CN114235660A - 滤芯完整性和透气性性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种滤芯完整性和透气性性能测试装置，包括用于放置需测滤芯的水箱、设在水箱中用于夹持需测滤芯的夹具、用于向需测滤芯通气的气源系统、连接水箱与气源系统的气管以及用于测试需测滤芯的测试系统；测试系统包括设在第一支气管上的控制第一支气管开闭的第一开关阀门、设在第一支气管上的完整性测试机构、设在第二支气管上的控制第二支气管开闭的第二开关阀门以及设在第二支气管上的透气性测试机构，还包括用于抽真空水箱的真空泵。该装置集成了完整性试验和透气性试验功能，可以对放射性水过滤器滤芯进行完整性和透气性两种性能测试。

Description

滤芯完整性和透气性性能测试装置

技术领域

本发明涉及核电水滤芯测试领域，尤其是涉及一种滤芯完整性和透气性性能测试装置。

背景技术

核电站用放射性水过滤器滤芯主要用来去除以胶体形式存在于水中的腐蚀产物和悬浮的固体颗粒物，是保证核电站稳定运行的重要设备。目前，我国商业运行的压水堆核电站放射性水过滤器滤芯均为进口，为打破国外垄断因而开展了放射性水过滤器滤芯研发，而完整性和透气性是放射性水过滤器滤芯研发中最基础的性能参数，在研发过程中需要对滤芯的完整性和透气性进行反复测试，以保障研发滤芯的性能质量。

因而需要一款能够实现核电站放射性水过滤器滤芯的完整性和透气性的测试试验系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对相关技术中的上述缺陷，提供一种滤芯完整性和透气性性能测试装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括：提供一种滤芯完整性和透气性性能测试装置，包括用于放置需测滤芯的水箱、设在所述水箱中用于夹持所述需测滤芯的夹具、用于向所述需测滤芯通气的气源系统、连接所述水箱与所述气源系统的气管以及用于测试所述需测滤芯的测试系统；

所述气管包括总气管、第一支气管和第二支气管；

所述测试系统包括设在所述第一支气管上的控制所述第一支气管开闭的第一开关阀门、设在所述第一支气管上的完整性测试机构、设在所述第二支气管上的控制所述第二支气管开闭的第二开关阀门以及设在所述第二支气管上的透气性测试机构，还包括用于抽真空所述水箱的真空泵，以使所述需测滤芯在封闭的所述水箱中真空浸泡后，打开所述水箱，打开所述第一开关阀门并向所述需测滤芯通气，从而进行所述需测滤芯完整性测试；或者通过所述水箱容置但不浸泡所述需测滤芯，打开所述第二开关阀门向所述需测滤芯通气，从而进行所述需测滤芯透气性测试。

优选地，所述完整性测试机构包括调节气管气压的第一完整性测试调压阀、调节气管气压的第二完整性测试调压阀和检测气管内气压的压力传感器，所述第二完整性测试调压阀的精度高于第一完整性测试调压阀；

所述透气性测试机构包括加热气管气体的气体加热器、检测气管流量的流量计和调节气管气压的透气性测试调压阀，所述测试系统包括都设在所述气管上的检测通入所述需测滤芯的气体温度的第一温度传感器和检测通入所述需测滤芯的气体与外界气压差的压差传感器，以通过调节所述透气性测试调压阀和所述气体加热器使所述流量计的流量和所述第一温度传感器的温度达到设定值。

优选地，完整性测试机构包括与所述第二完整性测试调压阀并联的第三完整性测试调压阀，所述第二完整性测试调压阀为电动调压阀，所述第三完整性测试调压阀为手动调压阀。

优选地，所述完整性测试机构包括与所述第二完整性测试调压阀连接的通向外部的节流阀，以排出多余气体。

优选地，所述透气性测试调压阀为电动调压阀。

优选地，所述滤芯完整性和透气性性能测试装置包括用于使所述水箱注水排水的供水机构以及连接水源与所述水箱的第一水管，所述供水机构包括都设在所述第一水管上的供水开关阀门、用于加热液体的液体加热器和用于对液体进行散热的换热器。

