CN103308250A - 一种用于低温绝热压力容器真空性能检测的装置 - Google Patents

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陈联
丁栋
孙东花
李海洋
朱建炳
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Abstract

本发明涉及一种用于低温绝热压力容器真空性能检测的装置，属于真空容器真空度测量领域。所述装置包括显示面板、质谱计、第一电磁阀、质谱室、第二电磁阀、第一压力测量规、手动截止阀、被检件连接头、标准漏孔、前级泵、第四电磁阀、第二压力测量规、第三电磁阀、分子泵、控制电源、三通接头Ⅰ、三通接头Ⅱ和四通接头；通过被检件连接头与被检件相连，利用抽空机组抽取被测气体进入抽空管路及质谱室；通过手动截止阀、电磁阀的一系列切换，实现被测气体真空性能检测。

Description

一种用于低温绝热压力容器真空性能检测的装置
技术领域
本发明涉及一种用于低温绝热压力容器真空性能检测的装置，属于真空容器真空度测量领域。
背景技术
低温绝热压力容器真空性能检测是低温绝热压力容器生产、使用过程中必须测量的项目之一，TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》、TSGR005-2011《移动式压力容器安全技术监察规程》、GB/T18442-2011《固定式真空绝热深冷压力容器》、JB/T4783-2007《低温液体汽车罐车》和JB/T4784-2007《低温液体罐式集装箱》等国家法规、国家标准和行业标准均规定了真空性能检测要求。但是低温绝热压力容器属于一种特殊结构的压力容器，2008年以后在国内才大开始大规模普及，虽然GB/T18443-2010《真空绝热深冷设备性能试验方法》规定了检测方法，但是从事低温绝热压力容器真空性能检测的机构，特别是开展在用低温绝热压力容器真空性能检测的机构缺少必要的检测手段。
在用低温绝热压力容器定期检验是TSG R7001-2004《压力容器定期检验规则》中规定必须进行的项目，国家质量监督检验检疫总局颁布的TSG R005-2011《移动式压力容器安全技术监察规程》和TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》中也规定了低温容器必须进行定期检验。目前，低温容器使用过程中的定期检验归口于省、市一级特种设备检测机构，但是，各类检测机构均缺少相关检测设备，无法正确开展在用低温容器的绝热性能检测。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、使用方便、测量准确、便于携带的用于低温绝热压力容器真空性能检测的装置。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种用于低温绝热压力容器真空性能检测的装置，所述装置包括显示面板、质谱计、第一电磁阀、质谱室、第二电磁阀、第一压力测量规、手动截止阀、被检件连接头、标准漏孔、前级泵、第四电磁阀、第二压力测量规、第三电磁阀、分子泵、控制电源、三通接头Ⅰ、三通接头Ⅱ和四通接头；
其中，质谱室为球型结构，在质谱室上对称设有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个接口，质谱室通过接口Ⅰ依次与质谱计、显示面板和控制电源连接，质谱室通过接口Ⅱ与第一电磁阀连接后，通过三通接头Ⅰ依次与手动截止阀、四通接头、被检件连接头与被检件连接；所述四通接头还分别与第一压力测量规和标准漏孔连接；
质谱室通过接口Ⅲ与第二压力测量规连接，通过接口Ⅳ依次与分子泵、第三电磁阀、三通接头Ⅱ、第二压力测量规、第四电磁阀与前级泵连接；
三通接头Ⅰ与三通接头Ⅱ之间通过第二电磁阀连接；
所述被检件为低温绝热压力容器，包括外壳和内胆，在两者之间设有夹层。
其中，显示面板用于显示被检件的真空度、漏放气速率、利用质谱计分析得出漏率值及曲线；
控制电源用于为显示面板引入动力电，并控制前级泵、分子泵、第一～四电磁阀的开关；
第一压力测量规用于测量被检件的真空度；第二压力测量规用于测量质谱室的真空度。
