Настоящие рекомендации разработаны для персонала, обслуживающего теле-радиопередающие станции, установки высокочастотного нагрева и ТВЧ-сварки. В ней изложены основные технологические приемы, обеспечивающие бесперебойную, устойчивую работу оборудования, в котором применяются мощные генераторные лампы (МГЛ).
При составлении данных рекомендаций учтен опыт проведения обследований условий эксплуатации МГЛ на промышленных и телерадиовещательных объектах и изложен порядок проведения входного контроля МГЛ, их тренировки, выбор оптимальных режимов эксплуатации, позволяющих повысить надежность и сроки службы используемых МГЛ.
Общие положения
МГЛ представляет собой электровакуумный прибор с электростатическим управлением электронным потоком, предназначенный для преобразования энергии постоянного тока в энергию переменного, с мощностью рассеиваемой анодом свыше 1КВт.
МГЛ классифицируются по следующим признакам:
- по диапазону рабочих частот
- на длинно и коротковолновые (КВ), рабочая частота менее 30МГц
- на ультракоротковолновые (УКВ), рабочая частота от 30МГц до 300МГц
- на сверхвысокочастотные (СВЧ), рабочая частота свыше 300МГц;
- по режимам работы
- импульсного действия
- непрерывного действия;
- по способу охлаждения
- с воздушным принудительным охлаждением
- с водяным охлаждением
- с испарительным охлаждением
МГЛ следует применять в режимах и условиях эксплуатации, не превышающих установленных в технических условиях (ТУ). При необходимости применения МГЛ в режимах и условиях, не установленных ТУ, потребитель обязан согласовать применение МГЛ с предприятием-изготовителем. Допустимые изменения параметров МГЛ в пределах норм ТУ не должны нарушать работоспособность аппаратуры.
Рекомендации по повышению эксплуатационной надежности МГЛ
1. Упаковка и транспортировка
- Упаковка и распаковка МГЛ должна производиться в соответствии с инструкцией предприятия-изготовителя.
- Перед упаковкой из гидравлических каналов МГЛ, с водяным охлаждением, должна быть удалена вода.
- Полиэтиленовый чехол, в который упаковываются МГЛ, при переупаковке следует запаивать вновь.
- Транспортирование МГЛ должно производиться только в упаковке предприятия-изготовителя.
- При транспортировании, упакованных МГЛ, в автомобиле- упаковку следует закреплять только в вертикальном положении.
- При транспортировании и обращении, с упакованными МГЛ, следует руководствоваться предупредительными знаками, нанесенными на тару.
2. Хранение МГЛ
Хранение МГЛ должно производиться в специальном помещении, температура окружающего воздуха в котором должна поддерживаться в пределах от 5 до 40° С, при относительной влажности не более 85%.
Допускается хранение ламп, в отапливаемых складах, в распакованном виде. При этом каждая МГЛ должна устанавливаться вертикально, анодом вниз, в прочную стойку и закрепляться в индивидуальном гнезде. Крепление МГЛ должно производиться только за анодный бачок или фланец.
Категорически запрещается хранить лампы в горизонтальном положении, прислоненными к стенкам или не укрепленными.
Должны быть приняты меры, защищающие МГЛ от попадания пыли, грязи, влаги и т.д. Для предотвращения попадания посторонних предметов в гидравлические каналы, штуцеры МГЛ рекомендуется закрывать.
Помещение для хранения должно иметь вентиляцию. Не допускается хранение кислот и других веществ, пары которых способствуют коррозии металлических деталей.
При хранении, МГЛ не должны подвергаться сотрясениям, ударам и вибрациям.
3. Входной контроль
При получении МГЛ произвести внешний осмотр упаковки и лампы. В случаи их повреждений, следует составить акт для предъявления претензии к транспортной организации.
При отсутствии механических повреждений упаковки и лампы можно приступить к предварительной проверке годности лампы.
Снять пломбы с упаковочного ящика, вскрыть фанерную крышку, надорвать верхнюю часть полиэтиленового чехла и, не снимая пломбы, проверить МГЛ на отсутствие коротких замыканий и целостность катода.
Перед проверкой выдержать лампу в течении 2-3 часов в теплом сухом помещении, протереть выводы и поверхность изоляторов мягкой без-ворсной тканью, смоченной в спирте.
Проверку отсутствия коротких замыканий и целостность катода рекомендуется проводить с помощью мегометра. Результаты проверки положительны, если при подключении к выводам катода, прибор покажет короткое замыкание, а при подключении к выводам любой другой пары электродов — сопротивление не менее нескольких мегом (Мом).
