麦氏真空计水银防倒灌保护装置的研制及应用

摘 要：麦氏真空计以其使用方便、精度高、读数准等优点，被广泛应用到变电站设备安装（如六氟化硫组合电器安装、SF6断路器安装、主变压器安装）的真空度测量中。但是，在使用过程中，由于其结构上的特殊性，在读取数据时，如果因真空泵突然停止或操作不当，真空计内的水银有可能被负压吸入设备内部，发生倒灌（吸），导致严重的设备事故。本文就此问题介绍一种简便而实用的保护装置，在抽真空配合麦氏真空计的使用，能有效地防止水银倒灌（吸）至设备内部，确保施工的质量及安全。

关键词：麦氏真空计 抽真空 水银倒灌（吸）

中图分类号：TB772 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（a）-0115-02

在变电站的设备安装中，如SF6封闭式组合电器（GIS、HGIS）、变压器、SF6断路器等，都需要有对设备或气室进行抽真空的工序，并按设备厂家要求，将气压抽至一定的真空度。在抽真空过程，为检测设备抽真空的效果，需要利用专用的气压测量工具，以测量设备（气室）的真空度。

目前测量设备（气室）的真空度广泛应用的麦氏真空计使用方便、读数准、可靠性高，其测量的载体是水银柱，根据理想等温压缩的波义耳—— 马略特定律设计而成的。它通过载体水银柱显示的高度，折算出对应的气体压强值，从而得出真空度。测量时将压力计缓慢旋转至直立状，然后轻微调节压力计的倾斜度，使右侧玻璃毛细管（比较开管）内的水银柱升至“0”刻度，对照刻度板，中间玻璃毛细管（测量闭管）内水银柱所处的刻度数值即为测得的真空度。

在结构上，麦氏真空计主要构造包括外壳、毛细玻璃管、刻度尺、测量接管。测量接管与玻璃毛细管是直接连通的，所以在使用其进行测量前，应先将接管向上拎起，以防止运输过程中玻璃管里的水银珠滑入气管中。而抽真空时，使用麦氏真空计测量的传统方法，是把测量接管是直接连至气室。在使用过程中，可能出现的情况是，施工人员将压力计旋转至直立状时，发生误操作，导致水银流出接管，在气压差的作用下被倒灌至设备或气室内；在施工现场，因施工电源不稳定，发生真空泵突然停止时有发生，也会发生水银被倒灌至设备或气室内的现象。因为水银属性为金属性液态物质，发生倒灌时可能会发散至设备内气室的各个角落，清理清除相当困难，甚至有些部分或部位不可能清理清除干净，若残留在设备内部，对设备运行造成严重影响，因附在设备内部的水银带电运行时会发生闪络、局部放电引发设备事故。同时对于倒灌至设备内的水银，在现场条件所限或内部元件多或结构复杂，往往难以确保清理干净，甚至无法清理干净，严重时还需返厂解体检修，甚至可能也因此而报废，在220 kV某变电站的GIS设备安装过程中就曾抽真空工序时发生过倒灌事故，现场无法清理，需返厂解体检修的事件。

发生水银倒灌至设备内部，是件非常严重的事情，所以在使用麦氏真空计时要特别注意使用操作方法和注意事项，做到万无一失。为了避免事故的发生，降低作业风险，根据麦氏真空计结构特点及其的使用操作方法，结合现场实际情况，本文介绍一种简便而实用的保护装置，在抽真空使用麦氏真空计时，能有效地防止水银倒灌至设备内部的事件发生，确保施工的质量及安全。

