Способ контроля герметичности емкостей

Изобретение относится к испытательной технике для использования при испытании и непрерывном автоматизированном контроле герметичности изделий химической, газовой, атомной промышленности, ракетно-космической техники. Изобретение направлено на повышение точности контроля герметичности, сочетающейся с простотой его проведения. Изобретение включает измерение давления и температуры пробного газа в емкости в начальный момент времени, при этом осуществляют непрерывное измерение давления и температуры газа в контролируемой емкости в течение заданного интервала времени, о герметичности в любой момент времени t судят по значению критерия герметичности

где P₀ - значение давления в начальный момент времени измерения, в кгс/см², Т₀ - значение температуры в начальный момент времени измерения, в К, P_i(t) - значение давления в текущий момент времени, в кгс/см², T_i(t) - значение температуры в текущий момент времени, в К; герметичной признают емкость в случае, если значение критерия ψ_i(t) в течение заданного интервала времени лежит в пределах 1-Δψ≤ψ_i(t)≤1+Δψ, где Δψ - погрешность критерия герметичности ψ_i(t), определяется суммарной погрешностью измерения давления и температуры. 4 ил.

 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытании и непрерывном автоматизированном контроле герметичности изделий химической, газовой, атомной промышленности, ракетно-космической техники. Способ может применяться при создании внутри камеры избыточного давления.

Известны многочисленные способы, которые предполагают использовать измерение давление и температуры газа.

Способ определения величины суммарной негерметичности изделия (SU 1774202, МПК⁵ Кл. G01М 3|00, опубликован 07.11.92 в Бюл. №41), в котором испытываемое изделие сообщают через тепловой мост и дифференциальный микроманометр с компенсанционной емкостью, заправляют изделие и емкость газом, разобщают полости микроманометра со стороны изделия и компенсанционной емкости, стабилизируют температуру газа в них, после чего измеряют в них перепад давлений в заданное время, которому определяют величину суммарной негерметичности.

Данный способ отличается большей сложностью по сравнению с предлагаемым (использование компенсационной емкости, создание утечки) и, главное, требует стабилизации температуры, что часто очень дорого (при проверке герметичности больших емкостей или невозможно (при контроле герметичности очень больших емкостей, например подземных выработок).

Известен способ контроля герметичности емкостей, принятый за прототип («Способ определения герметичности изолированного объема космического аппарата в условиях космического полета» авторов Ковтуна B.C. и Калинкина Д.А., RU 2213943 С2, МПК⁷ G01M 3|00, опубликован 10.10.2003). Способ включает измерение давления и температуры в контролируемом объеме в начальный период времени, перепуск газа в течение контрольного времени с последующим измерением давления и температуры в контролируемом объеме, по измерению давления и температуры определение контрольной скорости изменения давления за контрольное время и контроль герметичности по сравнению с контрольной и текущей скоростью изменения давления в контролируемом объеме.

Этот способ отличается большей технологической сложностью по сравнению с предлагаемым (требует перепуска газа в другую емкость и использование промежуточных емкостей с дополнительными клапанами, в которых возможны дополнительные утечки) и сложностью расчетов при определении скорости изменения давления при изменении температуры в контролируемом объеме, что затрудняет его использование при недостаточно квалифицированном персонале.

Техническим результатом данного способа является его простота: все измерения производятся в контролируемом объеме, что приводит к повышению точности контроля герметичности емкостей, в том числе емкостей большого объема, при изменении температуры пробного газа, обеспечение непрерывности и автоматизации контроля герметичности емкости, находящейся под давлением.

Технический результат достигается за счет того, что в предлагаемом способе контроля герметичности емкостей, включающем измерение давления и температуры пробного газа в емкости в начальный момент времени измерения, новым является то, что осуществляют непрерывное измерение давления и температуры газа в течение заданного интервала времени, о герметичности в любой момент времени t судят по значению критерия герметичности

где P₀ - значение давления в начальный момент времени измерения, в кгс/см²,

Т₀ - значение температуры в начальный момент времени измерения, в К,

P_i(t) - значение давления в текущий момент времени, в кгс/см²,

T_i(t) - значение температуры в текущий момент времени, в К;

герметичной признают емкость в случае, если значение критерия ψ_i(t) в течение заданного интервала времени лежит в пределах

1-Δψ≤ψ_i(t)≤1+Δψ,

где Δψ - погрешность критерия герметичности ψ_i(t), определяется суммарной погрешностью измерения давления и температуры.

