CN103712754A - 压力系统的定量泄漏率检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压力系统的定量泄漏率检测方法，其中通过在压力系统上设置一引漏腔，使得压力系统的压力容腔在密封处泄漏出的物质进入引漏腔中，然后将相对干燥的检测用气体加热至与压力容腔中工作介质温度尽可能接近后吹入引漏腔中，加热前测量检测用气体的绝对湿度与流量；检测用气体在引漏腔中与压力容腔泄漏入引漏腔中的物质混合形成混合物，然后将该混合物经出口吹出并进入恒温装置，恒温装置根据混合物的绝对湿度是否达到饱和值调整恒温的温度范围，然后再检测恒温装置流出的混合物中汽态部分的流量，并收集并称量经恒温装置流出的冷凝水的质量，通过计算便可获知一定时间内压力系统的密封泄漏量的具体数值，从而即时地获知压力系统的密封状况。

Description

压力系统的定量泄漏率检测方法

技术领域

本发明涉及一种压力系统的定量泄漏率检测方法。

背景技术

在核电、火电、能源等工业部门中往往存在蒸汽系统，这些蒸汽系统是由设备与管线法兰之间密封而形成的压力系统。对于压力系统来说，泄漏是绝对的，而不漏则是相对的，只要系统的密封泄漏量满足环保、安全以及经济性等因素决定的最大允许泄漏率指标，则可认为系统是不漏的。压力系统密封装置在制造、安装、调试或运转的时候，不但需要知道其有无泄漏，而且还需要知道泄漏量的大小，对压力系统的泄漏量进行定量检测则成为判断泄漏量能否满足允许泄漏指标的关键。同时，在压力系统密封装置运转使用的过程中对其泄漏进行定量检测监视，可保证系统的安全运行，因此，对压力系统的密封泄漏进行定量检测也成为判断密封是否有效的关键技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种压力系统的定量泄漏率检测方法，从而对蒸汽压力系统的密封泄漏量进行定量检测。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种压力系统的定量泄漏率检测方法，待检测的压力系统具有封闭的且内设有工作介质的压力容腔，所述压力容腔通过周向呈闭合状的第一密封件密封设置，所述检测方法包括如下步骤：

（1）设置引漏腔：在所述压力系统上所述第一密封件的外侧周部环设第二密封件，使得所述第一密封件、所述第二密封件与所述压力系统之间形成密闭的所述引漏腔，所述压力容腔泄漏的物质进入所述引漏腔，所述引漏腔具有与所述压力系统外部相连通的进口与出口；

（2）根据所述第一密封件与所述第二密封件的材质选用检测用气体，所述检测用气体选用不易使所述第一密封件和所述第二密封件腐蚀或氧化失效的气体并存储于储气装置中；

（3）检测t_i时段内经所述储气装置的出气口流出的所述检测用气体的流量和绝对湿度，记录检测结果：流量q_1i、绝对湿度H_1i，其中t_i为第i次检测时的检测时间，总检测次数为n，n≥1，总检测时间为

i为1至n中任一正整数；

（4）加热所述检测用气体，使得所述检测用气体的温度与所述压力容腔中工作介质的温度尽可能接近，并将加热后的所述检测用气体通过所述进口通入所述引漏腔中，所述检测用气体与所述压力容腔泄漏入所述引漏腔中的物质混合形成混合物，所述混合物从所述引漏腔的所述出口流出；

（5）将从所述引漏腔的所述出口流出的所述混合物通入恒温装置，并检测t_i时段内进入所述恒温装置中所述混合物的绝对湿度H_2i，当绝对湿度H_2i未达到饱和值时，所述恒温装置将所述混合物恒温至100℃～200℃之间，使得所述混合物的温度不太高且保持为汽态；当绝对湿度H_2i达到饱和值时，所述恒温装置调整恒温温度，将所述混合物恒温至0～100℃之间，使得所述混合物冷却且使得所述混合物中未被检测用气体吸收的工作介质冷凝，收集冷凝产生的冷凝水；

（6）检测t_i时段内经所述步骤（5）恒温后流出的所述混合物中汽态部分的流量，记录检测结果：流量q_2i；

（7）重复步骤（3）至步骤（6）n次，得到n组实验数据；

（8）称量t时间段内所述步骤（5）中收集的冷凝水的总质量，记录称量结果：g；

（9）计算检测结果：

所述压力系统在t时间段内总的泄漏量：

$B=L^{\′\′}+g=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{L^{\′}}_i+g=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(q_{2i}\×H_{2i}-q_{1i}\×H_{1i})t_i+g;$

所述压力系统在t时间段内的泄漏率为：

$C=B/t=B/\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{t}_i=B/(t_1+t_2+...+t_n).$

