具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

一种带故障诊断功能的气体负压动力调节系统，包括：流量设定模块，流量设定模块用于设定气体的流量；气体缓冲器，气体缓冲器用于形成稳定的负压环境；负压动力单元，负压动力单元用于提供负压，负压动力单元包括通过管线相连的真空泵和第一截止阀，第一截止阀的出气口通过第一在线校验转换接头与第一压力表连接，第一截止阀的进气口通过第二在线校验转换接头与第二压力表连接。

负压动力单元进气口与气体换向器第一端相连，气体换向器第二端连接有限流装置，气体换向器第三端与气体缓冲器出气口相连。负压动力单元出气口与第二截止阀的进气口相连，第二截止阀的出气口向外排出气体。

如图3所示，在线校验转换接头包括取压阀FA_d，取压阀FA_d进气口通过取压接口与管线连接，取压阀FA_d出气口通过仪表接口与压力表相连；取压阀FA_d出气口与校验阀FA_b进气口连接，校验阀FA_b出气口通过校验接口与标准压力表P_b连接。

本发明中，气体负压动力调节系统能够存在单个或者多个并联的负压动力单元，多个并联的负压动力单元的进气口汇合在一起与气体缓冲器相连，能根据实际需求开启单个或多个负压动力单元产生真空吸力。第一压力表接在第一截止阀的出气口，同时相当于接在真空泵进气口，用于监控真空泵进气口压力情况；第二压力表接在第一截止阀的进气口，当检测截止阀功能时，通过对比截止阀两端的第一压力表和第二压力表来判断截止阀的正常与否。在管线和压力表之间都接有在线校验转换接头，可以用来连接压力表和标准压力表，进行压力表的在线校验。

本发明中，开启取压阀，关闭校验阀时压力表与管线接通，可以使用压力表检测管线中的压力数值；关闭取压阀，开启校验阀后，压力表与管线断开，与标准压力表连接，可以用标准压力表对压力表进行校验。

本发明中，气体换向器存在两种连接方式，一种是将气体缓冲器出气口与负压动力单元进气口连通，另一种是将限流装置与负压动力单元进气口连通，通过两种方式的切换可以决定与气体换向器连接的负压动力单元是否连接进入整个气体负压动力调节系统。

