空冷器安装到一级抽真空系统; 方案2, 用2级液环式真空泵或机械式抽真空机组完全代替传统蒸汽抽真空系统。已有炼油厂使用2级液环式真空泵, 运行效果良好1-2。机械式抽真空机组的耗电量比液环式真空泵低60%80%。5 结论a . 液环式真空泵在兰州石化公司500万t/a常减压蒸馏装置上的应用是成功的, 值得推广。b . 液环式真空泵比蒸汽喷射抽真空系统节能, 省去了喷淋系统, 不产生含硫污水, 噪音降低13. 1dB 。c . 使用液环式真空泵可降低装置对外供蒸汽的依赖程度。d .

37、液环式真空泵的腐蚀部位仅集中在叶轮处, 防腐工作只需升级叶轮材质即可。蒸汽喷射抽真空系统的腐蚀遍及整个空冷器, 防腐工作困难且效果较差。参考文献:1任建松, 陈淳, 吉晏辉. 液环泵在常减压蒸馏装置真空系统的应用分析J.石油化工设计, 2003, 20(1:33-35. 2倪望青, 闫铁伦, 陈健. 液环式真空泵在大型常减压装置上的应用J.石油化工设备技术, 1998, 19(1:22-24.相关文献链接:1王桂芹. 液环式真空泵性能的影响因素探讨J .石油仪器, 2003, 17(3:51.#315# 第4期 侯复儒等1液环式真空泵在常减压蒸馏装置上的应用第16卷第4期强激光与粒子束Vol.

38、 16,No. 42004年4月HIGH POWER LASER AND PARTIC LE BE AMS Apr. ,2004文章编号:100124322(2004 0420449204脉冲激光气相沉积法制备钴纳米薄膜实验研究张超1, 2, 吴卫东1, 2, 程新路1, 杨向东1, 许华2, 陈志梅2,唐永建2, 孙卫国1, 陈正豪3, 周岳亮3, 何英杰1, 2, 谢军2(1. 四川大学原子与分子物理研究所, 四川成都610064; 2. 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川绵阳621900;3. 中国科学院物理研究所, 北京100080 摘要:采用脉冲激光沉积技术制备了钴纳米薄膜,

39、 分析和讨论了不同背景气压和脉冲频率对钴纳米薄膜表面形貌的影响及纳米微粒的形成机理。实验结果表明:在低背景气压下, 等离子体羽辉自身粒子之间的碰撞占主导作用, 容易形成液滴; 在较高背景气压下, 等离子体羽辉边缘粒子和背景气体粒子之间的碰撞占主导作用, 容易形成小岛并凝聚成微颗粒; 在4H z 的脉冲重复频率和5Pa 背景气压下生长出单分散性良好的钴纳米颗粒。关键词:脉冲激光气相沉积; 钴; 单分散性; 纳米薄膜中图分类号:T N304. 05; T N249文献标识码:A由于晶体粒径进入纳米级后产生的量子尺寸效应、量子限域效应和界面效应, 使得纳米晶体的性能在光、电、声、磁等诸多方面发生变化

40、, 有些甚至是突变性的, 从而使晶体的光电子性能研究有可能取得重大突破13。金属钴作为一种强磁性物质和重要的信息功能材料, 在超高密度信息存储、单电子器件、磁密封以及催化领域有着广阔的应用前景, 得了广泛的研究46, 而制备窄粒径分布的单分散性钴纳米颗粒更是当前研究的热点之一。制备纳米颗粒的技术很多, 诸如球磨法、胶体化学法、电沉积和溅射法等等79。同其它方法相比, 脉冲激光沉积技术(P LD 具有操作简单, 沉积速率较高等优点。但是用脉冲激光沉积技术制备的纳米颗粒的生长过程十分复杂, 仍没有被完全认识。为了弄清楚实验参数对纳米颗粒平均粒径的影响以及纳米颗粒的生长机理, 我们做了一系列的实验来

