本标准规定了涡轮分子泵性能参数的测量方法，它适用于所有规格和 所有型式的涡轮分子泵。 GB/T 7774-2007 真空技术 涡轮分子泵性能参数的测量 GB/T7774-2007 标准下载解压密码：www.bzxz.net

ICS23.160
中华人民共和国国家标准
GB/T77742007/IS05302:2003
代替GB/T7774—1987
真空技术
涡轮分子泵性能参数的测量
Vacuum technologyTurbomolecular pumps-Measurement of performance characteristics(ISO5302:2003,IDT)
2007-12-02发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2008-06-01实施
GB/T7774—2007/IS053022003
涡轮分子泵性能参数的测量》（英文版）。本标准等同采用IS05302：2003《真空技术为便于使用，本标准还做了下列编辑性修改：“本国际标准”一词改为“本标准”；“本文”一词改为“本标准”；“引用文件”一词改为“规范性引用文件”；删除ISO5302：2003的前言。
本标准代替GB/T7774一1987《涡轮分子泵性能测试方法》。本标准附录A为资料性附录。
本标准由中国机械工业联合会提出。本标准由全国真空技术标准化技术委员会（SAC/TC18)归口。本标准起草单位：北京中科科仪技术发展有限责任公司、成都南光机器有限公司、沈阳真空技术研究所。
本标准主要起草人：邹蒙、李奇志、孟祥菊、张勤德、王斌、李剑辉、范林东、李春影。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：-GB/T7774—1987。
1范围
GB/T7774--2007/IS053022003
真空技术涡轮分子泵性能参数的测量本标准规定了涡轮分子泵性能参数的测量方法，它适用于所有规格和所有型式的涡轮分子泵。包括：
带机械或磁轴承的；
b）带或不带附加牵引级的。
注：由于涡轮分子泵需要前级泵支持，下列曲线将作为对体积流率-入口压力的曲线补充，以完全确定其性能：—流量曲线；
一压缩比曲线；
—人口压力变化曲线。
包括全部有关区域和各种气体。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。ISO3529-2真空技术词汇第2部分：真空泵及相关术语3术语和定义
ISO3529-2确立的以及下列术语和定义适用于本标准。3.1
hcriticalbackingpressure
临界前级压力
当泵仍能保持其压缩比P./p≥2，且清洁气流流通时的最高前级压力P。注：力,是人口处(高)真空压力。3.2
maximum throughput
最大流量
泵能连续抽气而不损伤或毁坏的最高气体负荷，单位为帕升每秒(Pa·L/s)[毫巴升每秒(mbar·L/s)]。注；这个极限参数取决于泵的设计，大多数情况下，这个参数以泵规定位置的最高温度来给出。Q值取决于被抽气体、所使用的前级泵以及冷却条件等。3.3
volumeflowrate
体积流率
在理想条件下，单位时间从测试罩流过泵入口的气体体积。注1：出于实际测量的原因，泵对给定气体的体积流率通常约定为等于该气体的流量与给定点的平衡压力之商，体积流率采用的单位为立方米每秒(m/s)或升每秒(L/s)。注2：有时用术语“抽速”和符号“s”来代替体积流率。3.4
ultimatepressure
极限压力
测试罩中逐渐趋近的压力值。
GB/T7774-—2007/IS05302:2003注1：它是泵能获得的最低压力。注2：建议制造厂的说明书不要给出极限压力值。本标准中也不给出极限压力的测量程序。但是如果制造厂列出了极限压力，那就应当说明完成测量的工作条件。3.5
