第6.1节：真空系统设计与维护

第6章 第6.1节：真空系统设计与维护

在现代高性能飞轮储能系统中，真空系统是一个不可或缺且至关重要的辅助子系统。它的核心任务是创造并维持一个极高真空度的密闭运行环境，将飞轮转子与外部大气隔绝。这一设计并非锦上添花，而是决定系统能量转换效率、转子轴承寿命乃至运行安全性的关键工程。本节将详细阐述真空系统的设计原理、关键组件、性能评估方法及运行维护策略。

6.1.1 真空腔体结构与材料选择

真空腔体，或称真空容器，是容纳飞轮转子、电机/发电机及磁悬浮轴承等核心部件的密闭空间。其设计需在强度、刚度、密封性和工艺性之间取得平衡。

1. 结构设计：腔体通常为圆柱形或球形压力容器结构，以均匀承压。根据维护方式，可分为整体式和可拆分式。整体式结构密封可靠性高，但内部设备安装与检修困难，多用于小型或免维护设计。大型飞轮系统普遍采用法兰连接的可拆分式设计，腔体分为底座和上盖，通过高精度金属密封法兰连接，便于内部组件的安装、调试和维护。
2. 材料选择：腔体材料必须满足以下要求：
   • 低透气性与出气率：材料本身致密，内部气体含量少，在真空下气体释放率低。奥氏体不锈钢（如304、316L）是首选，其出气率低、耐腐蚀、无磁性（避免干扰磁悬浮轴承），且焊接工艺成熟。