标准漏孔用于在线比对。
本发明的工作原理是：通过被检件连接头与被检件相连，利用抽空机组抽取被测气体进入抽空管路及质谱室；通过手动截止阀、电磁阀的一系列切换，实现被测气体真空性能检测。
有益效果
本发明所述装置由于采用四极质谱分析方法，确保了检测结果的可靠性；多路取样方式实现了在线连续、远距离测量；选用分子泵抽气***，可以获得检测所需要的极高真空，降低质谱室内本底残余气体对检测结果的影响。能够满足GB/T18443-2010《真空绝热深冷设备性能试验方法》中真空度、漏率和漏放气速率的测量，既可以实现真空绝热深冷设备真空性能的型式试验检测，又可以实现在用真空绝热深冷设备真空性能的定期检验检测。
附图说明
图1为本发明所述的用于低温绝热压力容器真空性能检测的装置的结构示意图。
图中：1-显示面板；2-质谱计；3-第一电磁阀；4-质谱室；5-第二电磁阀；6-第一压力测量规；7-手动截止阀；8-被检件连接头；9-标准漏孔；10-前级泵；11-第四电磁阀；12-第二压力测量规；13-第三电磁阀；14-分子泵；15-控制电源；16-被检件；17-三通接头Ⅰ；18-三通接头Ⅱ；19-四通接头。
具体实施方式
如图1所示的用于低温绝热压力容器真空性能检测的装置，所述装置包括显示面板1、质谱计2、第一电磁阀3、质谱室4、第二电磁阀5、第一压力测量规6、手动截止阀7、被检件连接头8、标准漏孔9、前级泵10、第四电磁阀11、第二压力测量规12、第三电磁阀13、分子泵14、控制电源15、三通接头Ⅰ17、三通接头Ⅱ18和四通接头19；
其中，质谱室4为球型结构，在质谱室4上对称设有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个接口，质谱室4通过接口Ⅰ依次与质谱计2、显示面板1和控制电源15连接，质谱室4通过接口Ⅱ与第一电磁阀3连接后，通过三通接头Ⅰ17依次与手动截止阀7、四通接头19、被检件连接头8与被检件16连接；所述四通接头19还分别与第一压力测量规6和标准漏孔9连接；
质谱室4通过接口Ⅲ与第二压力测量规12连接，通过接口Ⅳ依次与分子泵14、第三电磁阀13、三通接头Ⅱ18、第二压力测量规12、第四电磁阀11与前级泵10连接；
三通接头Ⅰ17与三通接头Ⅱ18之间通过第二电磁阀5连接；
其中，所述被检件16为低温绝热压力容器，包括外壳和内胆，在两者之间设有夹层。
显示面板1采用可折叠结构设计，配置液晶触摸屏，并内置计算程序，用于显示被检件16的真空度、漏放气速率、利用质谱计2分析得出漏率值及曲线等；
质谱计2采用标准CF35法兰，通过管路与质谱室4的接口Ⅰ相连；质谱室6采用球形结构，用不锈钢材料制作，在其顶部设有标准KF16法兰作为接口Ⅱ与第一电磁阀3相连，在其赤道处对称分布设有标准KF25法兰作为接口Ⅲ与第二压力测量规12相连，球体侧部设有标准KF63法兰作为接口Ⅳ，通过管路与分子泵14相连；前级泵10通过标准KF25法兰与电磁阀11连接；
被检件16通过被检件连接头8与检测装置连接，取样时，打开低温绝热压力容器夹层上的阀门，被测气体（低温绝热压力容器夹层内的气体）将进入抽空管路；
第一压力测量规6连接在四通接头19上，用于测量被检件16的真空度；第一、第二压力测量规6、12的压力测量范围要求为：1×10-1Pa～1×10-7Pa，可选用冷阴极电离规。
质谱计2质量范围0～100amu，选用四极质谱计。如果质谱计的接口形式不是标准CF35法兰接口，需根据具体型号的要求加工过渡接头。
前级泵10用作分子泵14前级，抽速为0.5L/s；分子泵14抽速为70L/s，可选用进口小型分子泵，通过KF16快速接头与前级泵10上配置的电磁隔断阀连接。
一种用于低温绝热压力容器真空性能检测的方法，所述方法步骤如下：
测试开始前，所有阀门处于关闭状态；
第一步：检测前的准备工作，即抽空管路本底测试。
