CN108760182A - 氦气和压力联合并行检漏多个独立设备的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氦气和压力联合并行检漏多个独立设备的系统和方法，涉及设备检漏技术领域。包括：压力检测装置、氦气检漏设备、氦气源、收集室和气体采样装置，所述氦气检漏设备包括标准容积装置，在使用过程中，通过压力检测装置测得两个相邻独立设备之间的压差，通过氦气检漏设备测得总的泄漏指示值和参考值，根据检测到的数据利用一定的算法计算出各个独立设备分别的漏率。所以，本发明提供的系统检测各独立设备的漏率过程中，只使用了氦气一种检漏气体，不仅利用了氦气的高灵敏度，而且避免了其他检漏气体的使用，降低了检漏设备和地面支持的复杂性，降低了检漏成本。此外，原则上可以无限增加独立设备的数量，可扩展性更好。

Description

氦气和压力联合并行检漏多个独立设备的系统和方法

技术领域

本发明涉及设备检漏技术领域，尤其涉及一种氦气和压力联合并行检漏多个独立设备的系统和方法。

背景技术

目前，在航空航天、石油化工、热工制冷等领域，都需要使用密封性较强的设备。这些设备在使用时，出于对功能、性能、安全性、寿命等方面的考虑，需要对其进行检漏工作，检测其漏率是否满足需求。

对体积较大的设备，在特殊领域，尤其是航天领域内，一般采用氦质谱检漏的方法，即将被检设备放置在更大的一个收集室内，给被检设备内充入一定压力的氦气作为检测气体，通过一定时间的泄漏累积，在收集室取样并使用相应的气体探测设备，如氦质谱检漏仪，检测并计算出设备的漏率。

在部分特殊的设备内，往往有多个互相不连通的独立设备，这些区域在进行累积检漏时，如果采用单一的氦气无法同时进行。如果分别累积检漏，则需要花费大量的时间。目前在航天领域，为了降低检漏时间，往往采用多种气体同时分析的方法，给不同的独立设备加入不同的检测气体，除氦气外，还可以使用氖气、氪气、四氟化碳等，经过同样时间的泄漏累积后，在收集室取样后，将含有多种检测气体的取样使用特定的多种气体分析仪进行检测，并计算出各个独立设备的漏率。该方法存在一定的缺点，一是多种气体的检测设备较氦质谱检漏仪价格昂贵，维护成本高；二是在所有的检测气体中，氦气的检测灵敏度最好，技术最为成熟，其他的检测气体均不如氦气；三是氖气、氪气、四氟化碳的价格相比氦气高，在对大型设备检漏时成本较高，并且会增加额外的维护、存储成本。此外，多种气体分析方法的检漏受限于检漏气体的种类，气体分析检漏中可选择的检漏气体有限，因此能同时检测的独立设备数量也有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氦气和压力联合并行检漏多个独立设备的系统和方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种氦气和压力联合并行检漏多个独立设备的系统，包括：压力检测装置、氦气检漏设备、氦气源、收集室和气体采样装置，所述氦气检漏设备包括标准容积装置；

所述氦气源可与多个独立设备连通，为每个所述独立设备充氦气；

所述压力检测装置包括多个压差计，两个相邻的所述独立设备之间安装有一个所述压差计；

所述独立设备充完氦气后，放置在所述收集室中，

所述气体采样装置的一端与所述收集室连接，所述气体采样装置的另一端与所述氦气检漏设备连接，

所述标准容积装置与所述收集室连接。

优选地，所述氦气源可与多个独立设备连通，具体为，所述氦气源与一个所述独立设备连接，两个相邻的所述独立设备之间通过辅助软管连接。

优选地，所述的氦气源包括：氦气瓶和真空泵，所述氦气瓶与所述真空泵分别与所述独立设备连接，所述氦气瓶与所述独立设备的连接管路上依次设置有气源阀、调压阀和充气阀，所述真空泵与所述独立设备的连接管路上设置有真空阀。

优选地，所述压力检测装置还包括供电及数据采集组件，所述供电及数据采集组件与每个所述压差计分别连接。

优选地，所述氦气检漏设备采用氦质谱检漏设备。

优选地，所述氦质谱检漏设备还包括：氦质谱检漏仪和供电及数据采集组件标准容积装置；所述供电及数据采集组件与所述氦质谱检漏仪连接，所述氦质谱检漏仪与所述气体采样装置连接，并在连接管路上设置有检漏阀。

