CN104122049A - 一种高压气密性试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压气密性试验方法，用于对高压密封系统的高压气密封性进行定量检测，其中通过往高压罐中充入一定的检测用气体，再持续地向高压罐中注水，可使得检测系统内的气体压力达到试验的要求，对该状况下高压密封系统泄漏出的检测用气体进行定量检测，便可获知相应试验工况下高压密封系统的密封泄漏量。根据该定量检测结果，不仅可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的泄漏量检测，进而可得到密封件的工况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。

Description

一种高压气密性试验方法

 

技术领域

本发明涉及一种高压气密性试验方法。

 

背景技术

  在核电、火电、能源等工业部门的设备及管线法兰之间通常需要密封而形成密封的压力系统。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。目前，对密封的可靠性检测有两种方式，一种是高压水压试验，这种方法只能进行定性检测，一般只能采用目视检查泄漏与否；另一种方法时采用低压气体，如氦气、氮气等，进行低压泄漏率定量检测，尽管这种方法可以实现定量检查，但无法在高压工况下进行泄漏量的定量检测。因此，对密封件在高压状态下的密封泄漏量进行定量检测，以解决目前密封可靠性的检测问题，也成为压力系统密封是否有效的关键技术。

 

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种高压气密性试验方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高压气密性试验方法，待检测的高压密封系统具有封闭的压力容腔，所述压力容腔通过周向呈闭合状的密封件密封设置，所述检测方法包括如下步骤：

（1）设置检测系统，所述检测系统包括具有封闭内腔的高压罐、用于向所述高压罐中充入检测用气体的储气装置、用于向所述高压罐中注入水的供水装置，所述高压罐的顶部与底部分别开设有与所述封闭内腔相连通的上气液口与下气液口，所述下气液口处连接有带排水阀的排水管，所述上气液口处连接有带控制阀的检漏管，所述压力容腔具有与其相连通且位于相异两侧的入口与出口，所述检漏管连接在所述入口处，所述出口处通过阀门可开启或关闭设置，其中所述储气装置中所述检测用气体选用不溶或难溶于水且不易使所述密封件氧化失效的气体；

（2）排空所述检测系统中的空气：关闭所述排水阀且在所述储气装置非供气状态时，打开所述控制阀与所述阀门，通过所述供水装置向所述检测系统中注水，直至所述阀门的阀口处持续有水流出时关闭所述阀门与所述控制阀，所述供水装置停止工作；

（3）向所述高压罐内充入检测用气体：开启所述排水阀，并通过所述储气装置向所述高压罐中充入所述检测用气体，待所述高压罐中的液位降低至设定液位高度后关闭所述排水阀；

（4）持续向所述高压罐内充入检测用气体，直至所述高压罐内气体压力上升至设定值，所述储气装置停止向所述高压罐充气；

（5）打开所述控制阀，并通过所述供水装置向所述高压罐中注水增压，直至所述检测系统内的压力达到设定的检测压力值时，所述供水装置停止供水；

（6）关闭所述控制阀，通过泄漏率检测系统对所述压力容腔经所述密封件处泄漏出的检测用气体进行定量检测。

优选地，所述排水管的排水口沿竖直方向高于所述高压罐的最顶部。

优选地，所述检测用气体为氮气或氦气。

优选地，所述供水装置包括水箱、连接在所述水箱与所述高压罐之间且用于将所述水箱中的水供入所述高压罐的高压泵。

优选地，所述检测系统还包括用于检测所述高压罐中液位状态的水位计，所述步骤（3）中，通过所述水位计观测所述高压罐内的液位。

优选地，所述检测系统还包括用于检测所述高压罐中气体压力数值的第一压力表，所述步骤（4）中，通过所述第一压力表监测所述压力罐内的气体压力数值；所述检漏管上还设有用于检测通入所述压力容腔中气体压力数值的第二压力表，所述步骤（5）、所述步骤（6）中，通过所述第二压力表检测所述压力容腔中的气体压力数值。

优选地，待检测的所述高压密封系统中，所述密封件的外侧周部还环设有外密封圈，所述密封件、所述外密封圈及所述高压密封系统之间形成密闭的可收集经所述压力容腔泄漏出的气体的引漏腔，所述泄漏率检测系统与所述引漏腔相连。