41、研究形成单分散性金属纳米颗粒所需要的最佳条件。Fig. 1Schematic diagram of pulsed laser deposition apparatus 图1脉冲激光沉积系统装置示意图1实验方法1. 1实验原理制备钴纳米薄膜的脉冲激光沉积系统如图1所示。准分子脉冲激光束聚焦后作用于真空室内的钴靶材表面, 靶在极短的时间内被加热熔化、气化, 并在表面产生高温高压钴等离子体, 该等离子体在垂直于靶材表面方向局域膨胀发射, 从而在基片上凝聚成核进而形成薄膜。该过程通常可分为三个阶段:(1 激光辐射与靶的相互作用, (2 等离子体的定向局域等温绝热膨胀发射, (3 激光等离子体与基片表面

42、的相互作用及薄膜核的形成和生长10。1. 2样品制备采用K rF 准分子脉冲激光器(波长为248nm , 脉冲宽度为20ns , 激光经过激光扫描装置并经过透镜聚焦后以45打在高纯钴(99. 9% 靶材表面。激光扫描装置采取x 2y 扫描方式, 其主要目的是使脉冲激光束能均匀的打在靶面上, 从而得到均匀的薄膜; 而且x 2y 扫描方式可以使靶表面形成一方形(不一定为正方形 的烧蚀面, 从而延长靶材的使用寿命。图1中窗口1为激光(248nm 入射口, 窗口2和3为观察窗口,4为背景气体入口。沉积过程中的实验参数如表1所示, 其中, l t -s 表示靶与基片的距离, , E , f , 分别为激

43、光脉冲宽度、能量、收稿日期:2003210215; 修订日期:2004202223基金项目:国家自然科学基金资助课题(10276037 ; 国家863计划项目和中国工程物理研究院激光聚变研究中心创新基金资助课题作者简介:张超(1978, 男, 硕士研究生, 主要从事薄膜物理的研究; E 2mail :ny -zc sohu. com 。表1脉冲沉积过程中的实验参数T able 1P arameters of pulsed laser deposition substrateS i (111 target C o l t -s /cm5. 5p 0/Pa 210-4/ns20p H /Pa 10

44、-210E /m J120pluse number 360f /H z2,4T s /K 300/nm 248/H z 20频率、波长, p 0为本底气压, p H 为背景氢气压强, T s 为衬底温度, 为靶材转动频率。由于靶材表面的形貌会改变, 为了避免由此而造成微颗粒的溅射和薄膜表面微液滴的出现11, 以及沉积速率降低12等问题的产生, 在沉积过程中, 靶材以20H z 的频率转动。此外, 为了防止靶材表面氧化层沉积到基片表面, 先用挡板遮着基片预打靶几min , 然后移开挡板开始镀膜。影响薄膜质量的因素有很多, 如基片温度、能量密度 、靶基距、背景气压、激光频率、激光波长等。本文通过改

45、变背景气压(高纯氢气 和激光重复频率的方法, 分析了室温条件下氢气压力对钴纳米薄膜表面形貌的影响。钴薄膜的表面形貌采用Digital Instrument Nanoscope IIIa 型原子力显微镜(AFM 以接触模式进行测试, 形貌分析数据由该设备相应的软件给出。2 实验结果当激光脉冲重复频率为2H z 时, 薄膜表面形貌随背景气压的变化情况如图2所示, 氢气压力从1. 510-2Pa 上升到10Pa 。从图中可以看出, 钴纳米薄膜的表面形貌和背景氢气压力之间有着明显的依赖关系。当背景气压低于510-1Pa 时形成了连续的钴纳米薄膜, 连续的薄膜上面呈现出一些分布不是很均匀的鹅卵状小丘, 这很可能是激光与靶材相互作用产生的液滴所造成的, 而且随着背景气压的升高, 这些小丘有逐渐变小的趋势, 较大的颗粒明显减少。当背景气压在5Pa 左右时形成了单分散性的纳米颗粒, 而在10Pa 附近时则形成Fig. 2AFM micrograph of sam ple surface of nano 2cobalt thin film at a repetition rate of 2H z图22H z 脉冲频率下钴纳米薄膜的AFM 图Fig. 3AFM micrograph of sam ple