优选地，所述气体采样装置包括抽气循环泵，所述抽气循环泵的一端与所述收集室连接，所述抽气循环泵的另一端与所述氦气检漏设备连接。

优选地，所述收集室包括：具备较好密封条件的收集空腔和对流装置，所述对流装置安装在所述收集室内；

优选地，所述收集空腔包括专门的建筑、大型密封罐或大型软包装，所述对流装置为风扇。

根据上述的系统进行氦气和压力联合并行检漏多个独立设备的方法，包括如下步骤：

S1，使用辅助软管将各个独立设备连通，然后将独立设备抽真空，再充入高纯氦气，接着断开辅助软管；

S2，将包括多个独立设备的整个被检设备放入收集室内，打开气体采样装置和氦气检漏设备，测量系统的本底指示值I₀；

S3，泄漏累积时间t以后，记录各个压差计的压差值Δp₁₂、Δp₂₃、Δp₃₄…，其中，Δp₁₂表示独立设备1-2之间的压差，Δp₂₃表示独立设备2-3之间的压差，依次类推；打开气体采样装置和氦气检漏设备，读数稳定后测得被检设备总的泄漏指示值I_c1；

S4，打开标准容积装置，打开气体采样装置和氦气检漏设备，读数稳定后测得参考值I_c2；

S5，所有独立设备总的氦气漏率根据以下公式计算：

其中，

I_c2：打开标准容积后的参考值，pa﹒m³/s，

I_c1：累积检漏后的被检设备总的指示值，pa﹒m³/s，

I₀：本底指示值，pa﹒m³/s，

p：标准容积装置的充氦压力，pa，

V：标准容积装置的体积，m，，

t：泄漏累计时间，s；

S6，根据各个独立设备之间压差和漏率之间的关系，建立以下的一系列关系式：

…

Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+...＝Q_p

式中，

t：累计时间，s；

Q：独立设备的漏率，pa﹒m³/s，下标1，2，…分别表示独立设备的编号；

V：独立设备的容积，m³，下标1，2，…分别表示独立设备的编号；

Δp：独立设备之间的压差，Pa，下标12，23，…表示独立设备之间的压差关系；

S7，根据S5和S6中的所有关系式，计算得到各个独立设备分别的漏率。

本发明的有益效果是：本发明实施例提供的氦气和压力联合并行检漏多个独立设备的系统和方法，包括：压力检测装置、氦气检漏设备、氦气源、收集室和气体采样装置，所述氦气检漏设备包括标准容积装置，在使用过程中，通过压力检测装置测得两个相邻独立设备之间的压差，通过氦气检漏设备测得总的泄漏指示值和参考值，根据检测到的数据利用一定的算法计算出各个独立设备分别的漏率。所以，本发明提供的系统检测各独立设备的漏率过程中，只使用了氦气一种检漏气体，不仅利用了氦气的高灵敏度，而且避免了其他检漏气体的使用，降低了检漏设备和地面支持的复杂性，降低了检漏成本。此外，原则上可以无限增加独立设备的数量，可扩展性更好。

附图说明

图1是本发明提供的系统检漏过程连接结构示意图；

图2是本发明提供的系统检漏前充氦气连接结构示意图；

图3是本发明提供的系统检漏方法流程示意图。

图中，各符号的含义如下：

1压力检测装置、2氦气检漏设备、3氦气源、4收集室、5气体采样装置、6独立设备、7压差计、8辅助软管、9氦气瓶、10真空泵、11气源阀、12调压阀、13充气阀、14真空阀、15氦质谱检漏仪、16标准容积装置、17检漏阀、18抽气循环泵、19风扇。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

如图1-2所示，本发明实施例提供了一种氦气和压力联合并行检漏多个独立设备的系统，包括：压力检测装置1、氦气检漏设备2、氦气源3、收集室4和气体采样装置5，所述氦气检漏设备2包括标准容积装置16；

