Способ наладки высоковольтного трансформатора анодного напряжения излучателя рентгеновского аппарата

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способу наладки высоковольтного трансформатора анодного напряжения излучателя рентгеновского аппарата, и может быть использовано в рентгеновских установках технической диагностики. Техническим результатом изобретения является повышение надежности в работе трансформатора, уменьшение времени и повышение качества очистки камеры в процессе ее герметизации. Очистку полости камеры проводят путем откачки из камеры примесей воздуха при температуре +70°С до величины вакуума 10^-4 мбар при наложении электрического или электромагнитного поля, после чего электрическое поле и температуру снимают, и очищенную полость камеры заполняют инертным газом под давлением 5...6 бар.

 

Изобретение относится к технологии неразрушающего контроля, в частности к способу наладки высоковольтного трансформатора анодного напряжения излучателя рентгеновского аппарата, и может быть использован в рентгеновских установках технической диагностики, например, при контроле толщины проката, качества сварных швов газо- и нефтепроводов, полотнищ и др., а так же медицинской диагностики, например, при флюорографическом исследовании.

Известны способы наладки высоковольтных трансформаторов анодного напряжения излучателя рентгеновских аппаратов, заключающиеся в выборе и изготовлении элементов трансформатора, сборке его элементов, в погружении трансформатора в очищенную масляную среду (трансформаторное масло) [Рентгенотехника. Справочник под ред. В.В.Клюева. М.: Машиностроение. 1992. С.248-249 - аналог].

Такие трансформаторы имеют выходное напряжение порядка 30 кВ и как правило не нуждаются в очистке их изоляционных материалов и среды, окружающей трансформатор. Эти слабо мощные трансформаторы обычно используются в аппаратах медицинской диагностики, а для целей контроля параметров техногенных объектов рентгеновскими методами, где требуются большие напряжения, они не пригодны.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому представляется способ наладки высоковольтного трансформатора анодного напряжения рентгеновской трубки, заключающийся в том, что подбирают материалы и изготавливают элементы трансформатора, выполняют их сборку, размещают собранный трансформатор в камеру, герметизируют полость камеры, осуществляют очистку полости камеры путем откачки газовых примесей воздуха до величины вакуума 10^-4 мбар и испарения влаги при температуре +70°С и заполняют полость камеры инертным газом типа SF₆ (элегаз) под давлением 5...6 бар [SITE-X X-RAY GENERATORS AND CONTROL UNITS. MAINTENANCE HANDBOOK фирмы Industrial Control Machines S.A. - прототип].

Этот трансформатор предназначен для технической диагностики, поэтому его выходное напряжение может достигать величины 500 кВ и более в зависимости от структуры материала и толщины контроля. Откачку примесей воздуха из герметичной камеры и осушение камеры от влаги осуществляют выкуумным насосом в термокамере и преследуют своей целью устранение примесей газов (углеводороды, углекислые включения, кислород и др.), попавших в изоляционные материалы, зазоры высоковольтного трансформатора при его монтаже. Эти инородные примеси и включения понижают изоляционные свойства элементов трансформатора и окружающей его среды в камере и могут спровоцировать электрический пробой трансформатора до напряжений, не превышающих 100...150 кВ, в то время как рабочее напряжение трансформатора промышленного (техногенного) назначения иногда необходимо поднимать до 300...500 кВ и более. Используемая технология очистки окружающей среды полости при изготовлении и наладке трансформатора путем откачки пузырьков воздуха и удаления влаги из камеры длительна во времени (48...72) ч, не считая времени, затрачиваемого на финишную очистку трансформатора в составе рентгеновского аппарата, и требует больших энергозатрат. Большая длительность очистки не дает гарантии того, что режимы способа наладки будут достаточными для обеспечения надежности конструкции каждого из налаживаемых трансформаторов, поскольку элементы их конструкций подобрать или выполнить с идентичными электрическими и диэлектрическими характеристиками затруднительно.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в способе наладки высоковольтного трансформатора анодного напряжения излучателя рентгеновского аппарата, заключающемся в подборе материалов и изготовлении элементов трансформатора, в сборке трансформатора, размещении его в камере, в герметизации камеры, осуществлении очистки ее полости путем откачки из камеры примесей воздуха до величины вакуума 10^-4 мбар и осушении камеры от влаги при температуре +70°С и заполнении очищенной полости инертным газом под давлением 5...6 бар, при этом между операциями очистки камеры и заполнения ее полости инертным газом, введена операция ионизации газовой среды камеры электрическим полем, а откачку примесей из камеры осуществляют ионную, после чего электрическое поле и температуру снимают.

