[发明专利]长管道内部等离子体密度实时监测系统及其应用方法

说明书

长管道内部等离子体密度实时监测系统及其应用方法，本发明为了解决现有长管道内部镀膜时等离子体密度难以检测的问题。本发明长管道内部等离子体密度实时监测系统中在减震平台的台面左右两侧设置有支座，导轨上滑动连接有三个移动架，三个移动架上分别设置有长焦距透镜、短焦距透镜和光谱探头，导轨上固定连接有固定支架，可伸缩暗室设置在固定支架上，长焦距透镜、短焦距透镜和探头位于可伸缩暗室内部，可伸缩暗室的敞口端与镀膜管道对接，可伸缩暗室的另一端封闭，探头通过连接线与光谱分析仪相连。本发明能适合长度较长的管道内放电等离子体监测，实时的自动监控管道内任意位置等离子体密度，并绘制出管道内等离子体光谱强度的分布。

技术领域

本发明属于管道内部镀膜领域，具体涉及一种长管道内部等离子体密度实时监测系统及其应用方法。

背景技术

金属管道广泛应用于工业传输系统中，例如，石油化工工业、海洋工程，供水、污水处理等工业领域。但由于管道内长期输运具有腐蚀性和磨损行的物质，对管道内壁的腐蚀和磨损较大，导致生产制造的成本增加，并且可能造成生产事故。为了解决这个问题，现有一般采用电镀，喷镀，涂漆与聚合物，等离子体涂层技术对管道内壁进行表面涂层沉积。其中，由于DLC(类金刚石)涂层具有高硬度、低摩擦力、电绝缘、化学惰性、生物兼容性、低摩擦系数和耐磨性的独特性能。DLC涂层作为保护屏障，能够保护管道免受腐蚀性介质的冲击。所以采用射频电源和脉冲电源等方法结合等离子体涂层技术在管道内壁沉积DLC膜层得到了广泛的应用。

目前采用等离子体技术在管道内壁进行镀膜，还面临着很多问题，例如，现在研究主要制备的是短管道(20cm-100cm)，短管道内壁镀膜的均匀性和等离子体密度检测可以应用朗缪尔探针诊断测量，但是探针进入管道后就会对管道内部膜层沉积造成不良善的影响。当管道长度较长时(大于2m)，探针无法伸入测量，管道内部镀膜时等离子体密度就无法实时检测，造成工艺人员无法控制管道内镀膜的质量。另外，管道内部随着镀膜时间的增长，管内壁导电性能下降，放电不稳定，导致等离子体密度分布不均匀，需要实时监测调控。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有长管道内部镀膜时等离子体密度难以检测的问题，而提供一种长管道内部等离子体密度实时监测系统及其应用方法。

本发明长管道内部等离子体密度实时监测系统包括可伸缩暗室、长焦距透镜、短焦距透镜、光谱分析仪、光谱探头、导轨、固定支架、移动架、支座和减震平台，在减震平台的台面左右两侧设置有支座，导轨固定设置在支座上，导轨上滑动连接有三个移动架，三个移动架上分别设置有长焦距透镜、短焦距透镜和光谱探头，移动架的支杆采用机械升降或者电动升降，导轨上固定连接有固定支架，可伸缩暗室设置在固定支架上，长焦距透镜、短焦距透镜和探头位于可伸缩暗室内部，可伸缩暗室的敞口端与镀膜管道对接，可伸缩暗室的另一端封闭，探头通过连接线与光谱分析仪相连。

本发明应用长管道内部等离子体密度实时监测系统进行等离子体密度检测的方法按照以下步骤实现：

一、将管道镀膜设备安装在镀膜管道的两端，可伸缩暗室一端固定安装在管道镀膜设备的观察窗一侧，可伸缩暗室另一端设置在固定支架上，可伸缩暗室的外部罩设遮光布；

二、根据镀膜设备观察窗的水平高度，调整减震平台的台面高度，再调节移动架的高度，使得长焦距透镜和短焦距透镜的中心与镀膜管道到观察窗保持同轴关系；

三、在导轨上滑动移动架的位置，使镀膜管道内部的辉光在光谱探头上成像；

四、通过电动伺服控制系统实时移动减震平台，根据镀膜管道的长度设定引动的距离，使长焦距透镜和短焦距透镜采集镀膜管道中不同位置的光谱；

五、根据采集得到的光谱通过光谱分析仪的分析，绘制光谱强度曲线图，从而完成长管道内部等离子体密度的检测。

本发明长管道内部等离子体密度实时监测系统与现有装置和技术相比，包括以下优点和突出性的技术效果：