优选地，所述滤芯完整性和透气性性能测试装置包括控制所述真空泵与所述水箱的通断的真空控制阀门。

优选地，所述测试系统包括与所述水箱连接的检测所述水箱中液体温度的第二温度传感器和检测所述水箱液位的液位传感器。

优选地，所述气管包括与所述第一支气管并联的第三支气管，所述测试系统包括连接所述第三支气管的驱动所述夹具夹紧松开的夹持气缸和/或驱动所述水箱的箱盖开合的箱盖控制气缸。

优选地，所述气源系统包括都设在所述总气管上的净化气体的除油过滤组件、干燥气体的干燥机和控制总气管开闭的总开关阀门。

实施本发明的技术方案，至少具有以下的有益效果：该滤芯完整性和透气性性能测试装置集成了完整性试验和透气性试验功能，可以对核电放射性水过滤器滤芯进行完整性和透气性两种性能测试。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种实施方式的滤芯完整性和透气性性能测试装置的结构示意图。

图中的标号表示：空气压缩机1，储气罐2，初效除油过滤器3，干燥机4，中效除油过滤器5，气动三联件6，高效除油过滤器7，总开关阀门8，第二完整性测试调压阀9，第三开关阀门10，第一完整性测试调压阀11，节流阀12，消音器13，第三完整性测试调压阀14，压力传感器15，第二开关阀门16，气体加热器17，流量计18，透气性测试调压阀19，第一开关阀门20，第一温度传感器21，压差传感器22，供水开关阀门24，第一三通球阀25，导液泵26，升降驱动机构27，净化过滤器28，液体加热器29，换热器30，第二三通球阀31，水箱32，需测滤芯33，液位传感器34，第二温度传感器35，真空控制阀门36，真空泵37，夹持气缸38，旋转驱动机构39，夹持调压阀40，箱盖控制气缸41，夹持控制阀42，箱盖控制阀43，总气管100，第一支气管101，第二支气管102，第三支气管103，第一水管201，第二水管202，排水管203。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。需要理解的是，如果文中出现“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居间元件。如果文中出现术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

参见图1，本发明的一种实施方式中的滤芯完整性和透气性性能测试装置，包括用于放置需测滤芯33的水箱32、设在水箱32中用于夹持需测滤芯33的可调的夹具、用于向需测滤芯33通气的气源系统、连接水箱32与气源系统的气管以及用于测试需测滤芯33的测试系统；

试验水箱32顶部设计有密封盖，可实现真空密封；气管包括总气管100、第一支气管101和第二支气管102；

测试系统包括设在第一支气管101上的控制第一支气管101开闭的第一开关阀门20、设在第一支气管101上的完整性测试机构、设在第二支气管102上的控制第二支气管102开闭的第二开关阀门16以及设在第二支气管102上的透气性测试机构，还包括与水箱32连接的用于抽真空水箱32的真空泵37，第一开关阀门20和第二开关阀门16分别优选为开关电磁阀和启动球阀，以使需测滤芯33在封闭的水箱32中真空浸泡后，打开水箱32，打开第一开关阀门20并向需测滤芯33通气，使需测滤芯33内部压力逐渐增大直至第一串连续气泡冒出，从而进行需测滤芯33完整性测试；或者通过水箱32容置但不浸泡需测滤芯33，打开第二开关阀门16向需测滤芯33通气，从而进行需测滤芯33透气性测试。