Предлагаемое изобретение:

- технологически просто в использовании: все измерения производятся в контролируемой емкости, что позволяет повысить точность определения герметичности,

- не требует термостабилизации контролируемой емкости, что позволяет контролировать герметичность емкостей большого объема, располагающихся вне помещений, подземные выработки и т.п.,

- непрерывность проведения измерений позволяет сократить время на проведение контроля, так как при этом негерметичность или герметичность емкости выясняется на более раннем этапе,

- позволяет автоматизировать процесс контроля герметичности,

- имеет большую наглядность и не требует квалифицированного персонала.

На фиг.1 показана принципиальная схема устройства, с помощью которого реализуется предлагаемый способ.

На фиг.2 приведены графики изменения температуры и давления во время проверки герметичности емкости объемом 6 м³, расположенной во время проверки вне помещения.

На фиг.3 показан график критерия герметичности при герметичности контролируемого объема (график не выходит за пределы погрешности критерия герметичности).

На фиг.4 показан график критерия герметичности при негерметичности контролируемого объема (график вышел за пределы погрешности критерия герметичности).

Методический прием с использованием Ψ_i(t) требует выбора значений Р₀ и Т₀ как исходных (опорных) при расчете критерия герметичности камеры ψ, построения графика функции ψ_i(t) с нанесением на график прямых ψ₊=1+Δψ и ψ_-=1-Δψ, определяющих ширину погрешности критерия герметичности в текущий момент времени измерения,

ΔΨ рассчитывается по формуле

где - Р₀ - значение давления в начальный момент времени измерения,

Т₀ - значение температуры в начальный момент времени измерения,

ΔР₀, ΔТ₀ - погрешности измерения давления и температуры соответственно.

Процесс контроля герметичности происходит следующим образом (см. фиг.1):

1. В контролируемой емкости (1) устанавливаются датчик давления Сапфир-22МП с основной погрешностью измерения ±0,1% и платиновый датчик сопротивления ТСП 001-01 для измерения температуры, индивидуальной градуировки с основной погрешностью измерения ±0,01°С. Датчик давления располагается вне камеры на специальном патрубке. Датчик температуры устанавливается внутри камеры, в ее геометрическом центре. Информация от датчиков подается на автоматизированный измерительный комплекс (4).

2. В контролируемую емкость объемом 5,7 м³, через клапан (5) подается пробный газ (сжатый воздух). В данном случае давление в контролируемом объеме поднимается до 20 кГс/см².

3. Через некоторое время (в данном случае через 7,5 часа), равное относительному выравниванию температуры газа после накачки емкости, выбираются Р₀ и Т₀ - давление и температура в начальный момент времени измерения.

4. Далее измерительный комплекс непрерывно рассчитывает критерий герметичности и сравнивает его с суммарной погрешностью измерения давления и температуры. При этом на дисплей комплекса выдается графики измерения критерия герметичности и погрешностей измерения.

5. Если критерий герметичности не выходит за пределы погрешности измерения за установленный промежуток времени (в данном случае 50 часов), выбираемой исходя из необходимой точности измерения, емкость признается герметичной (см. фиг.3).

6. Если критерий герметичности выходит за пределы погрешности измерения за установленный промежуток времени, выбираемой исходя из необходимой точности измерения, емкость признается негерметичной (см. фиг.4).

Способ был проверен с помощью галоидного течеискателя БГТИ-7 и полностью подтвердился.

Способ контроля герметичности емкостей, включающий измерение давления и температуры пробного газа в емкости в начальный момент времени, отличающийся тем, что осуществляют непрерывное измерение давления и температуры газа в течение заданного интервала времени, о герметичности в любой момент времени t судят по значению критерия герметичности

где P₀ - значение давления в начальный момент времени измерения, кгс/см²;

Т₀ - значение температуры в начальный момент времени измерения, К;

P_i(t) - значение давления в текущий момент времени, кгс/см²;

T_i(t) - значение температуры в текущий момент времени, К,

герметичной признают емкость в случае, если значение критерия ψ_i(t) в течение заданного интервала времени лежит в пределах

1-Δψ≤ψ_i(t)≤1+Δψ,

где Δψ - погрешность критерия герметичности ψ_i(t), определяется суммарной погрешностью измерения давления и температуры.