4. Меры предосторожности при установке в аппаратуру
- При переносе и установке, МГЛ следует держать только за анод или анодный фланец в рабочем положении, избегая резких толчков, ударов и сотрясений.
- Перед установкой в аппаратуру выводы электродов, баллон МГЛ и контактирующие с ней элементы аппаратуры должны быть протерты мягкой безворсной тканью, смоченной в спирте.
- МГЛ с водяным охлаждением устанавливают в бак таким образом, чтобы обеспечивался равномерный зазор между стенками бака и анодом. От протекания воды между фланцами МГЛ и бака можно применить уплотняющую кольцевую прокладку из резины.
- При креплении МГЛ в баке не следует затягивать болты больше, чем это необходимо для правильной посадки анодного фланца на прокладку. Неравномерное большое усилие, произведенное на анодный фланец МГЛ, может привести к возникновению трещин на баллоне и в спаях и как следствие — к потере вакуума.
- При использовании пружинных контактов в системе контуров с распределенными постоянными, необходимо обеспечить исправность всех ла-мелей каждой контактной группы. Плохой контакт даже одной ламели с выводом МГЛ может вызвать его подгорание, что приведет к ухудшению вакуума в лампе и нестабильности работы аппаратуры из-за искрений.
5. Тренировка МГЛ в аппаратуре
После длительных перерывов в работе МГЛ, длительного хранения (более 3-х месяцев) или при первом включении возможно наличие повышенного количества пробоев в лампе, что ведет к сокращению наработки и преждевременному выходу ее из строя.
Для улучшения вакуума и восстановления электрической прочности МГЛ проводится специальная тренировка в следующей последовательности:
- Установить лампу в аппаратуру в соответствии в п.4 настоящих рекомендаций.
- ключить все виды охлаждения МГЛ и аппаратуры.
- Включить напряжение накала (плавно или ступенями), установить его рабочее значение и выдержать в этом режиме 20 минут.
- Подать анодное напряжение и напряжение возбуждения составляющее 0,5 от рабочих значений напряжений, установленных для аппаратуры. Выдержать в этом режиме 15-30 минут.
- Плавно или ступенями по 0,Ша ном., с выдержкой по 5 — 10 мин на каждой ступени, подать напряжение анода, установленное для аппаратуры.
- Установить напряжение возбуждения таким, при котором обеспечивается выходная мощность, установленная для аппаратуры. Выдержать в этом режиме 1,5- 2,0 часа.
- Если при повышении напряжения анода или напряжения возбуждения в лампе произойдет пробой или искрение, то следует снизить эти напряжения на 10%, либо перейти на предыдущую ступень и выдержать в этом режиме 30 мин, а затем продолжить тренировку в указанной выше последовательности. При повышении напряжений во время тренировки необходимо следить за тем, чтобы мощности, рассеиваемые электродами, не превышали предельно допустимых значений, указанных в паспорте на МГЛ.
- При полном анодном напряжении в режиме максимально отдаваемой мощности выдержать лампу в течении 30 мин. При отсутствии пробоев лампу можно включить в работу.
- После перерывов в работе, достигающих нескольких суток, МГЛ следует вводить в режим подавая анодное напряжение ступенями, причем начиная с половины рабочего значения Ш. Если при подъеме анодного напряжения происходит пробой, напряжение нужно снизить до значения, при котором пробой прекращается и выдержать лампу в этом режиме до тех пор, пока пробои не будут исключены при повторном подъеме Ш.
6. Поддержание постоянства мощности накала при эксплуатации МГЛ
Особое значение следует предавать стабильности режима питания катода, который определяет долговечность МГЛ. Достаточно сказать, что для вольфрамового карбидированного катода увеличение его температуры на 50°С (в диапазоне температур порядка 1700°С) снижает его срок службы в 2,5 — 3 раза. Мощность накала не следует превышать в течении всего периода эксплуатации МГЛ. При этом требуется учитывать, что сопротивление вольфрамового карбидированного катода в процессе работы постепенно уменьшается из-за явления декарбидизации. Поэтому рекомендуется применять стабилизированные источники питания цепи накала и в процессе эксплуатации следить за постоянством величины мощности накала, по возможности сниженной относительно номинального значения.
Для увеличения срока службы МГЛ при обеспечении необходимых технических параметров аппаратуры допускается:
- Работать при значении напряжения накала ниже разрешенного по ТУ на МГЛ.