进一步地，待检测的所述高压密封系统包括具有中空内腔的两个连接件、密封连接在两个所述连接件之间的所述密封件，所述密封件与所述连接件的所述中空内腔之间构成所述压力容腔。

优选地，在所述步骤（5）中，如若所述高压罐中液位较高而所述检测系统内的气体量不足，则对所述检测系统卸压，然后重复所述步骤（3）与步骤（4），再继续所述步骤（5）。

优选地，所述步骤（6）中，对所述压力系统保压至设定时间，保压过程中通过所述泄漏率检测系统来定量检测泄漏出的检测用气体。

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：本发明的高压气密性试验方法，用于对高压密封系统的高压气密封性进行定量检测，其中通过往高压罐中充入一定的检测用气体，再持续地向高压罐中注水，可使得检测系统内的气体压力达到试验的要求，对该状况下高压密封系统泄漏出的检测用气体进行定量检测，便可获知相应试验工况下高压密封系统的密封泄漏量，从而对密封件的高压气密封性进行定量。

该检测方法与相应的检测系统可适用于核电、火电、能源等工业部门高压气密封系统中密封泄漏量的定量检测。根据该定量检测结果，不仅可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。

 

附图说明

附图1为本发明中检测系统的结构示意图；

附图2为检测系统中泄漏率检测系统的另一种连接方式的原理图。

其中：1、高压罐；11、上气液口；12、下气液口；13、第一压力表；14、排水阀；15、备用阀；2、储气装置；21、储气罐；22、阀门；3、供水装置；31、水箱；32、高压泵；33、阀门；4、水位计；5、高压密封系统；51、密封件；52、连接件；53、阀门；54、引漏腔；55、外密封圈；6、泄漏率检测系统；7、排水管；71、排水阀；8、检漏管；81、控制阀；82、第二压力表。

 

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。

检测前，先设置检测系统，参见图1所示为本实施例中采用的检测系统。待检测的高压密封系统5具有封闭的压力容腔，该压力容腔通过周向呈闭合状的密封件51密封设置，该压力容腔通常是处于充盈有高压气体的环境下工作。此处，该高压密封系统5包括具有中空内腔的两个连接件52（如压力容器或法兰），密封件51密封连接在这两个连接件5之间，这样，密封件51与连接件52的中空内腔之间即形成该高压密封系统5的压力容腔。检测压力容腔经密封件51处的泄漏量，即可对相应工况下密封件51的气密封性进行定量检测。

参见图1所示，该检测系统包括具有封闭内腔的高压罐1、用于向高压罐1中充入检测用气体的储气装置2、用于向高压罐1中注入水的供水装置3，储气装置1包括储存有检测用气体的储气罐21、设于储气罐21出气口处的阀门22，储气罐2中储存的检测用气体为不溶或难溶于水且不易使密封件51氧化或腐蚀失效的气体，通常可采用氦气或氮气等气体。高压罐1上用于通入检测用气体的进气口可开设在高压罐1的上部。供水装置3包括盛放有水的水箱31、用于将水箱31中的水供入高压罐1中的高压泵32，设于高压罐1与高压泵32之间的阀门33，高压罐1上用于注水的注水口可开设在高压罐1的下部。高压罐1上还连接有用于检测高压罐1内液位的水位计4。

高压罐1的顶部开设有上气液口11、高压罐1的底部开设有下气液口12，该上气液口11与下气液口12均与高压罐1的封闭内腔相连通。下气液口12处连接有带排水阀71的排水管7，该排水管7的排水口沿竖直方向应高于高压罐1的最顶部。上气液口11处连接有带控制阀81的检漏管8，该检漏管8的另一端通入待检测的高压密封系统5的压力容腔中。该压力容腔具有与其相连通且位于相异两侧的入口与出口，检漏管8的上述另一端即连接在该入口处，压力容腔的上述出口处设于阀门53，通过阀门53来将该出口开启或关闭。上气液口11处还设有第一压力表13，用于检测高压罐1内气体的压力数值；检漏管8上还设有用于检测通入压力容腔中气体压力数值的第二压力表82，该第二压力表82位于控制阀81与压力容腔的入口之间。高压罐1的底部还设有放空阀14以用于完成检测后对其内液体的放空，高压罐1的顶部还设有备用阀15，以用于排出高压罐1中的气体。