优选地，所述第一密封件和所述第二密封件均为环形密封圈。

优选地，所述步骤（1）中，所述引漏腔的所述出口设于所述引漏腔的底部。

优选地，所述检测用气体为氮气、氦气或空气中的一种。

优选地，所述步骤（3）中，同时检测经所述储气装置的出气口流出的所述检测用气体的压力。

优选地，所述压力系统包括相互固定的设备法兰和端盖法兰，所述设备法兰具有设备腔，所述第一密封件密封地设于所述设备法兰与所述端盖法兰之间，所述设备腔与所述端盖法兰、所述第一密封件之间形成所述压力容腔。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明的压力系统的定量泄漏检测方法，其中通过在压力系统上设置一引漏腔，使得压力系统的压力容腔在密封处泄漏出的物质进入引漏腔中，然后将相对干燥的检测用气体加热至与压力容腔中工作介质温度尽可能接近后吹入引漏腔中，加热前测量检测用气体的绝对湿度与流量；检测用气体在引漏腔中与压力容腔泄漏入引漏腔中的物质混合形成混合物，然后将该混合物经出口吹出并进入恒温装置，恒温装置根据混合物的绝对湿度是否达到饱和值调整恒温的温度范围，然后再检测恒温装置流出的混合物中汽态部分的流量，并收集并称量经恒温装置流出的冷凝水的质量，通过计算便可获知一定时间内压力系统的密封泄漏量的具体数值，根据该密封泄漏量可对即时地获知压力系统的密封状况，可适用于核电、火电、能源等工业部门的蒸汽压力系统中设备及管线法兰的密封泄漏量的定量检测。

根据该泄漏量的定量检测结果，可以达到以下目的：

1、可以对密封件设计泄漏率进行验证，从而验证密封件设计的合理性和安全性；

2、可用于变工况条件下（温度、压力、介质等发生变化）的泄漏量检测，进而可得到密封件的工况（温度、压力、介质等）条件与泄漏量之间的对应关系，从而可确定密封件工作条件下的泄漏量，为密封件以及密封件的连接部件等设计提供精确地数据支持；

3、可及时检测密封件在工作条件下泄漏量的变化情况，根据运行工况与泄漏量的关系，可判断密封的安全有效情况，通过泄漏量的及时检测，可在泄漏量达到泄漏临界值前，提前采取安全有效措施，保证密封的安全可靠。特别是一些安全要求非常高的领域，如核电等，通过对密封件泄漏量的及时检测，可及时监控密封是否可靠，为设备安全运行提供安全保障。

附图说明

附图1为本发明中采用的检测装置的结构示意图。

其中：1、储气装置；2、第一流量计；3、第一湿度仪；4、同步加热装置；5、压力系统；51、设备法兰；52、端盖法兰；53、压力容腔；6、第一密封件；7、第二密封件；8、引漏腔；9、恒温装置；10、第二湿度仪；11、第二流量计；12、压力表；13、集液甁；14、称重装置；15、第一温度计；16、第二温度计。

具体实施方式

下面结合附图和本发明的较佳实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。

参见图1所示为本实施例中采用的检测装置。待检测的压力系统5为蒸汽压力系统，其包括相互固定的设备法兰51和端盖法兰52，其中设备法兰51具有设备腔，端盖法兰52设于设备腔的口部用于封闭该设备腔，端盖法兰52与设备法兰51之间通过周向呈闭合状的第一密封件6密封，使得设备腔与端盖法兰52、第一密封件6之间形成封闭的压力容腔53，压力系统5的工作介质即设于压力容腔53中，此处压力容腔53中为高温高压的蒸汽或水。

为了对压力系统5上第一密封件6的密封泄漏量进行定量检测，压力系统5的设备法兰51与端盖法兰52之间还设有第二密封件7，第二密封件7环设在第一密封件6的外侧周部，在这里，第一密封件6和第二密封件7均可采用环状的密封圈，且第二密封件7的直径大于第一密封件6的直径。这样，第一密封件6、第二密封件7与压力系统5的设备法兰51、端盖法兰52之间便形成了引漏腔8，若压力系统5的压力容腔53的密封产生泄漏，则压力容腔53中泄漏出的物质则会进入引漏腔8中。由于外侧的第二密封件7承受的压力小，在检测过程中基本无泄漏，检测过程中其泄漏量可忽略不计。引漏腔8上开设有与压力系统5外部相连通的进口和出口，该进口与出口分别位于压力系统5的相异的两侧。

