麥氏真空計水銀防倒灌保護裝置的研制及應用

摘 要：麥氏真空計以其使用方便、精度高、讀數準等優點，被廣泛應用到變電站設備安裝（如六氟化硫組合電器安裝、SF6斷路器安裝、主變壓器安裝）的真空度測量中。但是，在使用過程中，由于其結構上的特殊性，在讀取數據時，如果因真空泵突然停止或操作不當，真空計內的水銀有可能被負壓吸入設備內部，發生倒灌（吸），導致嚴重的設備事故。本文就此問題介紹一種簡便而實用的保護裝置，在抽真空配合麥氏真空計的使用，能有效地防止水銀倒灌（吸）至設備內部，確保施工的質量及安全。

關鍵詞：麥氏真空計 抽真空 水銀倒灌（吸）

中圖分類號：TB772 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（a）-0115-02

在變電站的設備安裝中，如SF6封閉式組合電器（GIS、HGIS）、變壓器、SF6斷路器等，都需要有對設備或氣室進行抽真空的工序，并按設備廠家要求，將氣壓抽至一定的真空度。在抽真空過程，為檢測設備抽真空的效果，需要利用專用的氣壓測量工具，以測量設備（氣室）的真空度。

目前測量設備（氣室）的真空度廣泛應用的麥氏真空計使用方便、讀數準、可靠性高，其測量的載體是水銀柱，根據理想等溫壓縮的波義耳—— 馬略特定律設計而成的。它通過載體水銀柱顯示的高度，折算出對應的氣體壓強值，從而得出真空度。測量時將壓力計緩慢旋轉至直立狀，然后輕微調節壓力計的傾斜度，使右側玻璃毛細管（比較開管）內的水銀柱升至“0”刻度，對照刻度板，中間玻璃毛細管（測量閉管）內水銀柱所處的刻度數值即為測得的真空度。

在結構上，麥氏真空計主要構造包括外殼、毛細玻璃管、刻度尺、測量接管。測量接管與玻璃毛細管是直接連通的，所以在使用其進行測量前，應先將接管向上拎起，以防止運輸過程中玻璃管里的水銀珠滑入氣管中。而抽真空時，使用麥氏真空計測量的傳統方法，是把測量接管是直接連至氣室。在使用過程中，可能出現的情況是，施工人員將壓力計旋轉至直立狀時，發生誤操作，導致水銀流出接管，在氣壓差的作用下被倒灌至設備或氣室內；在施工現場，因施工電源不穩定，發生真空泵突然停止時有發生，也會發生水銀被倒灌至設備或氣室內的現象。因為水銀屬性為金屬性液態物質，發生倒灌時可能會發散至設備內氣室的各個角落，清理清除相當困難，甚至有些部分或部位不可能清理清除干凈，若殘留在設備內部，對設備運行造成嚴重影響，因附在設備內部的水銀帶電運行時會發生閃絡、局部放電引發設備事故。同時對于倒灌至設備內的水銀，在現場條件所限或內部元件多或結構復雜，往往難以確保清理干凈，甚至無法清理干凈，嚴重時還需返廠解體檢修，甚至可能也因此而報廢，在220 kV某變電站的GIS設備安裝過程中就曾抽真空工序時發生過倒灌事故，現場無法清理，需返廠解體檢修的事件。

發生水銀倒灌至設備內部，是件非常嚴重的事情，所以在使用麥氏真空計時要特別注意使用操作方法和注意事項，做到萬無一失。為了避免事故的發生，降低作業風險，根據麥氏真空計結構特點及其的使用操作方法，結合現場實際情況，本文介紹一種簡便而實用的保護裝置，在抽真空使用麥氏真空計時，能有效地防止水銀倒灌至設備內部的事件發生，確保施工的質量及安全。