该检测系统还包括用于对压力容腔中经密封件51处泄漏出的气体进行定量检测的泄漏率检测系统6。检测时可采用图1所示的方法，将高压密封系统5整个的置于一封闭空间内，然后再通过泄漏率检测系统6检测该封闭空间内检测用气体的变化量。也可以直接检测密封件51周围环境中检测用气体的浓度变化量，从而获取高压密封系统5的泄漏量，采用该种检测方法时应尽可能地靠近密封件51进行检测。

此外，还可以采用图2所示的结构和方法，即在密封件51的外侧周部上再环设一外密封圈55，使得该外密封圈55与密封件51，以及高压密封系统5的两连接件52之间形成密闭的引漏腔54。由于外侧的外密封圈55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。压力容腔内经密封件51泄漏出的检测用气体便全部进入该引漏腔54中，将泄漏率检测系统6与该引漏腔54相连，即可对泄露出的检测用气体进行定量检测。

高压试验检测时，首先打开阀门33、控制阀81以及阀门53，并使得阀门22、排水阀71、放空阀14、备用阀15均处于关闭状态，通过高压泵32向该检测系统中注满水，从而将系统中的空气排干净，直至阀门53的出口处持续流水时停止注水，关闭阀门33、控制阀81以及阀门53。

打开排水阀71，同时打开阀门22，通过储气罐21向高压罐1中注入检测用气体（如氦气或氮气），使得系统内的水逐渐从排水管7中排出，通过水位计4观测高压罐1中的液位状况，直至高压罐1中排出一大部分水或接近全部的水时关闭阀门71。此外，上述排水过程中应避免外部空气进入系统中。继续向高压罐1中注入检测用气体，使得高压罐1中的气体压力逐渐上升直至其达到设定值，通过第一压力表13即可检测该压力值，待第一压力表13上观测到的压力数值—即高压罐1内的气体压力值达到设定值后，关闭阀门22停止注入检测用气体，上述过程主要是为了让高压罐1中充入足够量的检测用气体，以利于后续的泄漏检测。

打开阀门33，同时打开控制阀81，通过高压泵32向高压罐1中注水增压，从而压缩高压罐1上部的气体，高压罐1中的检测用气体通过检漏管8进入压力容腔中而使得压力容腔中充盈高压的检测用气体。通过不断注水将检测系统内的压力加至试验要求的检测压力值后，关闭阀门33停止向高压罐1中供水。

为保证高压密封系统5中密封件51保持在气态的环境下以避免影响检测精度，因此需要避免高压罐1中的水量过多以防止水进入高压密封系统5中。在上述试验过程中，如若高压罐1中的液位较高而检测系统内的气体量不足，造成水进入高压密封系统5中时，说明在上述给高压罐1注入的检测气体量不够，这时需对系统卸压后，重新向高压罐1中充入检测用气体并向高压罐1中注水进行加压，即重新进行试验。

待检测系统内的压力加至试验要求的检测压力值后，此时可根据试验要求，可以关闭控制阀81将系统部分隔离而对压力容腔进行保压，或者打开控制阀81和阀门33而对压力容腔再进行补压。在上述补压、保压过程中通过泄漏率检测系统6来检测压力容腔经密封件51泄漏出的检测用气体的量，即可获得相应试验工况下高压密封系统5的密封泄漏量。待检测结束后，打开放空阀14及阀门53、控制阀81，可对该检测系统卸压。

 

综上，采用本发明的高压气密性试验方法，可方便地对高压密封系统5的气密封泄漏量进行定量检测，可即时地获知相应试验工况下高压密封系统5的密封泄漏量，从而对密封件的高压气密封性进行定量检测。该检测系统以及相应的检测方法可适用于核电、火电、能源等工业部门的高压气密封系统的密封泄漏量的定量检测。根据该定量检测结果，不仅可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。

 

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据以实施，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之内。

Claims (10)

