Способ испытания ёмкости на герметичность

Изобретение относится к компрессионным способам испытания емкостей различного объема на герметичность. Сущность: поднимают давление пробного газа до заданного значения. Измеряют давление и температуру пробного газа. Определяют относительную скорость утечки температурной стабилизации пробного газа и погрешность ее измерения с учетом периода температурной стабилизации пробного газа. При этом указанные измерения и вычисления, а также отсчет периода температурной стабилизации пробного газа выполняют последовательными циклами после повышения давления до заданного значения. При этом в каждом новом цикле период температурной стабилизации увеличивают на заданную величину. При этом в каждом цикле вычислений используют новые измеренные начальные для данного цикла значения давления и температуры до выполнения в одном из циклов вычислений критерия постоянства относительной скорости утечки и погрешности ее измерения. Причем указанный критерий постоянства определяет оптимальное значение периода температурной стабилизации. Технический результат: сокращение длительности испытаний при обеспечении заданной достоверности определения относительной скорости утечки. 2 ил.

 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытании на герметичность изделий различного объема для химической, газовой, атомной, судостроительной отраслей промышленности, ракетно-космической техники.

Известен способ испытания емкости на герметичность [1], включающий подъем давления пробного газа до заданного значения, непрерывные измерения давления и температуры пробного газа, вычисления критерия герметичности и его погрешности измерения после завершения периода температурной стабилизации пробного газа.

Недостатком этого способа является неопределенность величины периода температурной стабилизации, равного относительному выравниванию температуры пробного газа после накачки емкости, что увеличивает время испытаний на герметичность. В приведенном примере реализации данного способа период температурной стабилизации принят равным 7,5 часа при объеме контролируемой емкости 5,7 м³ и испытательном давлении 2 МПа.

Наиболее близким по своей технической сущности является способ испытания емкости на герметичность [2], включающий подъем давления пробного газа до заданного значения, непрерывные измерения давления и температуры пробного газа, вычисления относительной скорости утечки пробного газа и погрешности ее измерения после завершения периода температурной стабилизации, состоящего в не превышении скорости изменения средне-массовой температуры пробного газа более чем на 0,025 К/ч для ожидаемых утечек до 5%/сут. и выдержки 5÷6 ч для ожидаемых утечек более 5%/сут.

Однако и этот способ имеет недостатки, заключающиеся в том, что величина периода температурной стабилизации при ожидаемых утечках до 5%/сут, зависящая от однозначного порога скорости изменения среднемассовой температуры 0,025 К/ч, с одной стороны, определена опытным путем только для объемов 50÷70 тыс.м³ и заданного избыточного испытательного давления пробного газа 0,4 МПа для герметичных ограждений энергоблоков атомных станций и требует недостижимо низкой погрешности порядка ±0,001 К приборов для достоверного измерения температуры на 0,025 К в течение часа, а с другой стороны, неравномерность распределения температуры пробного газа в таком большом объеме составляет несколько градусов и погрешность осреднения температуры по объему будет давать погрешность, которая значительно больше заданного изменения температуры. Предлагаемый в этом способе период стабилизации 5÷6 часов для утечек более 5%/сут. установлен опытным путем только для конкретных значений объемов и испытательного давления пробного газа и не может быть распространен на емкости другого объема с другим испытательным давлением пробного газа.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи создания оптимальной технологии испытания на герметичность, применимой для испытаний емкостей любого объема, при ожидаемой относительной скорости утечки пробного газа от 0,1 до 25%/сут.

Технический результат, достигаемый при реализации такого изобретения, заключается в сокращении длительности испытаний на герметичность компрессионным способом емкостей различного объема при обеспечении заданной достоверности определения относительной скорости утечки.

Технический результат, обеспечиваемый заявленным изобретением, за счет которого решается указанная задача, заключается в заявляемом способе испытания емкости на герметичность, который включает подъем давления пробного газа до заданного значения, измерения давления и температуры пробного газа и определение относительной скорости утечки массы пробного газа и погрешности ее измерения методом вычислений с учетом периода температурной стабилизации пробного газа. При этом, указанные измерения и вычисления по ним значений относительной скорости утечки, а также отсчет периода температурной стабилизации пробного газа начинают выполнять последовательными циклами после повышения давления до заданного значения, периодически увеличивая в каждом новом цикле период температурной стабилизации на заданную величину, с использованием в каждом цикле вычислений новых измеренных начальных значений давления и температуры до выполнения в одном из циклов вычислений критерия постоянства относительной скорости утечки и погрешности ее измерения, определяющего оптимальное значение периода температурной стабилизации и соответствующего следующему неравенству:

где К_п - коэффициент постоянства во времени относительной скорости утечки и погрешности ее измерения;

L_i-1 и L_i - сумма относительной скорости утечки и погрешности ее измерения в (i-1)-вый и в i-ый моменты времени.