最低工作压力
minimumoperafionalpressure
烘烤48h后，在测试罩中获得的压力。3.6
压缩比
compression ratio
涡轮分子泵前级压力p与其入口压力p,之比。Kf =p2/p
注：为了得到给定气体的零流量压缩比K。，则该气体在出口管中分压力至少为P的90%。3.7
maximum working pressure
最离工作压力
涡轮分子泵和驱动装置不发生损坏的条件下所能承受的泵人口最高压力。4符号和缩略语
Kef.a,Kef.b
孔直径
测试罩名义直径
真空泵压缩比
压缩比的特定值
零流量压缩比
孔壁厚度
气体克分子质量
人口最低工作压力
入口（高）真空压力
人口最高工作压力
前级管路真空压力
压力特定值
临界前级压力
真空泵流量
泄漏气载
测试气载
最大流量
流量特定值
理想气体常数
体积流率
m* /s(=10\L/s)
kg/mol
Pa(或mbar)
Pa(或mbar)
Pa(或mbar)
Pa(或mbar)
Pa(或mbar)bzxz.net
Pa(或mbar)
Pa·L/s(或mbar·L/s)
Pa·L/s(或mbar·L/s)
Pa·L/s(或 mbar·L/s)
Pa·L/s(或mbar·L/s)
Pa·L/s(或 mbar·L/s)
N? m/mol · K
5测量体积流率(抽速)的装置
当Kf=1时体积流率
前级泵的体积流率
预期的最大体积流率
热力学温度
5.1流量法测试罩：入口压力>10-4Pa(10-6mbar）GB/T7774—2007/IS05302:2003
在测量中，使用图1所示的测试罩进行的测量，其名义直径D与泵人口名义直径相同。与入口法兰相对的测试罩项面可以是平的、圆锥形的或斜面，但距法兰平面应具有相同的平均高度。测试罩应装有能保证均匀加热测试罩的烘烤装置，以可获得最低工作压力。对于其人口法兰直径小于名义直径DN100的泵，测试罩的直径相当于DN100，到泵人口法兰的过渡段按图1做成45°锥度，尽可能短些。单位为毫米
进气口；
2——真空规连接口。
图 1 测试罩
5.2标准流导法的测试罩：入口压力<10-4Pa(10-6mbar）测试罩如图2所示的圆筒形。测试罩应装有能保证测试罩均匀加热的烘烤装置，以获得最低工作压力。
薄壁孔的直径应按预计的流速来选择，使得在力，和P处测得的压力比值在3～50之间。要注意保证，对于人口压力力，，气体粒子平均自由程度不小于孔径d。对于入口法兰直径小于名义直径DN100的泵，测试罩直径相当于DN100。到泵人口法兰的过渡段按图1做成45°锥度。
对于入口法兰直径大于DN100的泵，测试罩的名义直径D应等于入口法兰的实际直径。5.3真空规
用于全压力测量的真空规应校准，对于压力高于10-4Pa(10-‘mbar)的，其校准精度在5%之内，对3
GB/T7774—2007/IS05302：2003于压力低于10-Pa(10-mbar)的，校准精度在10%之内。建议在完成测量之后，检测真空规应校准，例如与同位置安装的标准规比对。使用这个测试罩（5.2），在测试罩的下部（见图2)B处安装一个通人泵小孔的进气管，以保证真空规的一致性。打开进气管上的进气调节阀，近似得到要求的压力。稳定之后，在该点的真空规应当有相同的读数（力。和P。）,否则，需要修正。S
图2测试罩
6测试方法和程序
6.1规则
测量使用纯度为99.9%(质量的测试气体：氮、氢、氮、氩。6.2分压力测量
为了测量前级压力，使用一个带冷阱的真空规，为了测量入口压力，可使用一个测全压的真空规，并安装分压气体分析仪。
用于泵人口的分压气体分析仪在质量数从1到100范围内应有足够的分辨力。6.3前级泵规格