将被检件连接头8与被检件16上的接口连接。打开控制电源15启动显示面板1，通过显示面板1启动前级泵10；依次打开第四电磁阀11、第三电磁阀13、第二电磁阀5、第一电磁阀3及手动截止阀7，观察显示面板1上的第一压力测量规6、第二压力测量规12测量的真空度，当第一压力测量规6、第二压力测量规12的真空度均小于10Pa后，启动分子泵14，观察显示面板1上第二压力测量规12测量的真空度，当质谱室4的真空度小于1×10-3Pa后，关闭第二电磁阀5，启动质谱计2，查看显示面板1上第二压力测量规12的真空度数据和漏放气速率数据，当质谱室4压力小于10-4Pa，抽空管路本底的漏放气速率小于等于1×10-7Pam3/s时，说明检测前的准备工作已完成。
第二步：真空度检测
关闭手动截止阀7，缓慢打开被检件16夹层上的阀门，被测气体进入手动截止阀7、四通接头19和被检件16之间的管路，观察显示面板1上第一压力测量规6读出的真空度数值，稳定后的数值即为被检件16的夹层真空度；将被检件16夹层上的阀门关闭；
第三步：漏放气速率检测
将第二步中得到的夹层真空度作为初始压力，12小时后，再次打开被检件16夹层上的阀门，观察显示面板1上的第一压力测量规6读出的真空度数值，将再次得到的夹层真空度作为最终压力，将两次得到的压差输入到控制面板漏放气速率检测栏中，经过计算，在显示面板1上即可显示出被检件16夹层的静态漏放气速率；将被检件16夹层上的阀门关闭；
第四步：漏率检测
打开被检件16夹层上的阀门，打开手动截止阀7，被检件16内的被测气体依次通过四通接头19、手动截止阀7、第一压力测量规6、三通接头Ⅰ17、第一电磁阀3和接口Ⅱ进入质谱室4；通过第二压力测量规12测得质谱室4内压力波动小于2%时，触摸显示面板1上的漏率图标，手动打开标准漏孔9，观察显示面板1上漏率的变化，程序会对被检气体进行质谱连续扫描，分析质谱室4内的气体谱图，并自动记录标准值，然后关闭标准漏孔9。10分钟后，对被检件16的内胆充10%～30%浓度的氦气，观察显示面板1上夹层漏率的变化，30分钟后，得到夹层漏率，程序会自动与标准值比对，并得到夹层由于内胆泄漏引起的内漏率值。保持前述状态不变，将被检件16的外壳罩上塑料罩，并在塑料罩内充入10%～30%浓度的氦气，观察显示面板1上夹层漏率的变化，30分钟后，得到夹层漏率值，程序自动与标准值进行比对，得到夹层由于外胆泄漏引起的外漏率值。内漏率值和外漏率值之和即为被检件16夹层的总漏率值。
第五步：检测结束时，依次关闭被检件16夹层上的阀门、手动截止阀7、显示面板1、质谱计2、第一电磁阀3、分子泵14，5分钟后，依次关闭第三电磁阀13、第四电磁阀11、前级泵10、控制电源15。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于低温绝热压力容器真空性能检测的装置，其特征在于：所述装置包括显示面板（1）、质谱计（2）、第一电磁阀（3）、质谱室（4）、第二电磁阀（5）、第一压力测量规（6）、手动截止阀（7）、被检件连接头（8）、标准漏孔（9）、前级泵（10）、第四电磁阀（11）、第二压力测量规（12）、第三电磁阀（13）、分子泵（14）、控制电源（15）、三通接头Ⅰ（17）、三通接头Ⅱ（18）和四通接头（19）；
其中，质谱室（4）为球型结构，在质谱室（4）上对称设有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个接口，质谱室（4）通过接口Ⅰ依次与质谱计（2）、显示面板（1）和控制电源（15）连接，质谱室（4）通过接口Ⅱ与第一电磁阀（3）连接后，通过三通接头Ⅰ（17）依次与手动截止阀（7）、四通接头（19）、被检件连接头（8）与被检件（16）连接；所述四通接头（19）还分别与第一压力测量规（6）和标准漏孔（9）连接；
质谱室（4）通过接口Ⅲ与第二压力测量规（12）连接，通过接口Ⅳ依次与分子泵（14）、第三电磁阀（13）、三通接头Ⅱ（18）、第二压力测量规（12）、第四电磁阀（11）与前级泵（10）连接；
三通接头Ⅰ（17）与三通接头Ⅱ（18）之间通过第二电磁阀（5）连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于低温绝热压力容器真空性能检测的装置，其特征在于：所述被检件（16）为低温绝热压力容器，包括外壳和内胆，在两者之间设有夹层。
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