该滤芯完整性和透气性性能测试装置集成了完整性试验和透气性试验功能，可以对核电放射性水滤芯进行完整性和透气性两种性能测试。

(一)完整性测试：将需测滤芯33放置在水箱32中并关闭水箱32，通过供水机构向水箱32注水，水箱32达到所需液位后停止供水，然后通过真空泵37对水箱32抽真空，使需测滤芯33在水箱32中真空浸泡，使需测滤芯33中的气体排出；待真空浸泡完成后，打开水箱32，打开第一开关阀门20向需测滤芯33通气，观察需测滤芯33的起泡情况，当第一串连续的气泡冒出时，记录相关数据，判断需测滤芯33的完整性。

(二)透气性试验：将需测滤芯33放置在水箱32中但不注水浸泡需测滤芯33，打开第二开关阀门16，气源系统向需测滤芯33通气，据此需测滤芯33的透气情况判断其透气性。

完整性测试机构包括调节气管气压的第一完整性测试调压阀11、调节气管气压的第二完整性测试调压阀9和检测气管内气压的压力传感器15，第二完整性测试调压阀9的精度高于第一完整性测试调压阀11，以在进行需测滤芯33完整性测试时，通过第一完整性测试调压阀11调节完整性测试最高预压后，通过第二完整性测试调压阀9调压，使需测滤芯33冒泡；

透气性测试机构包括加热气管气体的气体加热器17、检测气管流量的流量计18和调节气管气压的透气性测试调压阀19，测试系统包括都设在气管上的检测通入需测滤芯33的气体温度的第一温度传感器21和检测通入需测滤芯33的气体与外界气压差的压差传感器22，气体加热器17设计用于对气管中的气体进行加热升温，设计最高加热空气温度为25℃，以在进行需测滤芯33透气性测试时，通过调节透气性测试调压阀19和气体加热器17使流量计18的流量和第一温度传感器21的温度达到设定值稳定后，记录压差传感器22测得的试验参数。

完整性测试机构包括与第二完整性测试调压阀9并联的第三完整性测试调压阀14，第二完整性测试调压阀9为电动调压阀，第三完整性测试调压阀14为手动调压阀，电动调压阀可以自动调压，从而系统具有自动调压模式，手动调压阀可以手动调压，从而系统具有手动调压模式，用户可根据测试需要选择不同的调压模式。就作用而言，第一完整性测试调压阀11用于初步调节第一冒泡点测试回路的空气流量，调节完整性测试最高预压，第三完整性测试调压阀14用于进一步手动调节第一冒泡点测试回路的空气流量，第二完整性此时调压阀用于进一步电动调节第一冒泡点测试回路的空气流量，节流阀12用于调节排出系统的空气流量。

完整性测试机构包括与第二完整性测试调压阀9串联连接的通向外部空气的节流阀12以及与节流阀12串联的消音器13，以排出多余气体。在进行需测滤芯33完整性测试时，第一完整性测试调压阀11调节完整性测试最高预压后，通过第一气体经过第二完整性测试调压阀9(自动调压模式)或第三完整性测试调压阀14(手动调压模式)进行调压；优选地，第二完整性测试调压阀9和第三完整性测试调压阀14的调压精度高于第一完整性测试调压阀11，从而微调气压，控制需测滤芯33内部压力逐渐增大直至第一串连续气泡冒出。多余气体通过依次节流阀12和消音器13排出到装置外部，消音器13设计用于减小排气声音。

透气性测试调压阀19为电动调压阀，能自动调压。

滤芯完整性和透气性性能测试装置包括用于使水箱32注水排水的供水机构，还包括连接水源与水箱32的第一水管201、第二水管202和排水管203，供水机构包括都设在第一水管201上的供水开关阀门24、第一三通球阀25、导液泵26、净化过滤器28、用于加热液体的液体加热器29和用于对液体进行散热的换热器30以及第二三通球阀31，供水开关阀门24优选为开关球阀，用于控制第一水管201开闭，供水开关阀门24则供水机构向水箱32注水；第一三通球阀25和第二三通球阀31优选为气动三通球阀，第一三通球阀25的其中两个口分别连接供水开关阀门24和导液泵26，第三个口连接第二水管202；第二三通球阀31的其中两个口分别连接供第一水管201，第三个口连接排水管203，导液泵26采用漩涡泵，通过第一三通球阀25和第二三通球阀31实现试验介质的充排和循环；净化过滤器28用于对注入水箱32中的试验介质进行净化过滤，由于管网水注入试验管路中，存在杂质，设计使用净化过滤器28对其净化，使工质满足试验要求；液体加热器29用于对水箱32内的工质进行加热升温，设计最高加热水温为25℃；换热器30设计采用风冷换热器30，用于对水箱32内的水进行散热，设计最低散热水温为15℃。