- По возможности снижать значение напряжения накала до 80% от номинального при перерывах в работе аппаратуры от 0,5 до 2-х часов.
- Отключать напряжение накала при более длительных перерывах в работе аппаратуры.
Приборы, контролирующие режимы накала лампы, должны быть защищены от воздействия магнитных полей и иметь класс точности не менее 1,5-5-2,5. Напряжение накала должно измеряться непосредственно на выводах катода лампы.
7. Охлаждение МГЛ
Принудительное охлаждение анодного изолятора, спаев стекла с металлом или керамической ножки МГЛ может производиться от автономного вентилятора или централизованной вентиляционной системы. Условия такого охлаждения следует выбирать исходя из допустимой температуры их эксплуатации, указанной в ТУ на МГЛ.
7.1 Требования и рекомендации к системам принудительного воздушного охлаждения.
Конструкция баков, систем колебательных контуров и воздуховодов должна обеспечивать равномерную подачу воздуха по окружности анодного радиатора.
В аппаратуре, работающей в условиях больших колебаний температуры окружающего воздуха, для повышения экономичности систем охлаждения рекомендуется применение двух вентиляторов — на большой и малый расход воздуха. Повышение температуры воздуха, входящего в анодный радиатор, до 55-5-70°С приводит к возрастанию необходимой мощности вентилятора в 2-=-3 раза.
Для уменьшения вибрации, передающейся от вентилятора к МГЛ, подсоединение воздуховода к вентилятору рекомендуется производить через гибкие эластичные соединения ( мягкие резиновые или брезентовые трубы ).
Анодные радиаторы с малым зазором между ребрами (поперечно-секционной конструкции) могут забиваться пылью, поэтому воздух поступающий в анодный радиатор МГЛ, должен фильтроваться.
7.2 Требования и рекомендации к системам принудительного водяного охлаждения.
Конструкция системы охлаждения должна соответствовать следующим требованиям:
- зазор между анодом МГЛ и направляющим стаканом бака должен быть равен 3±0,5 мм;
- поток воды должен быть равномерным по всей поверхности анода и направлен снизу вверх;
- насос, создающий циркуляцию воды в системе, должен находиться в ее нижней точке, вблизи от расширительного бака или другой емкости, это исключает возможность разрежения во всасывающей магистрали и подсасыва-ния воздуха в систему;
- нагнетательная магистраль должна иметь механический фильтр, удаляющий из системы продукты износа и механической взвеси до их отложения на деталях МГЛ;
- расход воды устанавливается в соответствии с паспортными данными на конкретный тип МГЛ;
- для охлаждения МГЛ необходимо использовать дистиллированную воду с удельным сопротивлением не менее 20 Ком на см при периодическом проведении химической очистки от накипи открытых доступных для осмотра, охлаждаемых водой, поверхностей МГЛ;
- система охлаждения должна предусматривать защиту (гидроконтакты), автоматически отключающую напряжения на всех электродах МГЛ при снижении расхода воды против установленного на 25% и проверку температуры воды (температура воды выходящая из бака охлаждения не должна превышать 70°С);
- для обеспечения необходимых значений показателей воды, рекомендуется включение параллельно основному контуру, угольного, ионообменного и микронного фильтров.
8. Защита МГЛ
Для предотвращения аварийных ситуаций и выхода аппаратуры из строя, к защите предъявляются следующие требования:
- система управления, блокировки и сигнализации должна обеспечивать необходимую последовательность подачи напряжений на МГЛ, а также их отключение или невозможность подачи напряжений при отсутствии любого из видов охлаждений;
- в цепях анода и сеток МГЛ должны быть включены устройства, отключающие напряжения питания электродов при превышении максимальных эксплуатационных величин токов не более чем в 2,5-5-3 раза или ограничивающие ток разряда.
Если энергия, запасенная в фильтре источника питания, настолько велика, что способна разрушить МГЛ и рабочие электроды установок ТВЧ-сварки, то рекомендуется использовать быстродействующую электронную защиту. Правильность действия такой защиты может быть проверена испытанием на фольгу. Для этого обычная алюминиевая фольга, размерами примерно 50×50×0,02 мм подсоединяется вместо электрода МГЛ к выводу источника питания. Источник питания закорачивается путем медленного поднесения к фольге заземленной высоковольтной штанги или другого устройства, обеспечивающего защиту персонала от поражения эл. током высокого напряжения. Защитное устройство функционирует правильно, если при таком испытании в фольге оказывается не более одного пробоя (диаметром примерно 0,2-Ю,З мм).