所述氦气源3可与多个独立设备6连通，为每个所述独立设备6充氦气；

所述压力检测装置1包括多个压差计7，两个相邻的所述独立设备6之间安装有一个所述压差计7；

所述独立设备6充完氦气后，放置在所述收集室4中，

所述气体采样装置5的一端与所述收集室4连接，所述气体采样装置5的另一端与所述氦气检漏设备2连接，

所述标准容积装置16与所述收集室4连接。

上述结构的工作过程可以参见图3所示，具体为：

首先，使用辅助软管将各个独立设备连通，然后将独立设备抽真空，再充入高纯氦气，接着断开辅助软管，各个独立设备之间的压力一致。在独立设备之间连接压差计，将压差计的电源、信号线等接好，将整个被检设备(包括多个独立设备)放入封闭的收集室内，打开气体采样装置和氦气检漏设备，得到系统的本底值。

泄漏累积一定时间以后，记录各个差压计的压差值。然后打开气体采样装置和氦气检漏设备，读数稳定后得到被检设备(包括多个独立设备)总的泄漏指示值。

打开标准容积装置，打开气体采样装置和氦气检漏设备，读数稳定后得到参考值。

根据检测到的各数值可以计算出各个独立设备的漏率。

所以，采用本发明实施例提供的系统，可以获得用于计算各独立设备漏率的数据，为其提供数据支撑。由于在检漏过程中只使用了氦气一种检漏气体，不仅利用了氦气的高灵敏度，而且避免了其他检漏气体的使用，降低了检漏设备和地面支持的复杂性，降低了检漏成本。此外，普通的多种气体分析检漏方法，支持的检漏气体有限，因此能同时检漏的设备数量有限；而本发明提供的氦气和压力检测联合使用并行检漏多个设备的系统，原则上可以无限增加独立设备的数量，可扩展性更好。

在本发明的一个优选实施例中，所述氦气源3可与多个独立设备6连通，具体可以为，所述氦气源3与一个所述独立设备6连接，两个相邻的所述独立设备6之间通过辅助软管8连接。

采用上述结构，可以在需要为各个独立设备充氦气时，在相邻的两个独立设备之间连接辅助软管，就可以轻松容易的实现每个独立设备与氦气源之间的连接，而当不需要充氦气时，则额可以通过断开辅助软管的连接，即可轻松容易的实现每个独立设备与氦气源之间的断开。与使用固定的管路相比，这种结构，使用更加方便，实现连接和断开更加容易。

本实施例中，所述氦气源3可以包括：氦气瓶9和真空泵10，所述氦气瓶9与所述真空泵10分别与所述独立设备6连接，所述氦气瓶9与所述独立设6备的连接管路上可以依次设置有气源阀11、调压阀12和充气阀13，所述真空泵10与所述独立设备6的连接管路上可以设置有真空阀14。

采用上述结构，可以保证氦气源能够精确的调节出口氦气压力，保证给各独立设备充入准确压力的气体。

本发明的一个优选实施例中，所述压力检测装置1还可以包括供电及数据采集组件，所述供电及数据采集组件与每个所述压差计7分别连接。

采用上述结构，可以实现对各压差计数据的采集，进而可以实现数据采集和分析的自动化。

本实施例中，所述氦气检漏设备2可以采用氦质谱检漏设备。

本实施例中，所述氦质谱检漏设备还可以包括：氦质谱检漏仪15和供电及数据采集组件；所述供电及数据采集组件与所述氦质谱检漏仪15连接，所述氦质谱检漏仪15与所述气体采样装置5连接，并在连接管路上设置有检漏阀17。

气体采样装置从收集室采样后，提供采样给氦质谱检漏仪，通过氦质谱检漏仪对采样进行检测，泄漏累积一定时间采样并检漏后，再打开标准容积装置、气体采样装置和氦气检漏设备，读数稳定后得到参考值。通过该设备可以检测到各个独立设备的泄漏率。

本实施例中，所述气体采样装置5包括抽气循环泵18，所述抽气循环泵18的一端与所述收集室4连接，所述抽气循环泵18的另一端与所述氦气检漏设备2连接。

本实施例中，所述收集室4可以包括：具备较好密封条件的收集空腔和对流装置，所述对流装置安装在所述收集室4内。

其中，所述收集空腔可以包括专门的建筑、大型密封罐或大型软包装。

所述对流装置可以为风扇19。

采用上述结构，既可以保证收集室的密封性，也可以保证将体积较大的被检设备，可能包括多个互不连通的独立设备放入到收集室的空腔中，也可以通过在空腔中设备对流装置，保证泄漏出来的检漏气体不会扩散到收集室以外的部分，同时保证收集室内气体均匀。