滤芯完整性和透气性性能测试装置包括连接水箱32与真空泵37的用于控制真空泵37与水箱32的通断的真空控制阀门36，其优选为开关电磁阀。

测试系统包括与水箱32连接的检测水箱32中液体温度的第二温度传感器35和检测水箱32液位的液位传感器34。

气管包括与第一支气管101并联的第三支气管103，测试系统包括连接第三支气管103的驱动夹具夹紧松开的夹持气缸38和/或驱动水箱32的箱盖开合的箱盖控制气缸41，还包括连接第一支气管101和第三支气管103的第三开关阀门10，以同时控制第一支气管101和第二支气管102开闭。测试系统还包括驱动夹具升降的升降驱动机构27，升降驱动机构27优选为电缸也即，箱盖控制气缸41用于产生对水箱32密封盖产生推力和拉力，打开和密封水箱32；夹紧气缸用于产生对需测滤芯33的压紧力，夹紧需测滤芯33；升降电缸用于产生对夹具的升降力，使需测滤芯33升起或降下。优选地，测试系统同时包括夹持气缸38、升降气缸和箱盖控制气缸41，夹持气缸38、升降气缸和箱盖控制气缸41并联，测试系统包括设在第三支气管103上的气动三联件6、连接并控制箱盖控制气缸41的箱盖控制阀43、连接并控制夹持气缸38的夹持控制阀42以及连接在夹持控制阀42与夹持气缸38之间的夹持调压阀40，箱盖控制阀43和夹持控制阀42分别优选为五口二位电磁阀和五口二位手控阀。

夹具可夹持滤芯的尺寸范围为4～16英寸，涵盖全规格的放射性水滤芯，配合夹持气缸38，实现全规格滤芯的自动夹持。

测试系统包括驱动需测滤芯33旋转的旋转驱动机构39，使需测测滤芯旋转，旋转驱动机构39优选为旋转电机。

测试系统包括设在水箱32中的摄像机，用于记录气泡从需测滤芯33冒出时的影像。

气源系统包括都设在总气管100上的串联的吸收并压缩空气的空气压缩机1、储气罐2、净化气体的除油过滤组件(初效除油过滤器3、中效除油过滤器5和高效除油过滤器7)、干燥气体的干燥机4和控制总气管100开闭的总开关阀门8，储气罐2带有压力表，可以随时观察气源系统压力；除油过滤组件优选包括由近到远依次与储气罐2连接的初效除油过滤器3、中效除油过滤器5和高效除油过滤器7，初效除油过滤器3主要用于对压缩空气进行低精度除尘除油处理，干燥机4用于干燥压缩空气，中效除油过滤器5用于对压缩空气进行中精度除尘除油处理，高效除油过滤器7用于对压缩空气进行高精度除尘除油处理；总开关阀门8优选为气动开关球阀。

滤芯完整性和透气性性能测试装置的具体使用方法为：

一、测试前工作

在试验开始前，开启空压机，启动气源系统，制备洁净空气。

洁净空气通过第三开关阀门10、气动三联件6、箱盖控制阀43进入箱盖控制气缸控制水箱32打开上盖。升降驱动机构27控制夹具升起。通过夹持控制阀42控制夹持气缸安装需测滤芯33，夹持调压阀40用于调节夹持气缸的夹紧力。