1 麥氏真空計水銀防倒灌保護裝置結構原理

水銀防倒灌保護裝置由一個耐真空容器及兩根接管組成，見圖2示意。耐真空的容器在施工現場可利用無縫鋼管或鍍鋅鋼管（DN100或DN150，長度250～300 mm即可）加鋼板（厚度δ=2～3mm）制作而成，頂蓋通過螺接的方式對容器封頂，上部蓋配裝與真空計、真空泵匹配的連管，下部蓋配置可擰開的密封螺栓孔，為提高容器的密封性，安裝頂蓋時，先墊上專用密封膠墊。容器上的兩條接管，一條接管與水銀真空計測量管連接，另一條接管與真空泵連管連接，使用銅管制作而成，耐真空容器的兩條接管插入容器的的深度是有考究，要求與麥氏真空計相連的接管需插入容器的三分之二左右，與真空泵相連的接管插入容器1～2 cm左右即可，這兩條接管與容器封蓋在制作時通過焊接的方式集成在一起。在其氣管的接口處都涂上密封涂料，以更好地提高氣密性。

加裝在真空泵與水銀真空計之間，水銀倒灌保護裝置上部兩條接管伸入容器的深度不同，且相差較遠，是保證萬一發生水銀流出時，水銀也不會從一條接管被吸進另外一條接管，而由于與真空計連接的接管插入深度夠深，水銀比重大，水銀首先掉進容器底部。除此之外，與真空泵（設備氣室抽真空連管）相連的接管只插入容器少許，這樣的好處是即使在使用過程中，容器因碰撞發生傾斜，但由于接管口離瓶底較遠，水銀流至接管口的可能性會大大降低，減少了作業風險。

2 麥氏真空計水銀防倒灌保護裝置應用

雖然防倒灌的保護裝置構造簡單，但是相當實用，而且非常適用于施工現場的加工使用。相比于麥氏真空計傳統的使用方法，這樣在水銀防倒灌保護裝置的配合使用下，測量會更顯得安全、可靠。傳統的使用方法是將麥氏真空計的接管直接連至真空泵（如圖3），當需要打開閥門利用真空計進行讀數時，若發生誤操作，水銀流出至接管，由于真空泵繼續抽真空的作用，使氣壓點P1、P2形成氣壓差，讓P1>P2，從而水銀受氣壓力的作用快速地被倒灌至設備的內部。

但加裝了保護裝置后問題就得到了解決。在麥氏真空計和真空泵之間安裝了一個容器，并利用兩條接管分別接至麥氏真空計及真空泵（如圖4）。抽真空時，當需要打開閥門利用真空計進行讀數時，即使發生誤操作，水銀流出至接管，由于水銀比重大，其首先會掉入容器，而不會被吸至與真空泵連接的氣管上，所以氣壓點始終是P1=P2，沒有氣壓差的作用，水銀就不會被真空吸入設備內部，導致設備損壞，甚至報廢，確保安裝設備的安全。

水銀防倒灌保護裝置安裝固定在真空泵上，配合麥氏真空計一起使用。安裝固定時，應注意保護裝置的垂直度，安裝的位置應選擇不容易受碰撞的地方，并用螺栓固定或綁扎的方式將其固定好，避免在使用過程中因碰撞而發生傾斜，導致水銀倒流至氣室內，引至事故發生。

在實際的抽真空工序上，還需要有閥門的配合使用。真空泵上的氣室閥門連接設備氣室及真空泵。真空測量閥門連接真空測量裝置及真空泵，氣室閥門與真空測量閥門是串聯的。現場實際應用示意見圖5。

需要對真空度的進行測量時，先關氣室閥門，打開真空測量閥門，對水銀防倒灌保護裝置及真空計進行抽真空，為檢查、確認容器的密封性能，可先利用真空計對容器的真空度進行測量。確認無誤后，打開氣室閥門，利用麥氏真空計對氣室進行測量，測量完成后，將真空計放平，關掉真空計閥門。

3 水銀防倒灌保護裝置的使用效果

水銀防倒灌保護裝置有效地解決了使用麥氏真空計因操作失誤可能帶來的水銀倒灌的現象，避免從此帶來的施工事故或設備事故，經多個工程的實際應用，效果明顯，具有制作材料簡單，制作容易，操作簡單，使用方便等的特點。是一個投入少，效果明顯的裝置，曾很值得推廣使用。

4 結語

麥氏真空計現廣泛應用于電氣設備抽真空工序中，使用時因真空泵突然停止或操作不當，存在水銀會被倒灌至設備內部的問題一直困擾著電氣設備抽真空工序。通過本文介紹在在麥氏真空計上加裝一個水銀倒灌保護裝置能有效地解決這個技術難題，降低了作業風險，確保了施工質量。