实施例二

本发明实施例提供了一种根据实施例一所述的系统进行氦气和压力联合并行检漏多个独立设备的方法，包括如下步骤：

S1，使用辅助软管将各个独立设备连通，然后将独立设备抽真空，再充入高纯氦气，接着断开辅助软管；

S2，将包括多个独立设备的整个被检设备放入收集室内，打开气体采样装置和氦气检漏设备，测量系统的本底指示值I₀；

S3，泄漏累积时间t以后，记录各个压差计的压差值Δp₁₂、Δp₂₃、Δp₃₄…，其中，Δp₁₂表示独立设备1-2之间的压差，Δp₂₃表示独立设备2-3之间的压差，依次类推；打开气体采样装置和氦气检漏设备，读数稳定后测得被检设备总的泄漏指示值I_c1；

S4，打开标准容积装置，打开气体采样装置和氦气检漏设备，读数稳定后测得参考值I_c2；

S5，所有独立设备总的氦气漏率根据以下公式计算：

其中，

I_c2：打开标准容积后的参考值，pa﹒m³/s，

I_c1：累积检漏后的被检设备总的指示值，pa﹒m³/s，

I₀：本底指示值，pa﹒m³/s，

p：标准容积装置的充氦压力，pa，

V：标准容积装置的体积，m，，

t：泄漏累计时间，s；

S6，根据各个独立设备之间压差和漏率之间的关系，建立以下的一系列关系式：

…

Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+...＝Q_p

式中，

t：累计时间，s；

Q：独立设备的漏率，pa﹒m³/s，下标1，2，…分别表示独立设备的编号；

V：独立设备的容积，m³，下标1，2，…分别表示独立设备的编号；

Δp：独立设备之间的压差，Pa，下标12，23，…表示独立设备之间的压差关系；

S7，根据S5和S6中的所有关系式，计算得到各个独立设备分别的漏率。

具体实施例：

本发明实施例提供了一种检测四个独立设备的漏率的方法。在有四个独立设备的情况下，经过检漏过程，可以获得以下四个方程式：

Q₁+Q₂+Q₃+Q₄＝Q_p

可以按照矩阵求解的方法计算出四个独立设备的漏率：

可见，采用本发明实施例提供的方法，可以利用系统检测得到的数据，通过根据各独立设备之间的压差和漏率之间的关系等，建立的一系列的关系式，计算得到各个独立设备分别的漏率，所以，本发明，采用上述方法，可以只使用氦气一种检漏气体就可以得到各独立设备的分别漏率，不仅利用了氦气的高灵敏度，而且避免了其他检漏气体的使用，降低了检漏设备和地面支持的复杂性，降低了检漏成本。此外，原则上可以无限增加独立设备的数量，可扩展性更好。

通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：本发明实施例提供的氦气和压力联合并行检漏多个独立设备的系统和方法，包括：压力检测装置、氦气检漏设备、氦气源、收集室和气体采样装置，所述氦气检漏设备包括标准容积装置，在使用过程中，通过压力检测装置测得两个相邻独立设备之间的压差，通过氦气检漏设备测得总的泄漏指示值和参考值，根据检测到的数据利用一定的算法计算出各个独立设备分别的漏率。所以，本发明提供的系统检测各独立设备的漏率过程中，只使用了氦气一种检漏气体，不仅利用了氦气的高灵敏度，而且避免了其他检漏气体的使用，降低了检漏设备和地面支持的复杂性，降低了检漏成本。此外，原则上可以无限增加独立设备的数量，可扩展性更好。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种氦气和压力联合并行检漏多个独立设备的系统，其特征在于，包括：压力检测装置、氦气检漏设备、氦气源、收集室和气体采样装置，所述氦气检漏设备包括标准容积装置；