本发明中的第二截止阀开启时不产生作用，当关闭时能够断开与第二截止阀连接的负压动力单元和其他负压动力单元的连接关系，配合气体换向器一起将负压动力单元孤立出来。

一种带故障诊断功能的气体负压动力调节系统的诊断方法，包括：

S1、压力表示值误差校验，通过则进入S2，不通过则表明压力表故障；

S2、气体换向器功能测试，通过则进入S3，不通过则表明气体换向器故障；

S3、截止阀功能测试，通过则进入S4，不通过则表明截止阀故障；

S4、真空泵能力测试，通过则进入S5，不通过则表明真空泵故障；

S5、完成气体负压动力调节系统的故障诊断，正常使用系统。

压力表示值误差校验包括以下步骤：

S11、连接被检压力表和标准压力表形成闭合系统；

S12、选择校验点，读取并记录标准压力表和被检压力表的示值；

S13、选择不同的校验点，重复S12，完成所有校验点的校验；

S14、当被检压力表的所有示值在误差范围内，则进入S2，当被检压力表存在某校验点示值超过误差范围，则进入S15；

S15、对被检压力表进行调整、维修或更换，完成后返回S11。

气体换向器功能测试包括以下步骤：

S21、气体换向器连通限流装置和负压动力单元，开启负压动力单元的真空泵和截止阀；

S22、气体换向器换向连通气体缓冲器和负压动力单元，测试气体缓冲器内的压力值；

S23、当气体缓冲器内的压力值下降时，则进入S3；当出现其余情况则进入S24；

S24、对气体换向器进行维修或更换，完成后返回S21。

截止阀功能测试包括以下步骤：

S31、截止阀关闭功能测试，关闭截止阀，开启与截止阀相连的真空泵，分别测试截止阀出气口和截止阀进气口的压力值；

S32、截止阀开启功能测试，在S31的基础上开启截止阀，分别测试截止阀出气口和截止阀进气口的压力值；

S33、当截止阀通过功能测试，则进入S4；当截止阀不通过功能测试，则进入S34；

S34、对截止阀进行维修或更换，完成后返回S31。

真空泵能力测试包括以下步骤：

S41、开启真空泵，开启与真空泵相连的截止阀；

S42、测试真空泵进气口的压力数值；

S43、比较测试得到的压力数值与真空泵额定工作压力，若两者接近则进入S5；若压力数值大于额定工作压力，则进入S44；

S44、重新确定泵的工况条件、对真空泵进行维修或更换，完成后返回S41。

本发明中，当气体负压动力调节系统上的某个部件出现故障时，可能会出现无法产生负压或负压效果不理想的问题，因此需要找出故障问题。系统部件的典型故障问题有：压力表示值不准；换向器故障；截止阀无法开启或关闭，或开启、关闭不完全；泵能力不足或损坏等。因此需要根据这些会导致气体负压动力调节系统工作不理想的因素设计具体的诊断方法，从而能快速找到故障问题。

本发明的诊断方法中，对压力表的校验是整个诊断方法的基础，对其余系统部件的诊断都需要使用压力表示数作为依据，因此需要首先对压力表进行校验，保证压力表示数的准确性。

本发明中对截止阀的诊断需要处于真空泵能力测试之前，因为真空泵的能力测试需要在截止阀能够正常工作的情况下进行，有问题的截止阀会极大地影响真空泵能力测试的结果。

本发明中对真空泵的能力测试处在整个诊断测试过程的最后，只有在压力表、气体换向器和截止阀都能够正常工作的情况下，才能准确的检测出真空泵的工作状态，泵的工况条件不满足要求或者泵本身出现故障问题都会使真空泵的能力达不到要求。

如图2所示，在本发明的实施例中，未进行特别说明的部件之间的连接都是通过管线进行连接的。流量设定模块上设置有流量监控仪表F₀，流量设定模块的出气口与气体缓冲器的进气口连接，气体缓冲器上通过在线校验转换接头T₀连接有压力表P₀。气体换向器H₁的c端、气体换向器H₂的c端、气体换向器H₃的c端和气体换向器H₄的c端连接在一起与气体缓冲器的出气口连接。气体换向器H₁的b端与限流装置X₁连接，气体换向器H₂的b端与限流装置X₂连接，气体换向器H₃的b端与限流装置X₃连接，气体换向器H₄的b端与限流装置X₄连接。气体换向器默认状态是a端与b端连通，限流装置主要是为了模拟真空泵的工况条件，其设计流量与对应的真空泵额定流量相同，限流装置通常采用孔板或限流喷嘴。

真空泵V₁、真空泵V₂、真空泵V₃和真空泵V₄采用并联方式设置。

真空泵V₁的出气口连接手动截止阀FA₁₂，真空泵V₁的进气口与自动截止阀FA₁₁的出气口连接。真空泵V₁的进气口通过在线校验转换接头T₁₁连接压力表P₁₁，用于测量真空泵V₁运转时的进气压力。自动截止阀FA₁₁的进气口通过在线校验转换接头T₁₂连接压力表P₁₂，用于测量自动截止阀FA₁₁前气体压力。自动截止阀FA₁₁用于切断或接通真空泵V₁与气体缓冲器的连接，默认为处于常闭状态。自动截止阀FA₁₁的进气口与气体换向装置H₁的a端连接。

真空泵V₂的出气口连接手动截止阀FA₂₂，真空泵V₂的进气口与自动截止阀FA₂₁的出气口连接。真空泵V₂的进气口通过在线校验转换接头T₂₁连接压力表P₂₁，用于测量真空泵V₂运转时的进气压力。自动截止阀FA₂₁的进气口通过在线校验转换接头T₂₂连接压力表P₂₂，用于测量自动截止阀FA₂₁前气体压力。自动截止阀FA₂₁用于切断或接通真空泵V₂与气体缓冲器的连接，默认为处于常闭状态。自动截止阀FA₂₁的进气口与气体换向装置H₂的a端连接。