涡轮分子泵的有效体积流率qv取决于零压差（p,=p2）下的体积流率v和零流量（Q=0)下的压缩比K。，以及前级泵的体积流率gv之间有如下关系，见式(1)：K。—qy/qva）
qv=qvo
K。-1
由此可解出式(2)：
Qv= 1-1/K。+qv /(K。· qvm)
这些方程的推导见附录A。
+（1）
（2）
对于小的K。值（例如氢，K。～1000），涡轮分子泵的体积流率受前级泵的规格影响。如果所使用4
的前级泵具有体积流率qvB，在整个压力区间按式(3)推算：9vx< 0. 05 K。
。或qvB>20(
GB/T7774—2007/IS05302：2003·（3）
则可以认为这个影响很小，此处9v是涡轮分子泵预计的最大体积流率。根据式(3)，按照涡轮分子泵说明书已知某气体的K。值可以选择适当的前级泵。6.4体积流率（抽速）
在理想条件下，体积流率就是单位时间内从测试罩流过泵口的气体体积。然而由于实际测量的原因，泵对给定气体的体积流率通常取等于气体流量与该点上的平衡压力之商。体积流率qv采用的单位为立方米每秒(m/s)或升每秒(L/s）6.5体积流率(抽速)的测量方法
6.5.1入口压力>10-4Pa(106mbar)的方法：流量法测量体积流率qv采用定压法，在此方法中，气体流量Q在测试罩外面测量得出。如果在测试罩上规定的点（图1)用真空规测得的P保持不变，则体积流率qv可以从式(4)得到：qv
p, p。
此处p。为测试罩中最低工作压力（见6.9）。如果流量计的精度选择合理，所测压力范围可以更低。6.5.2用于入口压力<10-4Pa(10-*mbar)的方法：标准流导法.（4)
测量体积流率qv所采用定压法，也称为“标准流导”法。在此方法中，一个带有小孔的薄板把测试罩分成两个容积(图2)。如果在每个容积中使用具有相同灵敏度的真空规测量压力，则体积流率由式(5)给出：
v = c(二 Po - 1)
Ph-Pob
此处C是根据小孔尺寸和气体性质而计算的流导。·（5）
Po和Po是在充气之前在测试罩中测量的压力。可用式(6)计算直径为d，厚度为L的小孔孔流导：
V32Ml1+L/d
（6）
系数1/(1+L/d)项是修正因子，可定义为平均流量几率，公式应使用协调的单位，特定值例如：R=8.314N·m/(molK)
Mair=28.8×10-3kg/mol
T=293K=20℃
则可得到：
C=91d2/(1+L/d)(m*/s)
C=91000d/(1+L/d)(L/s)
此处L和d以米来度量。
6.6测试程序
6.6.1流量法程序：入口压力>10-4Pa(10-6mbar）装有图1所示测试罩的测量装置如图3。首先关闭阀5，在测试罩中建立起最低工作压力（见3.4）。然后经可调阀5，把气体充人测试罩。从流量计所允许的压力起始值开始逐渐增加压力进行测量。当达到所需压力值时，至少等待5min。然后测量压力、温度、大气压以及所充气体的体积流率（当使用流量计时），或者排出气体体积和时间（当使用已校准的滴管时）。如果在后续5min之内，流率稳定在士1%之内，即认为在该点的测量有效。如果由于瞬间条件使得流率不稳定，则要等待直到稳定为止。GB/T7774—2007/ISO5302:2003
如果流量测量时间超过60s,则要注意每分钟内测试罩内压力值力，的变化。如果在测量中压力变化超过士1%，则需要重复测量，直到读数稳定。这时，流量取测量值的平均值。每个压力数量级要测量3点，直到p1值使得比值P./P，变成2,即：pa=2p
6.6.2标准流导法的程序：入口压力<10-4Pa(10-6mbar)（7)