Во избежание перегрузок управляющей и экранирующей сеток, при отключении питающих напряжений, схема защитного устройства должна предусматривать отключение возбуждения МГЛ и экранирующей сетки одновременно с анодным напряжением.
Следует также исключить возможность возникновения аварийных режимов МГЛ предварительных каскадов после отключений и срабатывания защиты оконечного каскада.
9. Характерные отказы МГЛ
Наиболее характерные отказы и их признаки:
- Потеря эмиссии. Характеризуется уменьшением величины колебательной мощности и токов электродов ниже паспортной нормы. Потеря эмиссии может быть вызвана отравлением катода в результате газоотделений при пробоях в МГЛ, превышением допустимых температур и мощностей рассеивания на электродах лампы, естественной потерей эмиссии при отработке гарантийного срока эксплуатации. Констатация отказа по потере эмиссии устанавливается путем сравнения величины постоянной составляющей катодного тока с другой лампой, отдающей установленную для них мощность.
- Короткое замыкание управляющая сетка-катод. Проверяется с помощью омметра, присоединяемого к соответствующим выводам. В горячем состоянии при подаче на лампу всех напряжений характеризуется отсутствием напряжения смещения и зашкаливанием прибора, регистрирующего ток первой сетки, в обратную сторону. Следует отметить, что короткое замыкание в некоторых случаях проявляется только в горячем состоянии лампы и исчезает при ее остывании.
- Короткое замыкание сетка первая — сетка вторая. Определяется с помощью омметра в горячем либо холодном состоянии лампы при отсутствии напряжений на электродах (за исключением накала).
- Обрыв катода. Характеризуется исчезновением тока накала во время работы лампы в составе аппаратуры.
- Обратный ток управляющей сетки больше нормы. Характеризуется снижением величины постоянной составляющей тока управляющей сетки из-за термоэлектронной эмиссии сетки, приводящей к изменению режима и уровня колебательной мощности. Может являться следствием перегрева сетки.
- Потеря вакуума. Характеризуется:
а) нарушением вакуумной оболочки в результате механических воздействий на лампу (треск стекла или керамики);
б) наличием проплавленного круглого отверстия в стекле баллона, из-за нарушения контактов в выводах электродов, вызывающих перегревы спая металла с диэлектриком;
в) перегревом анода, сопровождающимся потемнением анода и анодного кольца, иногда проплавлением анода, что чаще всего происходит из-за нарушения режима охлаждения. - Электрический пробой. Характеризуется повторяющимися внутри-ламповыми пробоями при отлаженной системе защиты, которые не исчезают после тренировки МГЛ.
Выход лампы из строя сопровождается, как правило, наличием определенного сочетания вышеперечисленных признаков. Поэтому для получения правильной и объективной информации необходимо точно зафиксировать все обнаруженные признаки отказа лампы в эксплуатационном журнале.
10. Основные правила техники безопасности при работе с МГЛ
МГЛ являются высоковольтными лампами (с анодным напряжением от нескольких киловольт до нескольких десятков киловольт), работающих в широком диапазоне частот.
В связи с этим их эксплуатация требует тщательного выполнения правил техники безопасности и мер по защите обслуживающего персонала от поражения электрическим током и других факторов, сопровождающих работу МГЛ.
Основные меры защиты:
- Блокировки — электрические и механические, исключающие всякую возможность попадания персонала под напряжение. Аппаратура, в состав которой входят МГЛ, должна эксплуатироваться в полном соответствии с правилами техники безопасности для установок напряжением выше 1000 В.
- Обследование устройств и установок, в которых работают МГЛ с напряжением выше 15 кВ, с целью проверки интенсивности рентгеновского излучения на рабочих местах. В случае необходимости установки должны быть тщательно заэкранированы соответствующими материалами (свинцовые стекла, свинец, сталь и т.д.).
- Проверка высокочастотных излучений установок, в которых работают МГЛ в генераторном или усилительном режимах. При превышении допустимых норм, должны приниматься необходимые меры по экранированию аппаратуры электропроводящими отражающими или поглощающими высокочастотную мощность материалами.
При проведении таких обследований следует помнить, что излучения могут иметь место не только на рабочей частоте установки, но и на более высокочастотных гармониках. - Использование подъемных и транспортных средств при работе с МГЛ, имеющих массу до нескольких десятков килограммов.
Выполнение указанных правил создает основу для безопасной и безаварийной работы с МГЛ.