Сущность предлагаемого способа испытания емкости на герметичность поясняется фиг. 1, на которой дана принципиальная схема устройства, с помощью которого реализуется предлагаемый способ. В контролируемой емкости 1 устанавливаются датчик давления 2 с погрешностью измерения 0,01% от верхнего предела измерения и датчик температуры 3 с погрешностью измерения 0,15°С. Датчик давления располагается вне емкости на специальном патрубке. Датчик температуры устанавливается внутри емкости в ее геометрическом центре. Информация от датчиков подается на автоматизированную измерительную систему 4. В контролируемую емкость, через клапан 5 подается пробный газ (сжатый воздух). Утечка пробного газа происходит через калиброванную течь 6.

На фиг. 2 показаны графики изменения суммарной относительной скорости утечки и ее погрешности при различном времени стабилизации 0 ч., 1 ч. и 2 ч.: После подъема давления газа до заданного начального значения Р₀ клапан 5 закрывается и фиксируется значение начальной температуры Т₀, относительно которых начинается расчет относительной скорости утечки по известным зависимостям, основанным на законе Менделеева-Клайперона состояния идеального газа, а также погрешности ее измерения для получаемых текущих значений давления и температуры. Одновременно с этим, через заданный интервал изменения времени температурной стабилизации (например, 1 ч) снова фиксируются новые начальные значения P₁ и T₁, относительно которых начинается второй цикл расчета относительной скорости утечки и погрешности ее измерения. Через 2 ч после подъема давления снова фиксируются новые начальные значения Р₂ и Т₂, относительно которых начинается третий цикл расчета и так далее. Все циклы расчетов прекращаются, когда в одном из них выполнится условие критерия постоянства относительной скорости утечки и погрешности ее измерения: . Полученные в этом цикле время стабилизации, а также, вычисленные в момент выполнения критерия постоянства, относительная скорость утечки и ее погрешность измерения и будут достоверными величинами для данного объема и испытательного давления.

Благодаря такому способу определения периода температурной стабилизации появляется возможность достоверного определения относительной скорости утечки для емкостей любых объемов и испытательных давлений пробного газа при минимальных затратах времени на период температурной стабилизации.

Способ был проверен на емкости объемом 25 л при испытательном абсолютном давлении 0,5 МПа с применением калиброванной течи 2×10^-5 м³ Па/с. Интервал увеличения периода стабилизации принимался равным 1 ч. Время стабилизации при критерии постоянства К_п=0,1 составило 2 ч. При этом относительная скорость утечки и погрешность ее измерения L=1,3%/сут.

Источники информации:

1. Патент RU 2298774.

2. РД-04-22-96 «Методические указания по оценке достоверности результатов интегральных испытаний системы герметичного ограждения блоков атомных станций на герметичность».

Способ испытания емкости на герметичность, включающий подъем давления пробного газа до заданного значения, измерение давления и температуры пробного газа и определение относительной скорости утечки массы пробного газа и погрешности ее измерения методом вычислений с учетом периода температурной стабилизации пробного газа, отличающийся тем, что указанные измерения и вычисления, а также отсчет периода температурной стабилизации пробного газа начинают выполнять последовательными циклами после повышения давления до заданного значения, увеличивая в каждом новом цикле период температурной стабилизации на заданную величину, с использованием в каждом цикле вычислений новых измеренных начальных для данного цикла значений давления и температуры до выполнения в одном из циклов вычислений критерия постоянства относительной скорости утечки и погрешности ее измерения, определяющего оптимальное значение периода температурной стабилизации и соответствующего следующему неравенству:

,

где K_п - коэффициент постоянства во времени относительной скорости утечки и погрешности ее измерения;

L_i-1 и L_i - сумма относительной скорости утечки и погрешности ее измерения в (i-1)-й и в i-й моменты времени.