Техническим результатом изобретения является уменьшение времени и повышение качества очистки при наладке высоковольтных трансформаторов анодного напряжения излучателя, за счет того, что газовую среду полости камеры, в которой размещен трансформатор, ионизируют, затем осуществляют откачку ионов, насыщенных примесями и инородными микровключениями, методом ионной откачки, что в целом повышает надежность трансформатора и увеличивает его эксплуатационный ресурс.

Физику процесса очистки и осушения полости камеры можно пояснить следующим образом. Ионизацию газовой среды в полости герметичной камеры можно осуществить как электромагнитным, так и электрическим полем (в нашем случае выбран последний как частный случай электромагнитного), которое прикладывают с противоположных сторон камеры, например, через изоляторы. Согласно теории М. Фарадея напряженность поля ионизирует газовую среду, а ионизация обеспечивает превращение молекул и атомов газообразной среды в положительные ионы (катионы) и отрицательные ионы (анионы), которые являются сорбентами для примесей и инородных микровключений, которые так же электролизуются при наложении на них электрического поля. Повышение температуры среды камеры в техническом решении до +70°С обусловлено предельно-допустимым ограничением нагревания элементов трансформатора и окружающей его среды, величина которой обеспечивает не только осушение среды от влаги, но и увеличивает интенсивность адсорбции ионами примесей из газовой среды. Причем ионы квази быстро адсорбируют (притягивают к себе) заряженные газовые примеси и твердые микроэлементы, находящиеся в среде. Скорость перемещения ионов в среде и адсорбции зависит от величины приложенного напряжения ионизации, значение которого должно быть не менее, чем на порядок-полтора меньше напряжения, подаваемого на первичную обмотку трансформатора, что позволяет осуществлять очистку газовой среды, окружающей трансформатор как в статике (в покое), так и динамике (т.е. при работе трансформатора). Насыщенные примесями ионы откачивают (либо нейтрализуют, либо поглощают). Ионная откачка [«Советский энциклопедический словарь». Научно-редакционный Совет под рук. А.М.Прохорова. - М.: «Советская энциклопедия». 1980] продолжается до момента достижения в полости камеры вакуума величиной 10^-4 мбар, что гарантирует чистоту полости камеры (см. прототип), затем напряженность поля в полости камеры снимают и заполняют ее инертным газом, например, элегазом типа SF₆, до величины давления порядка 5...6 бар, которое несколько падает при снятии температуры в полости камеры до нормальной. Повышенное давление среды в камере так же способствует снижению опасности пробоя трансформатора.

Работа способа.

Подбирают комплектующие материалы со свойствами, обеспечивающими их долгосрочную электро- и теплостойкость при работе в динамических условиях, изготавливают отдельные элементы трансформатора, из которых собирают его конструкцию. Изготовленный трансформатор размещают в камере и герметизируют ее полость. Затем нагревают среду полости камеры до температуры +70°С для удаления влаги и параллельно с этой операцией среду ионизируют электрическим полем, делящим молекулы и атомы газа на заряженные ионы, притягивающие к себе так же зарядившиеся примеси и микрочастицы. Процесс адсорбции примесей ионами кратковременен, полное время которой длится не более минуты. Полная адсорбция примесей из среды камеры достигается при разряжении среды, достигнув, например, величины 10^-2 мбар. При увеличении вакуума до величины 10^-4 мбар обеспечивается гарантия очистки камеры.

Одновременно с этой процедурой осуществляют осушение среды камеры от влаги путем повышения в камере температуры до +70°С. Последними операциями способа являются снятие электрической напряженности со среды, находящейся в камере, и заполнение ее полости инертным газом, нагнетаемым под давлением величиной 5...6 бар. Признаком повышенной надежности трансформатора является критерий соблюдения режима технологических операций, обоснованный статистическими данными, обеспечивающими заданный эксплуатационный ресурс трансформатора.

Техническим результатом изобретения является уменьшение времени и повышение качества очистки при наладке высоковольтных трансформаторов анодного напряжения излучателя, за счет того, что газовую среду полости камеры, в которой размещен трансформатор, ионизируют, затем осуществляют удаление ионов, насыщенных примесями и инородными микровключениями, методом ионной откачки, что в целом повышает надежность трансформатора и увеличивает его эксплуатационный ресурс.

Способ наладки высоковольтного трансформатора анодного напряжения излучателя рентгеновского аппарата, включающий сборку трансформатора, размещение его в камере и герметизацию полости камеры путем откачки из камеры газовой среды, содержащей примеси воздуха с инородными включениями, при температуре +70°С, до величины вакуума 10^-4 мбар, с последующим заполнением полости камеры инертным газом под давлением 5-6 бар, отличающийся тем, что герметизацию полости камеры проводят при ионизации газовой среды электромагнитным или электрическим полем, которое прикладывают с противоположных сторон камеры, а перед заполнением полости камеры инертным газом электрическое поле и температуру снимают.