真空泵V₃的出气口连接手动截止阀FA₃₂，真空泵V₃的进气口与自动截止阀FA₃₁的出气口连接。真空泵V₃的进气口通过在线校验转换接头T₃₁连接压力表P₃₁，用于测量真空泵V₃运转时的进气压力。自动截止阀FA₃₁的进气口通过在线校验转换接头T₃₂连接压力表P₃₂，用于测量自动截止阀FA₃₁前气体压力。自动截止阀FA₃₁用于切断或接通真空泵V₃与气体缓冲器的连接，默认为处于常闭状态。自动截止阀FA₃₁的进气口与气体换向装置H₃的a端连接。

真空泵V₄的出气口连接手动截止阀FA₄₂，真空泵V₄的进气口与自动截止阀FA₄₁的出气口连接。真空泵V₄的进气口通过在线校验转换接头T₄₁连接压力表P₄₁，用于测量真空泵V₄运转时的进气压力。自动截止阀FA₄₁的进气口通过在线校验转换接头T₄₂连接压力表P₄₂，用于测量自动截止阀FA₄₁前气体压力。自动截止阀FA₄₁用于切断或接通真空泵V₄与气体缓冲器的连接，默认为处于常闭状态。自动截止阀FA₄₁的进气口与气体换向装置H₄的a端连接。

手动截止阀FA₁₂、手动截止阀FA₂₂、手动截止阀FA₃₂和手动截止阀FA₄₂的出气口汇集在一起与外界连通。四个手动截止阀也可以分别与外界连通而不汇集到一起。

如图3所示，在线校验转换接头包括取压阀FA_d，取压阀FA_d进气口通过取压接口与管线连接，取压阀FA_d出气口通过仪表接口与压力表相连；取压阀FA_d出气口与校验阀FA_b进气口连接，校验阀FA_b出气口通过校验接口与标准压力表Pb连接。

本实施例的工作过程如下：初始状态时，四个自动截止阀FA₁₁至FA₄₁保持关闭；四个手动截止阀FA₁₂至FA₄₂保持开启；在线校验转换接头取压阀FA_d开启，校验阀FA_b关闭；四个气体换向器H₁至H₄的a端与b端保持连通。

首先利用流量设定模块进行流量设定；再根据设定流量确定所需系统压力；根据真空泵的额定工作能力，选择所需真空泵或其组合，逐台开启。以真空泵V₁为例，开启真空泵V₁的同时，对应的自动截止阀FA₁₁也同步开启，气体换向器H₁由b端切换至c端，系统产生真空吸力，气流经流量设定模块、气体缓冲器、气体换向器H₁、自动截止阀FA₁₁、已开启的真空泵V₁、手动截止阀FA₁₂后排出到外部空间。其余真空泵V₂、真空泵V₃和真空泵V₄过程与真空泵V₁相同。当有多台真空泵进行工作时，各处的气流在手动截止阀出气口汇集后一起排出到外部空间。工作过程中通过压力表P₀、压力表P₁₁至P₄₁和压力表P₁₂至P₄₂监控系统压力，通过流量监控仪表F₀监控系统流量。

如图4所示是本实施例故障诊断的流程图，当负压动力调节系统上的某个部件出现故障时，可能会出现无法产生负压或负压效果不理想的问题。系统部件的典型故障问题有：压力表示值不准；换向器故障；截止阀无法开启或关闭，或开启、关闭不完全；泵能力不足或损坏等。因此需要对这些故障问题进行测试，在一次测试完所有故障问题并解决故障问题后可以正常使用负压动力调节系统。

首先进行压力表示值误差校验，以校验压力表P₁₁的示值误差为例，压力表P₁₁为被检压力表。首先关闭在线校验转换接头T₁₁上的取压阀FA_d，在校验接口上连接标准压力表P_b；再打开校验阀FA_b，此时压力表P₁₁与负压动力调节系统断开连接，而与标准表P_b连接起来形成一个闭合系统。开始正式校验操作：根据校验点对闭合系统抽真空，待压力稳定后，读取并记录标准压力表P_b与压力表P₁₁的示数值；改变输入压力值，进行下一点校验，直到所有点校验完成；拆除标准压力表P_b，打开取压阀FA_d，关闭校验阀FA_b，压力表P₁₁恢复系统测量功能。当压力表P₁₁某校验点示值误差超过允许值时，需要对该校验点进行机械或数字调整后才可使用，必要时需对压力表进行维修或者更换，并重新进行压力表示值误差校验。其余压力表的校验方式与压力表P₁₁相同，可逐台或对有疑问的压力表进行校验，以确保系统上的压力表功能正常，示值准确。