参见图1所示，该检测装置还包括储气装置1、同步加热装置4、恒温装置9，储气装置1为储存有检测用气体的储气罐，检测用气体需根据第一密封件6和第二密封件7的材质进行选择，可采用如氮气、氦气、空气等不会与第一密封件6、第二密封件7发生氧化或腐蚀反应的非氧化性气体，这样可避免检测用气体充入引漏腔8中后将第一密封件6发生氧化或腐蚀而破坏压力系统5的密封性，也避免其将第二密封件7发生氧化反应或腐蚀而破坏引漏腔8的密封性而影响检测结果。储气装置1的出气口处设有压力表12，用于检测储气装置1出气口输出的检测用气体的压力。储气装置1与同步加热装置4之间设有第一流量计2和第一湿度仪3，以检测进入同步加热装置4的检测用气体的流量和绝对湿度。检测用气体经同步加热装置4加热后经引漏腔8的进口进入引漏腔8，在同步加热装置4的出气口与引漏腔8的进口之间设有第一温度计15，用于检测经同步加热装置4加热后流入引漏腔8中的检测用气体的温度，第一温度计15检测的温度应与压力系统5上压力容腔53中工作介质的温度尽可能相接近，这样可避免造成第一密封件6的局部冷却，从而避免检测过程中第一密封件6发生变形而造成对压力系统5密封性的破坏。

上述加热后的检测用气体进入引漏腔8中后，与压力容腔53泄漏入引漏腔8中的蒸汽或水相混合而形成混合物，该混合物经引漏腔8的出口进入恒温装置9中。

恒温装置9上设置有第二温度计16，其可用来监测恒温装置9内部的温度。恒温装置9的出口端设有第二湿度仪10，用于检测进入恒温装置9内混合物的绝对湿度，恒温装置9根据该绝对湿度的数值确定恒温装置9恒温的温度范围，当第二湿度仪10检测到的绝对湿度值未达到饱和值时，恒温装置9将混合物恒温至100℃～200℃之间，使得混合物的温度不太高且保持为汽态；若第二湿度仪10检测到的绝对湿度值达到饱和值，恒温装置9将混合物恒温至0～100℃之间，将混合物冷却至0～100℃之间，使其温度降低，混合物中未被检测用气体吸收的工作介质冷凝形成冷凝水，形成的冷凝水经集液瓶13收集并经称重装置14称量获取其质量。恒温装置9的出口处还设有第二流量计11，用于检测经恒温装置9恒温处理后流出的混合物中汽态部分的流量。

检测时，根据检测要求将总检测时间t分为n段，n≥1，即

i为1至n中任一正整数；记录t_i（小时）时段内的检测结果分别如下：

第一流量计2的流量为q_1i（立方米/小时）；

第一湿度仪3的绝对湿度为H_1i（克/立方米）；

第二湿度仪10的绝对湿度为H_2i（克/立方米）；

第二流量计11的流量为q_2i（立方米/小时）；

得到以上q_1i、H_1i、H_2i、q_2i的检测数据共n组；

称重装置14检测得到的集液瓶13中的冷凝液体总质量为g（克）；

当g=0时，总检测时间t内泄漏量均比较小，检测过程中进入恒温装置9内的混合物为非饱和状态；而当g＞0时，则总检测时间t内至少有一段时间泄漏量较大。根据检测结果，可按照如下方式计算非饱和状态下（g=0，泄漏量较小时）和饱和状态下（g＞0，泄漏量较大时）压力系统5的密封泄漏量和泄漏率，分别如下：

①非饱和状态：

特定检测时间ti内的泄漏量为：L'_i=（q_2i×H_2i-q_1i×H_1i）t_i，单位：克；

瞬时泄漏率为：q_2i×H_2i-q_1i×H_1i，单位：克/小时；

检测时间t内总泄漏量为：

单位：克；

检测时间t内泄漏率：Ｌ＝L″/t，单位：克/小时。

②饱和状态：

饱和状态总泄漏量：

$B=L^{\′\′}+g=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{L^{\′}}_i+g=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(q_{2i}\×H_{2i}-q_{1i}\×H_{1i})t_i+g,$ 单位：克；

饱和状态泄漏率：

$C=B/t=B/\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{t}_i=B/(t_1+t_2+...+t_n)=L+g/t,$ 单位：克/小时。

当总时间t一定时，测量的次数n越多，时间间隔越短，特定时间内的泄漏量越能反映压力系统的瞬时泄漏量，测量的结果也越精确。

综上，采用本发明的检测方法便可方便地对压力系统5的泄漏量进行定量检测，可即时地获知压力系统5的密封状况，可适用于核电、火电、能源等工业部门的蒸汽压力系统中设备及管线法兰的密封泄漏量的定量检测，根据该泄漏量的定量检测结果，不仅可以对密封件设计泄漏率进行验证，从而验证密封件设计的合理性和安全性，而且可用于变工况条件下（温度、压力、介质等发生变化）的泄漏量检测，进而可得到密封件的工况（温度、压力、介质等）条件与泄漏量之间的对应关系，从而可确定密封件工作条件下的泄漏量，为密封件以及密封件的连接部件等设计提供精确地数据支持。

