CN108680528B - 一种气体扩散分析装置 - Google Patents
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Abstract
本申请所提供的一种气体扩散分析装置，包括：分流限流器，用于对载气氮气分成两路气路并可单独调整气路流量；真空泵，用于气体检测回路抽真空和排气冲洗；电磁阀，用于组合成检测回路和排气冲洗回路；测量容器，用于装放被测试燃料单棒；干燥器，用于气体干燥；SF6微量传感器，用于获取气体检测回路SF6气体含量数据；压力传感器，用于测量气体检测回路气路压力；气体分析仪表，用于控制所述SF6微量传感器进行气体测量，得到SF6气体分析结果；并根据气路压力及预设算法进行补偿得到最终分析结果，并将最终分析结果显示于显示屏上。实现了利用气路压力数据对SF6侧测量结果的数据补偿，进一步提高了SF6气体分析结果的准确性。
Description
技术领域
本申请涉及气体测量领域，特别涉及一种气体扩散分析装置。
背景技术
燃料棒内的裂变气体组分复杂，不同的燃耗深度的乏燃料棒中的气体组分也会不同，通常，乏燃料组件在持续的链式裂变反应中会释放大量裂变产物，主要包括裂变气体：氙-133(133Xe)、氪-85(85Kr)，易溶于水的裂变产物：碘-131(131I)、铯-134(134Cs)。燃料棒中的裂变气体可能以游离态存在于燃料包壳内，也可能吸附在金属表面。
为研究燃料棒微小裂缝对气体的泄漏影响，同时为保证研究人员的安全性。根据分子运动理论，不同气体的化学性质不同，但扩散规律是相同的，选用追踪气体SF6来模拟85Kr和133Xe在燃料棒的微小裂缝扩散情况。
而现有的SF6检测设备在采用红外激光吸收原理时，利用SF6气体对红外光谱的吸收特性来测量气体浓度，没有考虑到外界气路压力对测量结果的影响，测量结果并不准确。
申请内容
本申请的目的是提供一种气体扩散分析装置，解决现有检测SF6气体浓度时精度不高的问题。
为解决上述技术问题，本申请提供一种气体扩散分析装置，具体技术方案如下：
该气体扩散分析装置包括气体检测回路、气体分析仪表；
所述气体检测回路包括分流限流器、真空泵、电磁阀、测量容器、干燥器、SF6微量传感器、压力计)和导管；分流限流器通过导管分别连接两个电磁阀，真空泵连接所述电磁阀，两个电磁阀之间串联连接测量容器、干燥器、SF6微量传感器、压力计；
所述分流限流器，用于对载气氮气分成两路气路并可单独调整气路流量；所述真空泵，用于将所述气体检测回路抽成真空状态和排气冲洗；所述电磁阀，用于将所述气体检测回路组合成检测回路和排气冲洗回路；所述测量容器，用于装放被测试燃料单棒；所述干燥器，用于对所述气体检测回路进行气体干燥；所述SF6微量传感器，用于获取所述气体检测回路中SF6气体含量数据；所述压力计，用于测量所述气体检测回路中气路压力；
所述气体分析仪表，用于控制所述SF6微量传感器进行SF6气体测量，得到SF6气体分析结果；并根据所述气路压力及预设算法对所述SF6气体分析结果进行补偿得到最终分析结果，并将所述最终分析结果显示于所述显示屏上。
其中，所述SF6微量传感器通过六芯航空插头与所述气体分析仪表相连接。
其中，所述压力计通过DIN43650接口与所述气体分析仪表相连接。
其中，所述电磁阀通过二芯电缆与所述气体分析仪表相连接。
其中，所述真空泵通过二芯电缆与所述气体分析仪表相连接。
其中，所述气体分析仪表测量SF6气体含量，并将SF6气体含量与时间的关系图显示于所述显示屏上。
其中，所述气体分析仪表还用于测量所述气体检测回路中气路压力，并将气路压力与时间的关系图显示于所述显示屏上。
其中，所述气体扩散分析装置还用于设置测量参数，所述测量参数包括传感器量程、信号滤波长度、压力量程、曲线时间跨度、气密性检查时长、测量腔体积、最大泄漏量和泄露检测启动压力中的任意一项或多项。
其中，所述气体分析仪表还包括RS-485接口、以太网接口和USB接口。
其中，所述电磁阀具体为三位五通电磁阀。
本申请所提供的一种气体扩散分析装置，包括：分流限流器，用于对载气氮气分成两路气路并可单独调整气路流量；真空泵，用于气体检测回路抽真空和排气冲洗；电磁阀，用于气体检测回路组合成检测回路和排气冲洗回路；测量容器，用于装放被测试燃料单棒；干燥器，用于对气体检测回路进行气体干燥；SF6微量传感器，用于获取气体检测回路SF6气体含量数据；压力传感器，用于测量气体检测回路气路压力；气体分析仪表，用于控制所述SF6微量传感器进行SF6气体测量，得到SF6气体分析结果；并根据所述气路压力及预设算法对所述SF6气体分析结果进行补偿得到最终分析结果，并将所述最终分析结果显示于所述显示屏上；实现了利用气路压力数据对SF6侧测量结果的数据补偿，进一步提高了SF6气体分析结果的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种气体扩散分析装置的结构示意图；