二、第一冒泡点试验

电缸控制需测滤芯33下降至水箱32中，关闭水箱32上盖。将水源与进水口连接好，打开供水开关阀门24，启动导液泵26，管网水从进水口经过供水开关阀门24、第一气动三通球阀、导液泵26、净化过滤器28、加热器、换热器30、第二气动三通球阀进入水箱32，水箱32达到所需液位后关闭供水开关阀门24，停止供水。通过温度传感器和液位传感器34监控调节水箱32的水温、水位，浸泡需测滤芯33。

真空泵37启动，通过真空控制阀门36对水箱32抽真空，通过压力计检测真空压力，完成需测滤芯33的真空浸泡。待真空浸泡完成后，打开水箱32上盖，开始滤芯完整性测试，也称为起泡点测试。

打开第一开关阀门20通过第一完整性测试调压阀11调整冒泡试验最高预压，气源经过第二完整性测试调压阀9(自动调压模式)或第三完整性测试调压阀14(手动调压模式)进行调压。多余气体通过节流阀12和消音器13排出到设备外部。

加压过程中通过旋转电机控制需测滤芯33旋转，通过摄像机观察需测滤芯33的起泡点，当第一串连续的气泡冒出时，记录起泡压力，判断需测滤芯33的完整性。

电缸控制需测滤芯33升起，以便拆卸需测滤芯33。

控制导液泵26使水箱32中的水通过第二三通球阀31、导液泵26、净化过滤器28、液体加热器29、换热器30、第一三通球阀25排出到设备外部；其中，第一三通球阀25和第二三通球阀31优选为气动三通球阀。

三、透气性试验：

电缸控制需测滤芯33下降至水箱32中，打开第二开关阀门16使洁净气源经过加热器、流量计18、透气性测试调压阀19进入被试件。通过调整透气性测试调压阀19和加热器使流量计18流量和温度传感器温度达到设定值稳定后，记录压差传感器22测得的试验参数，据此判断需测滤芯33的透气性。

电缸控制需测滤芯33升起，以便拆卸需测滤芯33。

综上，本发明的滤芯完整性和透气性性能测试装置集成了完整性试验和透气性试验功能，可以对放射性水过滤器滤芯进行完整性和透气性两种性能测试；

通过气缸驱动水箱32密封盖及夹具，可实现水箱32密封盖的自动开启及闭合，以及不同规格滤芯试验时自动夹紧，便于试验操作，解决了大规格核电水滤芯试验时操作困难的问题；

实现了放射性水过滤器滤芯原尺寸规格条件下的性能检测，夹具可夹持滤芯的尺寸规格范围为4～16英寸，更准确的反映核电水滤芯的结构完整性和透气性；

采用了第一完整性测试调压阀11、第二完整性测试调压阀9、第三完整性测试调压阀14、节流阀12协同调节压力，第一完整性测试调压阀11为手动粗调压阀，第二完整性测试调压阀9为电动调压阀，第三完整性测试调压阀14为手动精密调压阀，通过以上阀门的配合实现需测滤芯33内部的压力由小至大变化，手动调压和自动调压模式可灵活切换。试验初始阶段，采用自动模式，快速方便的达到接近泡点压力的气体压力处；达到接近泡点时，采用手动模式，准确的调节压力至第一串气泡冒出，既能快速方便接近目标压力，又能准确得到第一泡点对应的压力。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改、组合和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种滤芯完整性和透气性性能测试装置，其特征在于，包括用于放置需测滤芯(33)的水箱(32)、设在所述水箱(32)中用于夹持所述需测滤芯(33)的夹具、用于向所述需测滤芯(33)通气的气源系统、连接所述水箱(32)与所述气源系统的气管以及用于测试所述需测滤芯(33)的测试系统；