此外，采用上述检测方法对压力系统5的密封泄漏量进行定量检测，可及时检测密封件在工作条件下泄漏量的变化情况，根据运行工况与泄漏量的关系，可判断密封的安全有效情况，通过泄漏量的及时检测，可在泄漏量达到泄漏临界值前，提前采取安全有效措施，保证密封的安全可靠。特别是一些安全要求非常高的领域，如核电和石化等，通过对密封件泄漏量的及时检测，可及时监控密封是否可靠，为设备安全运行提供安全保障。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种压力系统的定量泄漏率检测方法，待检测的压力系统具有封闭的且内设有工作介质的压力容腔，所述压力容腔通过周向呈闭合状的第一密封件密封设置，其特征在于，所述检测方法包括如下步骤：

（1）设置引漏腔：在所述压力系统上所述第一密封件的外侧周部环设第二密封件，使得所述第一密封件、所述第二密封件与所述压力系统之间形成密闭的所述引漏腔，所述压力容腔泄漏的物质进入所述引漏腔，所述引漏腔具有与所述压力系统外部相连通的进口与出口；

（2）根据所述第一密封件与所述第二密封件的材质选用检测用气体，所述检测用气体选用不易使所述第一密封件和所述第二密封件腐蚀或氧化失效的气体并存储于储气装置中；

（3）检测t_i时段内经所述储气装置的出气口流出的所述检测用气体的流量和绝对湿度，记录检测结果：流量q_1i、绝对湿度H_1i，其中t_i为第i次检测时的检测时间，总检测次数为n，n≥1，总检测时间为i为1至n中任一正整数；

（4）加热所述检测用气体，使得所述检测用气体的温度与所述压力容腔中工作介质的温度尽可能接近，并将加热后的所述检测用气体通过所述进口通入所述引漏腔中，所述检测用气体与所述压力容腔泄漏入所述引漏腔中的物质混合形成混合物，所述混合物从所述引漏腔的所述出口流出；

（5）将从所述引漏腔的所述出口流出的所述混合物通入恒温装置，并检测t_i时段内进入所述恒温装置中所述混合物的绝对湿度H_2i，当绝对湿度H_2i未达到饱和值时，所述恒温装置将所述混合物恒温至100℃～200℃之间，使得所述混合物的温度不太高且保持为汽态；当绝对湿度H_2i达到饱和值时，所述恒温装置调整恒温温度，将所述混合物恒温至0～100℃之间，使得所述混合物冷却且使得所述混合物中未被检测用气体吸收的工作介质冷凝，收集冷凝产生的冷凝水；

（6）检测t_i时段内经所述步骤（5）恒温后流出的所述混合物中汽态部分的流量，记录检测结果：流量q_2i；

（7）重复步骤（3）至步骤（6）n次，得到n组实验数据；

（8）称量t时间段内所述步骤（5）中收集的冷凝水的总质量，记录称量结果：g；

（9）计算检测结果：

所述压力系统在t时间段内总的泄漏量：

$B=L^{\′\′}+g=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{L^{\′}}_i+g=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(q_{2i}\×H_{2i}-q_{1i}\×H_{1i})t_i+g;$

所述压力系统在t时间段内的泄漏率为：

$C=B/t=B/\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{t}_i=B/(t_1+t_2+...+t_n).$

2.根据权利要求1所述的压力系统的定量泄漏率检测方法，其特征在于：所述第一密封件和所述第二密封件均为环形密封圈。

3.根据权利要求1所述的压力系统的定量泄漏率检测方法，其特征在于：所述步骤（1）中，所述引漏腔的所述出口设于所述引漏腔的底部。

4.根据权利要求1所述的压力系统的定量泄漏率检测方法，其特征在于：所述检测用气体为氮气、氦气或空气中的一种。

5.根据权利要求1所述的压力系统的定量泄漏率检测方法，其特征在于：所述步骤（3）中，同时检测经所述储气装置的出气口流出的所述检测用气体的压力。

6.根据权利要求1所述的压力系统的定量泄漏率检测方法，其特征在于：所述压力系统包括相互固定的设备法兰和端盖法兰，所述设备法兰具有设备腔，所述第一密封件密封地设于所述设备法兰与所述端盖法兰之间，所述设备腔与所述端盖法兰、所述第一密封件之间形成所述压力容腔。

Images