测量装置如图4，首先关闭全部阀门，在测试罩中建立起最低工作压力（见6.9）。然后通过可调节阀5把气体充人测试罩，随着压力增加，以最低工作压力的2倍开始测量。当达到所需压力力，，且压力值在后续5min之内保持稳定在士5%之内，则认为这一测点有效。如果由于瞬间条件使得压力不稳定，则一直等到稳定为止。测量压力P，和力,三力，，以及前级压力P。和温度。如果在测量过程中，某一压力变化超过土5%，则应重复测量直到取得稳定值。然后按测量值的平均值计算流量。每个压力数量级取3点进行测量，直到p，=1×10\Pa(1×10-5mbar)或者直到测试罩上部的气体分子平均自由程小于2d，此处d为小孔直径。如果体积流率的测量要延续到更高的压力，就使用6.6.1给出的程序。6.6.3测量结果评价
在半对数坐标纸上画出涡轮分子泵体积流率v对应于入口压力（p,=p.）的曲线（图5）。然后在同一张图上画出在涡轮分子泵出口测得的体积流率qvs对应于P的曲线，已说明前级泵的特性，横坐标的范围应包括压力力，和力，的整个范围。应标出涡轮分子泵和前级泵的最低工作压力。一测试罩：
2—前级泵；
3———涡轮分子泵；
气体人口阀；
5-—-气体人口阔；
6——流量计；
真空规（测量p）；
真空规（测量力）；
冷阱：
10-加热罩；
11—流导阀。
图3流量法测量体积流率(抽速)的配置图2-
测试罩；
前级泵；
一涡轮分子泵；
气体入口阀：
气体人口阀；
真空规（测最）；
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真空规（测量力）)：
-真空规测量p）；
一残余气体分析仪；
一冷阱；
加热罩；
流导阀。
标准流导法测量体积流率（抽速）的配置图(sn)/进勒
入口压力/102Pa
图5体积流率-入口压力关系曲线GB/T7774-2007/IS05302：2003
6.7最大流量
6.7.1测量方法
至少用两种规格的前级泵，使用图1所示的测试罩，在制造厂商所规定的运行条件下，测量流量Q，流量Q为前级压力P2的函数。要提供合适的传感器来监控这些极限参数（见3.2注），当达到最大流量Qmx时，至少在4h内，全部监控值应趋于稳定，而且不超过规定值。按制造厂商建议的前级泵流量，一台前级泵要比另一台的流量适当的小一些，另一台的流量要大一些(约5～10倍）。这个测试程序是为了校验制泵厂所提供的数据，因此它不是破坏性试验。然而，这个测试程序不用来确定这些极限参数。
6.7.2测试程序
把泵连接到测试罩上（5.1)，使其能够建立起恒定的气流并测量入口压力P1。前级管路装有真空规，用来测量前级压力P2。由高真空一侧逐步增加气体负荷，传感器读数稳定后进行记录。如果某个传感器读数超过规定值，关闭进气阀，并认为这次测试无效。对于最大流量Qmx，测试至少要进行4h，面且全部读数都要在规定值之内。6.8临界前级压力
6.8.1测量方法
向前级管道中充人被测气体，增加前级压力P2，调整此压力，使得测量的压缩比K=P2/P,=2。此时的前级压力即为临界前级压力力。。使用图3所示的装置，建立起恒定气流并测量人口压力P。前级管道装有第2个进气口（图3中阀4)和测量前级压力P的真空规。所用前级泵应能够抽除两倍于所预计压力P2=。下的气载。6.8.2测试程序
充气前，测试罩中应建立一个稳态压力P。<10-2Pa(10-*mbar)，由此可推断出泄漏气载Q6.9.1工作条件
涡轮分子泵的工作条件由制造厂提供（转速、润滑油数量和品质等）。在整个试验过程中，环境温度应在15℃～25℃之间。在烘烤程序之后，（见6.9.2或6.9.3)，装置温度稳定在士3℃之内。使用图3所示的装置进行这个测试。6.9.2泵最低工作压力>10-*Pa(10-mbar)的测试程序泵启动1h之后，加热测试罩（见图1)到最高温度120℃，烘烤3h。如果涡轮分子泵安装了加热装置，则按制造厂商的说明书进行烘烤。涡轮分子泵上部的温度应监控并保持在泵说明书给的限值之内。涡轮分子泵和测试罩的烘烤要同时结束。在测试报告中要写明烘烤程序。在烘烤的过程中和结束之时（在开始测量前至少2h之前），要按照制造厂商的建议对电离规除气。同时要记录涡轮分子泵出口压力。