图2为本申请实施例所提供的气体分析仪表显示屏SF6分析结果曲线示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种气体扩散分析装置的结构示意图，该气体扩散分析装置由两部分组成：气体检测回路100和气体分析仪表200，具体的，该气体扩散分析装置包括：
分流限流器110，用于对载气氮气分成两路气路并可单独调整气路流量；
真空泵120，用于将气体检测回路100抽成真空状态和排气冲洗；
电磁阀130a和电磁阀130b，用于气体检测回路100组合成检测回路和排气冲洗回路；电磁阀可以用于切换通气的管路，两个电磁阀的通断就可以组成两个回路。举例而言，如果电磁阀的通断状态分别用1和0表示，两个电磁阀就可以组成“10”和“01”两种状态，借此可以实现当某一个电磁阀开启而另一个电磁阀关闭时形成检测回路或排气冲洗回路。
测量容器140，用于装放被测试燃料单棒；
干燥器150，用于对检测回路气体干燥；
SF6微量传感器160(以下简称“传感器160”)，用于接受气体分析仪表的控制指令，获取SF6气体含量数据；
压力传感器170，用于测量气路压力；
导管180，用于连接分流限流器110和两个电磁阀(130a、130b)；
气体分析仪表200，包括连接电缆220和显示屏210，用于控制所述SF6微量传感器进行SF6气体测量，得到SF6气体分析结果；并根据所述气路压力及预设算法对所述SF6气体分析结果进行补偿得到最终分析结果，并将所述最终分析结果显示于显示屏210上；其中，连接电缆220分别与传感器160、所述压力传感器170、所述电磁阀(130a、130b)和真空泵120相连。
其中，所述电磁阀130a、电磁阀130b和真空泵可以通过二芯电缆与所述气体分析仪表相连接。
传感器160实际上也就是指的应用红外光谱的吸收特性来测量气体浓度的红外气体传感器，用于检测气体检测回路中气体SF6的含量。需要注意的是，气体检测回路100需要符合传感器160的工作条件，否则还需要在气体进入传感器160之前增加相应的净化装置。
进行SF6测量时，气体分析仪表200通过控制传感器160的红外光激光器发出一组电调制的红外广谱光源，光线通过扩散进入传感器160的气体，通过窄带滤波片，进入红外探测器转换为电信号。
而压力传感器170用于测量气路压力，在此不对压力传感器170的测量相关属性例如测量范围等做限定，具体应由本领域技术人员根据实际测量作相应限定。例如，可以使压力传感器200的测量范围控制在0-6bar，输出信号4-20mA。
同样的，压力传感器170亦安装在气体检测回路100，且根据气体检测回路100的具体情况选择使用气体净化装置。
具体的，SF6微量传感器100可以通过六芯航空插头与所述气体分析仪表200相连接，例如为RVVP6*0.5规格。
具体的，压力传感器200可以通过三芯航空插头与气体分析仪表200相连接，例如为RVVP3*0.75，型号为DIN43650。
具体的，所述电磁阀可以为三位五通电磁阀。
值得一提的是，气体分析仪表200可以持续测量SF6气体含量，并将SF6气体含量与时间的关系图显示于显示屏210上。当然，除了可测量SF6气体含量外，气体分析仪表200还可以测量与SF6气体相关的数据量，例如大气压、实时温度、SF6标准大气压体积和SF6标准大气压下质量等，并将其显示于显示屏500上。
在此，对于气体分析仪表200的具体使用条件、测量参数和相关技术参数不作限定，例如测量量程、工作压力、耐压范围、工作温度、存储温度、环境湿度等。同样，对于显示屏210的屏幕大小、分辨率等亦不做限定。
优选的，显示屏210可以为触摸式显示屏，即用户可直接点击屏幕进行操作，此时对应的气体分析仪表200则无需设置过多操作按钮。
优选的，气体分析仪表200还可用于持续测量气体检测回路100中气路压力，并将气路压力与时间的关系图显示于显示屏210上，参见图2，图2为回路中监测示意图，图中数字1代表SF6气体含量的数字显示(单位为ppm)，数字2代表气体检测回路100中气路压力的数字显示(单位为mbar)，数字3代表SF6气体含量的曲线显示，数字4代表气体检测回路中100的气路压力的曲线显示。
优选的，气体扩散分析装置还可用于设置测量参数，所述测量参数包括传感器量程、信号滤波长度、压力量程、曲线时间跨度、气密性检查时长、测量腔体积、最大泄漏量和泄露检测启动压力中的任意一项或多项。
优选的，气体扩散分析装置还可以包括：
存储器，用于存储测量数据及对应的测量时间。
优选的，气体扩散分析装置还可以包括：