1 麦氏真空计水银防倒灌保护装置结构原理

水银防倒灌保护装置由一个耐真空容器及两根接管组成，见图2示意。耐真空的容器在施工现场可利用无缝钢管或镀锌钢管（DN100或DN150，长度250～300 mm即可）加钢板（厚度δ=2～3mm）制作而成，顶盖通过螺接的方式对容器封顶，上部盖配装与真空计、真空泵匹配的连管，下部盖配置可拧开的密封螺栓孔，为提高容器的密封性，安装顶盖时，先垫上专用密封胶垫。容器上的两条接管，一条接管与水银真空计测量管连接，另一条接管与真空泵连管连接，使用铜管制作而成，耐真空容器的两条接管插入容器的的深度是有考究，要求与麦氏真空计相连的接管需插入容器的三分之二左右，与真空泵相连的接管插入容器1～2 cm左右即可，这两条接管与容器封盖在制作时通过焊接的方式集成在一起。在其气管的接口处都涂上密封涂料，以更好地提高气密性。

加装在真空泵与水银真空计之间，水银倒灌保护装置上部两条接管伸入容器的深度不同，且相差较远，是保证万一发生水银流出时，水银也不会从一条接管被吸进另外一条接管，而由于与真空计连接的接管插入深度够深，水银比重大，水银首先掉进容器底部。除此之外，与真空泵（设备气室抽真空连管）相连的接管只插入容器少许，这样的好处是即使在使用过程中，容器因碰撞发生倾斜，但由于接管口离瓶底较远，水银流至接管口的可能性会大大降低，减少了作业风险。

2 麦氏真空计水银防倒灌保护装置应用

虽然防倒灌的保护装置构造简单，但是相当实用，而且非常适用于施工现场的加工使用。相比于麦氏真空计传统的使用方法，这样在水银防倒灌保护装置的配合使用下，测量会更显得安全、可靠。传统的使用方法是将麦氏真空计的接管直接连至真空泵（如图3），当需要打开阀门利用真空计进行读数时，若发生误操作，水银流出至接管，由于真空泵继续抽真空的作用，使气压点P1、P2形成气压差，让P1>P2，从而水银受气压力的作用快速地被倒灌至设备的内部。

但加装了保护装置后问题就得到了解决。在麦氏真空计和真空泵之间安装了一个容器，并利用两条接管分别接至麦氏真空计及真空泵（如图4）。抽真空时，当需要打开阀门利用真空计进行读数时，即使发生误操作，水银流出至接管，由于水银比重大，其首先会掉入容器，而不会被吸至与真空泵连接的气管上，所以气压点始终是P1=P2，没有气压差的作用，水银就不会被真空吸入设备内部，导致设备损坏，甚至报废，确保安装设备的安全。

水银防倒灌保护装置安装固定在真空泵上，配合麦氏真空计一起使用。安装固定时，应注意保护装置的垂直度，安装的位置应选择不容易受碰撞的地方，并用螺栓固定或绑扎的方式将其固定好，避免在使用过程中因碰撞而发生倾斜，导致水银倒流至气室内，引至事故发生。

在实际的抽真空工序上，还需要有阀门的配合使用。真空泵上的气室阀门连接设备气室及真空泵。真空测量阀门连接真空测量装置及真空泵，气室阀门与真空测量阀门是串联的。现场实际应用示意见图5。

需要对真空度的进行测量时，先关气室阀门，打开真空测量阀门，对水银防倒灌保护装置及真空计进行抽真空，为检查、确认容器的密封性能，可先利用真空计对容器的真空度进行测量。确认无误后，打开气室阀门，利用麦氏真空计对气室进行测量，测量完成后，将真空计放平，关掉真空计阀门。

3 水银防倒灌保护装置的使用效果

水银防倒灌保护装置有效地解决了使用麦氏真空计因操作失误可能带来的水银倒灌的现象，避免从此带来的施工事故或设备事故，经多个工程的实际应用，效果明显，具有制作材料简单，制作容易，操作简单，使用方便等的特点。是一个投入少，效果明显的装置，曾很值得推广使用。

4 结语

麦氏真空计现广泛应用于电气设备抽真空工序中，使用时因真空泵突然停止或操作不当，存在水银会被倒灌至设备内部的问题一直困扰着电气设备抽真空工序。通过本文介绍在在麦氏真空计上加装一个水银倒灌保护装置能有效地解决这个技术难题，降低了作业风险，确保了施工质量。