所述氦气源可与多个独立设备连通，为每个所述独立设备充氦气；

所述压力检测装置包括多个压差计，两个相邻的所述独立设备之间安装有一个所述压差计；

所述独立设备充完氦气后，放置在所述收集室中，

所述气体采样装置的一端与所述收集室连接，所述气体采样装置的另一端与所述氦气检漏设备连接，

所述标准容积装置与所述收集室连接。

2.根据权利要求1所述的氦气和压力联合并行检漏多个独立设备的系统，其特征在于，所述氦气源可与多个独立设备连通，具体为，所述氦气源与一个所述独立设备连接，两个相邻的所述独立设备之间通过辅助软管连接。

3.根据权利要求2所述的氦气和压力联合并行检漏多个独立设备的系统，其特征在于，所述的氦气源包括：氦气瓶和真空泵，所述氦气瓶与所述真空泵分别与所述独立设备连接，所述氦气瓶与所述独立设备的连接管路上依次设置有气源阀、调压阀和充气阀，所述真空泵与所述独立设备的连接管路上设置有真空阀。

4.根据权利要求1所述的氦气和压力联合并行检漏多个独立设备的系统，其特征在于，所述压力检测装置还包括供电及数据采集组件，所述供电及数据采集组件与每个所述压差计分别连接。

5.根据权利要求1所述的氦气和压力联合并行检漏多个独立设备的系统，其特征在于，所述氦气检漏设备采用氦质谱检漏设备。

6.根据权利要求5所述的氦气和压力联合并行检漏多个独立设备的系统，其特征在于，所述氦质谱检漏设备还包括：氦质谱检漏仪和供电及数据采集组件标准容积装置；所述供电及数据采集组件与所述氦质谱检漏仪连接，所述氦质谱检漏仪与所述气体采样装置连接，并在连接管路上设置有检漏阀。

7.根据权利要求1所述的氦气和压力联合并行检漏多个独立设备的系统，其特征在于，所述气体采样装置包括抽气循环泵，所述抽气循环泵的一端与所述收集室连接，所述抽气循环泵的另一端与所述氦气检漏设备连接。

8.根据权利要求1所述的氦气和压力联合并行检漏多个独立设备的系统，其特征在于，所述收集室包括：具备较好密封条件的收集空腔和对流装置，所述对流装置安装在所述收集室内。

9.根据权利要求8所述的氦气和压力联合并行检漏多个独立设备的系统，其特征在于，所述收集空腔包括专门的建筑、大型密封罐或大型软包装，所述对流装置为风扇。

10.根据权利要求1-9任一项所述的系统进行氦气和压力联合并行检漏多个独立设备的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，使用辅助软管将各个独立设备连通，然后将独立设备抽真空，再充入高纯氦气，接着断开辅助软管；

S2，将包括多个独立设备的整个被检设备放入收集室内，打开气体采样装置和氦气检漏设备，测量系统的本底指示值I₀；

S3，泄漏累积时间t以后，记录各个压差计的压差值Δp₁₂、Δp₂₃、Δp₃₄…，其中，Δp₁₂表示独立设备1-2之间的压差，Δp₂₃表示独立设备2-3之间的压差，依次类推；打开气体采样装置和氦气检漏设备，读数稳定后测得被检设备总的泄漏指示值I_c1；

S4，打开标准容积装置，打开气体采样装置和氦气检漏设备，读数稳定后测得参考值I_c2；

S5，所有独立设备总的氦气漏率根据以下公式计算：

其中，

I_c2：打开标准容积后的参考值，pa﹒m³/s，

I_c1：累积检漏后的被检设备总的指示值，pa﹒m³/s，

I₀：本底指示值，pa﹒m³/s，

p：标准容积装置的充氦压力，pa，

V：标准容积装置的体积，m’，

t：泄漏累计时间，s；

S6，根据各个独立设备之间压差和漏率之间的关系，建立以下的一系列关系式：

…

Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+...＝Q_p

式中，

t：累计时间，s；

Q：独立设备的漏率，pa﹒m³/s，下标1，2，…分别表示独立设备的编号；

V：独立设备的容积，m³，下标1，2，…分别表示独立设备的编号；

Δp：独立设备之间的压差，Pa，下标12，23，…表示独立设备之间的压差关系；

S7，根据S5和S6中的所有关系式，计算得到各个独立设备分别的漏率。