在结束烘烤后的48h测得的压力，就是涡轮分子泵的最低工作压力。这时，压力时间函数的斜率不应是正值。
6.9.3泵最低工作压力<10-4Pa(10-mbar）的测试程序安装测试罩时（见图1），要满足超高真空技术通常要求的条件。启动泵1h后，加热测试罩到最高温度300℃C。如果涡轮分子泵装有烘烤装置，就按照制造厂商的说明进行烘烤。涡轮分子泵的上部温度要进行监控，使其保持在泵制造厂商说明书给的限值之内。当压力达到预计最低工作压力的100倍时，涡轮分子泵和测试累可同时结束烘烤，但至少要进行8
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48h烘烤。在实验报告中要写明烘烤程序。在烘烤过程中和结束时（在进行测量前至少2h），要按照制造厂商的建议对电离规除气。同时要记录涡轮分子泵的出口压力。在结束烘烤48h之后，在测试罩内测得的压力就是涡轮分子泵的最低工作压力。此时，压力时间函数斜率不应是正值。
6.10压缩比
6.10.1测量方法
通过向涡轮分子泵出口管道充气，而没有气体充人测试罩来测量压缩比。6.10.2测试装置
所用被测气体质量纯度为99.9%。应使用对被测气体校准过的真空计记录压力。使用图3所示装置。建议使用一组不同量程的真空规来测量压力力1全部量程。一个用来充气的调节阀（图3中4）安装在前级泵人口，用以改变前级压力P2。真空规8要装置在前级管道上尽可能靠近涡轮分子泵出口处，此处应是均匀截面的直管，其直径应等于涡轮分子泵出口直径。真空规连接管应垂直出口管轴线，并与出口管内壁齐平。显然它可与充气管位置相互调换。
为减少任何其他气体在涡轮分子泵出口的含量，强烈建议使用另外一台涡轮分子泵或扩散泵作为前级泵。这将使出口压力降低至p<10-2Pa(10-*mbar)，且不需要冷阱。6.10.3测试程序
对每种被测气体，首先要等到测试罩中建立最低工作压力Po1。相对应的前级压力要低于0.1Pa(10-3mbar），测量才有意义。
然后逐渐打开阀4，使得压力P。逐步增加。要同时记录前级压力P2和入口压力力，（全压力和分压力都要记录）。当它们在超过5min的时间间隔内稳定在士5%之内，压缩比K由式（8)给出：Ker Po2
p,-Pol
前级压力的每个量级应记录3个测点的测量值。6.10.4测量结果评价
····...….8)
在双对数坐标中画出入口压力P，对P的曲线。要标明最低工作压力P。。画出压缩比Ker对Pz的曲线，P，为对数坐标。在每张图上要清楚标明被测气体。6.11振动
6.11.1一般原则
涡轮分子泵的振动测量要在电机轴线的径向，频率范围从10Hz到泵额定转速的3倍，泵在无气载的正常条件下运行。振动加速度和振动速度均要记录。6.11.2测试装置
涡轮分子泵自由安放，按制造厂商的操作说明或垂直或水平放置在铺有至少4mm厚橡皮垫无振动固体基座上。基座可以是混凝土板块，其质量至少是泵质量的5倍，同时不能少于100kg。警示一—测试场地应对人身安全进行预防。泵人口法兰要用标准法兰封闭并密封。振动测量头安装在泵上个与电机轴成直角的平面上，此平面距泵质心不应大于泵最大尺寸的十分之一。在配置泵和测试装置过程中，泵连同其密封法兰的质量增加不能超过3%，在测试过程中不能有其他物体连到泵上。
用至少750mm长并能弯折90°以上的柔性软管把泵联到前级泵上。6.11.3测试程序
在测量前，泵在无气载的正常运行条件下，至少要运行30min，在测量时要关闭前级泵。9
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