数据读取装置，用于读取历史测量数据并显示于显示屏210上。
该气体扩散分析装置可以保存每次测量的数据以测量时间，并在此后将其显示于显示屏210上，甚至还可以形成SF6数据与日期之间的曲线图。值得一提的是，存储器除了可以保存测量数据之外，还可以保存测量该数据时所使用的测量参数，甚至整个气体分析仪表200中的系统的相关参数例如语言、用户密码以及通信参数等。通信参数的设置主要用于气体扩散分析装置与上下位机之间的通信，此时可能需要检验是否开始数据验证模式，是否开启看门狗以及串口名称、波特率、数据方式、校验方式和停止位等。
当然，气体扩散分析装置还可以包括系统初始化设置，具体的，可以在气体分析仪表200上设置初始化按钮，使得系统发生异常时可恢复至出厂设置。
本申请实施例提供了一种气体扩散分析装置，可以通过上述装置实现对SF6气体的监测，操作简单，可直观输出SF6气体的监测结果。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例提供的系统而言，由于其与实施例提供的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (10)
1.一种气体扩散分析装置，其特征在于，包括：气体检测回路(100)、气体分析仪表(200)；
所述气体检测回路(100)包括分流限流器(110)、真空泵(120)、电磁阀(130a、130b)、测量容器(140)、干燥器(150)、SF6微量传感器(160)、压力计(170)和导管(180)；分流限流器(110)通过导管(180)分别连接两个电磁阀(130a、130b)，真空泵(120)连接所述电磁阀(130a、130b)，两个电磁阀(130a、130b)之间串联连接测量容器(140)、干燥器(150)、SF6微量传感器(160)、压力计(170)；
所述分流限流器(110)，用于对载气氮气分成两路气路并可单独调整气路流量；所述真空泵(120)，用于将所述气体检测回路(100)抽成真空状态和排气冲洗；所述电磁阀(130a、130b)，用于将所述气体检测回路(100)组合成检测回路和排气冲洗回路；所述测量容器(140)，用于装放被测试燃料单棒；所述干燥器，用于对所述气体检测回路(100)进行气体干燥；所述SF6微量传感器(160)，用于获取所述气体检测回路(100)中SF6气体含量数据；所述压力计(170)，用于测量所述气体检测回路(100)中气路压力；
所述气体分析仪表(200)，用于控制所述SF6微量传感器(160)进行SF6气体测量，得到SF6气体分析结果；并根据所述气路压力及预设算法对所述SF6气体分析结果进行补偿得到最终分析结果，并将所述最终分析结果显示于显示屏(210)上。
2.根据权利要求1所述的气体扩散分析装置，其特征在于，所述SF6微量传感器通过六芯航空插头与所述气体分析仪表(200)相连接。
3.根据权利要求1所述的气体扩散分析装置，其特征在于，所述压力计(170)通过DIN43650接口与所述气体分析仪表(200)相连接。
4.根据权利要求1所述的气体扩散分析装置，其特征在于，所述电磁阀(130a、130b)通过二芯电缆与所述气体分析仪表(200)相连接。
5.根据权利要求1所述的气体扩散分析装置，其特征在于，所述真空泵(120)通过二芯电缆与所述气体分析仪表(200)相连接。
6.根据权利要求1所述的气体扩散分析装置，其特征在于，所述气体分析仪表(200)测量SF6气体含量，并将SF6气体含量与时间的关系图显示于所述显示屏(210)上。
7.根据权利要求1所述的气体扩散分析装置，其特征在于，所述气体分析仪表(200)还用于测量所述气体检测回路(100)中气路压力，并将气路压力与时间的关系图显示于所述显示屏(210)上。
8.根据权利要求6或7所述的气体扩散分析装置，其特征在于，所述气体扩散分析装置还用于设置测量参数，所述测量参数包括传感器量程、信号滤波长度、压力量程、曲线时间跨度、气密性检查时长、测量腔体积、最大泄漏量和泄露检测启动压力中的任意一项或多项。
9.根据权利要求8所述的气体扩散分析装置，其特征在于，所述气体分析仪表(200)还包括RS-485接口、以太网接口和USB接口。
10.根据权利要求1所述的气体扩散分析装置，其特征在于，所述电磁阀(130a、130b)具体为三位五通电磁阀。
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- 2018-05-18 CN CN201810479389.0A patent/CN108680528B/zh active Active
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