完成压力表示值误差校验后，进行气体换向器功能测试，以测试气体换向器H₁功能为例，先使气体换向器H₁的a与b端相通。开启真空泵V₁，对应截止阀FA₁₁同步打开，此时气流通过b端的限流装置被吸入泵内；操作气体换向器H₁，使其a端与c端相通，此时b端的限流装置前不再有气体吸入，气体缓冲器内的压力开始下降，即压力表P₀示数下降。由此可以表明气体换向器H₁功能正常；若压力表P₀示数不下降或下降幅度极为缓慢则说明气体换向器H₁可能存在故障。对发生故障的气体换向器需要进行维修或者更换，并重新进行气体换向器功能测试。其余气体换向器的测试方式与气体换向器H₁相同，可逐台或对有疑问的气体换向器功能进行测试。

完成气体换向器功能测试后，进行截止阀功能测试，以测试自动截止阀FA₁₁功能为例，对其它自动截止阀或者手动截止阀的测试与自动截止阀FA₁₁相同。首先测试自动截止阀的关闭功能，开启真空泵V₁。先保持截止阀FA₁₁关闭，观察压力表P₁₁和压力表P₁₂的示数。若压力表P₁₁示数迅速降低、压力表P₁₂示数保持不变，则表明截止阀FA₁₁关闭功能正常；若压力表P₁₂示数也随即下降，则表明截止阀FA₁₁无法关闭或关闭不严。在测试自动截止阀的关闭功能的基础上，进行开启功能的测试。开启截止阀FA₁₁，气体换向器H₁的a端与b端相通，此时有气流通过b端的限流装置被吸入泵内，观察到压力表P₁₁示数迅速上升，压力表P₁₂示数迅速下降。稳定后若两表示数基本接近，则表明截止阀开启功能正常；若压力表P₁₁示数远小于压力表P₁₂示数，则证明截止阀可能无法开启或开启不完全。对发生故障的截止阀需要进行维修或者更换，并重新进行截止阀功能测试。手动截止阀还需要进行以下测试步骤：以测试手动截止阀FA₁₂功能为例，在测试自动截止阀FA₁₁开启功能的基础上，手动缓慢关闭截止阀FA₁₂，观察压力表P₁₁和压力表P₁₂的示数不断上升直至接近大气压，则表明截止阀FA₁₂关闭功能正常；否则表明截止阀FA₁₂无法关闭或关闭不严，需要对手动截止阀FA₁₂进行维修或更换，并重新进行截止阀功能测试。

完成截止阀功能测试后，进行真空泵能力测试，以测试真空泵V₁能力为例，在确定真空泵V₁所对应的截止阀、气体换向器和压力表都正常的前提下，开启真空泵V₁，操作自动截止阀FA₁₁开启，气体换向器H₁的a与b端相通。由于b端事先连接了适合真空泵V₁的限流装置，因此待系统稳定后，若压力表P₁₁的示数接近真空泵V₁的额定工作压力，则表明真空泵V₁能力正常；否则表明真空泵V₁能力达不到要求，需要进一步排查原因，例如真空泵的工况条件不满足要求或真空泵本身出现故障。对发生故障的真空泵需要进行维修或者更换，并重新进行真空泵能力测试。其余真空泵的测试方式与真空泵V₁相同，可逐台或对有疑问的真空泵能力进行测试。完成真空泵能力测试后就完成了整个诊断过程，可以使用系统工作。

当某一台真空泵发生故障需要进行更换时，以真空泵V₁为例，当真空泵V₁有故障。此时可将自动截止阀FA₁₁关闭，手动截止阀FA₁₂关闭，气体换向器H₁的a端与b端相通，相当于将真空泵V₁与整个负压动力调节系统暂时脱离。脱离后的真空泵V₁可以进行维修或更换操作，不影响其余真空泵的正常使用，系统在一定压力范围内仍能正常工作。真空泵V₂、真空泵V₃和真空泵V₄的更换方式与真空泵V₁相同。

上述实施例是对本发明的进一步阐述和说明，以便于理解，并不是对本发明的任何限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。