一、設(shè)備的用途及特點：

　　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、低氣壓放電試驗，也可作為其他小部件在軌的模擬試驗設(shè)備。

　　此技術(shù)方案是設(shè)計制造該設(shè)備的依據(jù)之一。此套設(shè)備包括五個方面：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行有效的控制、監(jiān)測和記錄。設(shè)備有以下的一些特點。

　　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，可以獲得無油試驗要求的工作真空度;溫度控制方面采用機械制冷獲得低溫背景，通過先進的智能PID溫控儀來控制加熱籠的加熱電流，從而準(zhǔn)確控制溫度;低溫的獲得采用了獨特的機械制冷技術(shù)，省去了使用液氮制冷時帶來的耗費?？刂葡到y(tǒng)方面采用工控機和PLC聯(lián)合控制，工控機顯示界面清晰易懂，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，存儲在工控機中，在試驗中供用戶選擇調(diào)用，用戶進行試驗操作時易于掌握?？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)境模擬試驗必不可少的設(shè)備。

　　二、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：

　　按照設(shè)備設(shè)計制造應(yīng)符合GB/T32221-2015 《真空技術(shù)航天器用真空熱環(huán)境模擬試驗設(shè)備 通用技術(shù)條件》

　　QJ20126-2012《航天器空間環(huán)境模擬試驗設(shè)備真空容器規(guī)范》

　　QJ20127-2012 《航天器空間熱環(huán)境試驗設(shè)備技術(shù)要求》對熱真空試驗箱各項指標(biāo)進行驗收。

　　終驗收所需檢具、工具由乙方免費提供，未盡事項按國家標(biāo)準(zhǔn)GJB-150《軍用設(shè)備環(huán)境試驗方法》驗收。
 

　　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小時內(nèi)到達)

　　(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&le;150min

　　(8)試驗溫度范圍：-70℃～+150℃(機械制冷+紅外熱籠)

　　(9)溫度變化速率：≤1℃/min(變化速率在驗收試件上測量)

　　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，所有操作都在計算機上實現(xiàn)，中央計算機自動指令、計算機自動顯示、自動監(jiān)測、分路自動報警和保護、并有故障自動診斷功能，工控機模塊管理系統(tǒng)，有相應(yīng)的互鎖裝置，可熱議編程做溫度循環(huán)試驗。

　　(14)溫度控制點：共20個(其中1個控制點，19個測量點)

　　(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?

　　(17)低氣壓放電條件：真空范圍1.33Pa常壓處可實現(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：需配齊所有必備的外設(shè)(循環(huán)水機、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個月 質(zhì)保1年，北儀優(yōu)成工期3個月 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、數(shù)顯真空計

　　(5)加熱及制冷系統(tǒng)：采用新技術(shù)的進口制冷水冷壓縮機組，用PID溫控調(diào)節(jié)，采用穩(wěn)定、可靠的控溫方式，即機械制冷+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：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進行管理，PC機自動控制被試驗品試驗(可任意編程做溫度循環(huán)試驗)。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)進行控制管理，并且有脫離計算機的手動控制系統(tǒng)，其功能如下：

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

　　在屏幕上實時顯示真空分系統(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。

　　在屏幕上實時顯示 真空泵干泵、分子泵、閘板閥、放氣閥、低溫再生、電離計烘烤等的操作功能。

　　在屏幕上實時顯示低溫泵各類參數(shù)及各類曲線。

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

　　既能實現(xiàn)真空試驗，又能實現(xiàn)真空、溫度復(fù)合試驗，且真空和溫度均能實現(xiàn)定值控制，并能按要求進行自動記錄溫度值和真空值，同時自動形成圖形，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Pt-100溫度傳感器，傳感器在試驗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，電流10安。

　　Y-27接插件共300針。

　　實時采集，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。

　　實時采集，顯示被試品不同測點的溫度，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)曲線實時顯示與輸出。

　　軟件具有自主知識產(chǎn)權(quán)，終生免費進行升級與維護。

　　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)(機柜、工控機、PLC、)。

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

　　熱真空試驗設(shè)備組成

　　2.真空模擬容器：

　　它主要用來容納試驗件，并且能造就一個符合試驗條件的真空環(huán)境和溫度環(huán)境，內(nèi)部設(shè)有放置工件的平臺，可以安裝工件。真空罐內(nèi)尺寸&phi;1100×1100mm(直段部分尺寸),真空容器上開有抽氣口，以便連接抽真空的設(shè)備。它還有一些電器方面的接口，以便連接必要的線纜，使真空室內(nèi)的試驗件和真空室外部的儀器能夠很好的連接。真空容器上方還裝有測量真空度的規(guī)管，內(nèi)部有測量溫度的PT100傳感器，以便測量本設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)(真空度和溫度)。另外還有觀察窗和照明燈，以便觀察內(nèi)部試驗件情況 。

　　3.真空保障系統(tǒng)：

　　它是把真空容器抽成真空環(huán)境的設(shè)備，它又分成預(yù)抽系統(tǒng)和主抽系統(tǒng)兩個部分，預(yù)抽系統(tǒng)將真空室抽成低真空，而后，主抽系統(tǒng)將真空室抽成高真空。它由真空泵、真空閥門和真空管道等組成。

　　4.溫度保障系統(tǒng)：

　　它主要用來保證試驗所需的溫度環(huán)境，包括正溫環(huán)境和負(fù)溫環(huán)境。正溫和負(fù)溫都通過設(shè)置一個冷背景，通過加熱籠加熱控溫來實現(xiàn)，用戶只需設(shè)定目標(biāo)溫度即可實現(xiàn)控溫，并能按溫度循環(huán)試驗要求實現(xiàn)循環(huán)控溫。

　　5.熱真空狀態(tài)控制監(jiān)測系統(tǒng)：

　　它用來控制真空系統(tǒng)和溫度保障系統(tǒng)的元件的動作，顯示當(dāng)前的控制狀態(tài)，并負(fù)責(zé)將真空度、溫度等參數(shù)保存記錄下來，繪制特定曲線，便于直觀了解參數(shù)的變化情況。主要由控制柜和工控機兩個部分組成。

　　控制系統(tǒng)采用****微型可編程控制器，真空系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)分別用了一個PLC，使各控制系統(tǒng)有一定的獨立性，一旦有問題出現(xiàn)時，可以單獨進行故障診斷和維修。

　　本系統(tǒng)還可對斷氣，斷水等主要故障進行相應(yīng)的報警。

　　6.輔助配套系統(tǒng)：

　　主要有冷卻水系統(tǒng)和氣路系統(tǒng)，冷卻水系統(tǒng)為真空系統(tǒng)的真空泵和溫度保障系統(tǒng)的制冷機組提供冷卻，氣路系統(tǒng)為真空閥門提供氣源動力。

　　污染監(jiān)測主要監(jiān)測真空室內(nèi)殘余氣體的成分和物體表面的分子沉積量情況。
 

　　六、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&le;0.1Ω。

　　1.8大門中心裝有一個玻璃觀察窗(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)面各有兩個用于試驗產(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進出主管道連接法蘭(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，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)
 

　　七、真空保障系統(tǒng)：

　　1.真空泵

　　1.1主抽泵：使真空室達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到一定水平的真空泵，采用**公司的機械泵，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)進行合理連接。
 

　　八、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)

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

　　2.高溫加熱和溫度控制系統(tǒng)

　　采用技術(shù)先進的調(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
 

　　九、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.熱沉壁最低溫度：-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和抽出。

　　13.工件安裝板有固定手段，防止工件工作時產(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、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、超溫等。

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

　　3.冷卻循環(huán)水機

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