所述气管包括总气管(100)、第一支气管(101)和第二支气管(102)；

所述测试系统包括设在所述第一支气管(101)上的控制所述第一支气管(101)开闭的第一开关阀门(20)、设在所述第一支气管(101)上的完整性测试机构、设在所述第二支气管(102)上的控制所述第二支气管(102)开闭的第二开关阀门(16)以及设在所述第二支气管(102)上的透气性测试机构，还包括用于抽真空所述水箱(32)的真空泵(37)，以使所述需测滤芯(33)在封闭的所述水箱(32)中真空浸泡后，打开所述水箱(32)，打开所述第一开关阀门(20)并向所述需测滤芯(33)通气，从而进行所述需测滤芯(33)完整性测试；或者通过所述水箱(32)容置但不浸泡所述需测滤芯(33)，打开所述第二开关阀门(16)向所述需测滤芯(33)通气，从而进行所述需测滤芯(33)透气性测试。

2.根据权利要求1所述的滤芯完整性和透气性性能测试装置，其特征在于，所述完整性测试机构包括调节气管气压的第一完整性测试调压阀(11)、调节气管气压的第二完整性测试调压阀(9)和检测气管内气压的压力传感器(15)，所述第二完整性测试调压阀(9)的精度高于第一完整性测试调压阀(11)；

所述透气性测试机构包括加热气管气体的气体加热器(17)、检测气管流量的流量计(18)和调节气管气压的透气性测试调压阀(19)，所述测试系统包括都设在所述气管上的检测通入所述需测滤芯(33)的气体温度的第一温度传感器(21)和检测通入所述需测滤芯(33)的气体与外界气压差的压差传感器(22)，以通过调节所述透气性测试调压阀(19)和所述气体加热器(17)使所述流量计(18)的流量和所述第一温度传感器(21)的温度达到设定值。

3.根据权利要求2所述的滤芯完整性和透气性性能测试装置，其特征在于，完整性测试机构包括与所述第二完整性测试调压阀(9)并联的第三完整性测试调压阀(14)，所述第二完整性测试调压阀(9)为电动调压阀，所述第三完整性测试调压阀(14)为手动调压阀。

4.根据权利要求3所述的滤芯完整性和透气性性能测试装置，其特征在于，所述完整性测试机构包括与所述第二完整性测试调压阀(9)连接的通向外部的节流阀(12)，以排出多余气体。

5.根据权利要求2所述的滤芯完整性和透气性性能测试装置，其特征在于，所述透气性测试调压阀(19)为电动调压阀。

6.根据权利要求1所述的滤芯完整性和透气性性能测试装置，其特征在于，所述滤芯完整性和透气性性能测试装置包括用于使所述水箱(32)注水排水的供水机构以及连接水源与所述水箱(32)的第一水管(201)，所述供水机构包括都设在所述第一水管(201)上的供水开关阀门(24)、用于加热液体的液体加热器(29)和用于对液体进行散热的换热器(30)。

7.根据权利要求1所述的滤芯完整性和透气性性能测试装置，其特征在于，所述滤芯完整性和透气性性能测试装置包括控制所述真空泵(37)与所述水箱(32)的通断的真空控制阀门(36)。

8.根据权利要求1所述的滤芯完整性和透气性性能测试装置，其特征在于，所述测试系统包括与所述水箱(32)连接的检测所述水箱(32)中液体温度的第二温度传感器(35)和检测所述水箱(32)液位的液位传感器(34)。

9.根据权利要求1所述的滤芯完整性和透气性性能测试装置，其特征在于，所述气管包括与所述第一支气管(101)并联的第三支气管(103)，所述测试系统包括连接所述第三支气管(103)的驱动所述夹具夹紧松开的夹持气缸(38)和/或驱动所述水箱(32)的箱盖开合的箱盖控制气缸(41)。

10.根据权利要求1所述的滤芯完整性和透气性性能测试装置，其特征在于，所述气源系统包括都设在所述总气管(100)上的净化气体的除油过滤组件、干燥气体的干燥机(4)和控制总气管(100)开闭的总开关阀门(8)。

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