1.一种高压气密性试验方法，待检测的高压密封系统具有封闭的压力容腔，所述压力容腔通过周向呈闭合状的密封件密封设置，其特征在于，所述检测方法包括如下步骤：

（1）设置检测系统，所述检测系统包括具有封闭内腔的高压罐、用于向所述高压罐中充入检测用气体的储气装置、用于向所述高压罐中注入水的供水装置，所述高压罐的顶部与底部分别开设有与所述封闭内腔相连通的上气液口与下气液口，所述下气液口处连接有带排水阀的排水管，所述上气液口处连接有带控制阀的检漏管，所述压力容腔具有与其相连通且位于相异两侧的入口与出口，所述检漏管连接在所述入口处，所述出口处通过阀门可开启或关闭设置，其中所述储气装置中所述检测用气体选用不溶或难溶于水且不易使所述密封件氧化失效的气体；

（2）排空所述检测系统中的空气：关闭所述排水阀且在所述储气装置非供气状态时，打开所述控制阀与所述阀门，通过所述供水装置向所述检测系统中注水，直至所述阀门的阀口处持续有水流出时关闭所述阀门与所述控制阀，所述供水装置停止工作；

（3）向所述高压罐内充入检测用气体：开启所述排水阀，并通过所述储气装置向所述高压罐中充入所述检测用气体，待所述高压罐中的液位降低至设定液位高度后关闭所述排水阀；

（4）持续向所述高压罐内充入检测用气体，直至所述高压罐内气体压力上升至设定值，所述储气装置停止向所述高压罐充气；

（5）打开所述控制阀，并通过所述供水装置向所述高压罐中注水增压，直至所述检测系统内的压力达到设定的检测压力值时，所述供水装置停止供水；

（6）关闭所述控制阀，通过泄漏率检测系统对所述压力容腔经所述密封件处泄漏出的检测用气体进行定量检测。

2.根据权利要求1所述的一种高压气密性试验方法，其特征在于：所述排水管的排水口沿竖直方向高于所述高压罐的最顶部。

3.根据权利要求1所述的一种高压气密性试验方法，其特征在于：所述检测用气体为氮气或氦气。

4.根据权利要求1所述的一种高压气密性试验方法，其特征在于：所述供水装置包括水箱、连接在所述水箱与所述高压罐之间且用于将所述水箱中的水供入所述高压罐的高压泵。

5.根据权利要求1所述的一种高压气密性试验方法，其特征在于：所述检测系统还包括用于检测所述高压罐中液位状态的水位计，所述步骤（3）中，通过所述水位计观测所述高压罐内的液位。

6.根据权利要求1所述的一种高压气密性试验方法，其特征在于：所述检测系统还包括用于检测所述高压罐中气体压力数值的第一压力表，所述步骤（4）中，通过所述第一压力表监测所述压力罐内的气体压力数值；所述检漏管上还设有用于检测通入所述压力容腔中气体压力数值的第二压力表，所述步骤（5）、所述步骤（6）中，通过所述第二压力表检测所述压力容腔中的气体压力数值。

7.根据权利要求1所述的一种高压气密性试验方法，其特征在于：待检测的所述高压密封系统中，所述密封件的外侧周部还环设有外密封圈，所述密封件、所述外密封圈及所述高压密封系统之间形成密闭的可收集经所述压力容腔泄漏出的气体的引漏腔，所述泄漏率检测系统与所述引漏腔相连。

8.根据权利要求7所述的一种高压气密性试验方法，其特征在于：待检测的所述高压密封系统包括具有中空内腔的两个连接件、密封连接在两个所述连接件之间的所述密封件，所述密封件与所述连接件的所述中空内腔之间构成所述压力容腔。

9.根据权利要求1所述的一种高压气密性试验方法，其特征在于：在所述步骤（5）中，如若所述高压罐中液位较高而所述检测系统内的气体量不足，则对所述检测系统卸压，然后重复所述步骤（3）与步骤（4），再继续所述步骤（5）。

10.根据权利要求1所述的一种高压气密性试验方法，其特征在于：所述步骤（6）中，对所述压力系统保压至设定时间，保压过程中通过所述泄漏率检测系统来定量检测泄漏出的检测用气体。