一种利用同位素测量垫片泄漏率的方法和系统与流程

本发明涉及化工测量领域，尤其涉及垫片泄漏率的测量。

背景技术：

1、目前化工生产中的垫片实验密封测量设备难以适应化工厂的实际需求，针对某一个特定的压力容器的位置中的介质，现有的测量结果要么难以定量分析，要么测量气体分子量太小，例如氦气he的分子量为4.0026，但是在密封的化工领域，实际的化工气体几乎没有氦气这样的小分子量的气体，都是大分子量的如hcl、co2、ch4，n2等等，难以反映真实的泄漏数据。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种利用同位素测量垫片泄漏率的系统，包括法兰盘式模拟装置；法兰盘式模拟装置包括上法兰盘和下法兰盘；当上法兰盘和下法兰盘对扣时，测试垫片和氟橡胶o型圈被压紧在其法兰部上；上法兰盘和下法兰盘的中心凹部共同限定了测试腔；测试腔由测试垫片密封，其容积为vt；而法兰部被位于内侧的测试垫片和位于外侧的氟橡胶o型圈所密封的部分为标准腔，其容积为vs；下法兰盘底部设置有和测试腔连通的同位素气体导入管道，下法兰盘侧面则设置有和标准腔连通的标准气体导入管道以及待测气体导出管道。

2、进一步地，还包括液压机构，液压机构包括上夹板、下夹板和液压头，法兰盘式模拟装置被固定在上下夹板之间，当启动液压泵时，液压头通过上下夹板压紧法兰盘式模拟装置。

3、进一步地，还包括通过同位素气体导入管道连通至测试腔的c13o2气瓶和减压阀。

4、进一步地，还包括通过同位素气体导入管道连通至测试腔的真空泵。

5、进一步地，还包括通过标准气体导入管道连通至标准腔的c12o2气瓶和减压阀。

6、进一步地，还包括通过待测气体导出管道连通至标准腔的同位素质谱仪。

7、进一步地，还包括用于获取检测到的c13o2摩尔质量分数占比α进行实时计算以获得泄漏率数据的计算控制与采集装置。

8、本发明还提供了一种利用同位素测量垫片泄漏率的方法，包括步骤：

9、(1)提供一种法兰盘式模拟装置；法兰盘式模拟装置包括上法兰盘和下法兰盘；当上法兰盘和下法兰盘对扣时，测试垫片和氟橡胶o型圈被压紧在其法兰部上；上法兰盘和下法兰盘的中心凹部共同限定了测试腔；测试腔由测试垫片密封，其容积为vt；而法兰部被位于内侧的测试垫片和位于外侧的氟橡胶o型圈所密封的部分为标准腔，其容积为vs；下法兰盘底部设置有和测试腔连通的同位素气体导入管道，下法兰盘侧面则设置有和标准腔连通的标准气体导入管道以及待测气体导出管道；

10、(2)将法兰盘式模拟装置置于液压机的上夹板和下夹板之间，放入测试垫片和氟橡胶o型圈，启动液压泵，使液压压头通过上下夹板压紧法兰盘式模拟装置；当轴向力载荷传感器检测到液压力达到预定的载荷以后，保持液压机的液压力；

11、(3)启动真空泵，通过同位素气体导入管道对测试腔抽真空；启动同位素质谱仪，开启抽真空模式，通过待测气体导出管道对标准腔抽真空；

12、(4)开启c13o2气瓶，并调节减压阀直至达到规定的气压压力，向测试腔充入测试气体c13o2；

13、(5)开启c12o2气瓶106，调节减压阀105直至达到规定的气压压力，向标准腔充入标准气体c12o2；

14、(6)同位素质谱仪开启测试模式；测试c13o2相对于c12o2的摩尔浓度比α；

15、(7)计算控制与采集装置获取检测到α，按照下式进行实时计算以获得泄漏率x：

16、

17、其中，ps为标准腔内的压强；vs为标准腔的容积；r为摩尔气体常数；t为标准腔的的绝对温度；m为c13o2的摩尔质量；l为垫片的中径周长；t为经过的时间。

18、进一步地，步骤(3)中，将测试腔的真空度抽至10-2托，将标准腔中的真空度抽至10-6托。

19、进一步地，步骤(6)中，设置同位素质谱仪每间隔900秒测试一次α。

20、本发明提供了一种利用同位素质谱仪对同位素浓度的探测来标定垫片的泄漏率数据的系统和方法，适用于对化工领域中垫片的泄漏情况进行定量检测分析。

21、以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

技术特征：

1.一种利用同位素测量垫片泄漏率的系统，其特征在于，包括法兰盘式模拟装置；法兰盘式模拟装置包括上法兰盘和下法兰盘；当上法兰盘和下法兰盘对扣时，测试垫片和氟橡胶o型圈被压紧在其法兰部上；上法兰盘和下法兰盘的中心凹部共同限定了测试腔；测试腔由测试垫片密封，其容积为vt；而法兰部被位于内侧的测试垫片和位于外侧的氟橡胶o型圈所密封的部分为标准腔，其容积为vs；下法兰盘底部设置有和测试腔连通的同位素气体导入管道，下法兰盘侧面则设置有和标准腔连通的标准气体导入管道以及待测气体导出管道。

2.如权利要求1所述的利用同位素测量垫片泄漏率的系统，其中，还包括液压机构，液压机构包括上夹板、下夹板和液压头，法兰盘式模拟装置被固定在上下夹板之间，当启动液压泵时，液压头通过上下夹板压紧法兰盘式模拟装置。

3.如权利要求2所述的利用同位素测量垫片泄漏率的系统，其中，还包括通过同位素气体导入管道连通至测试腔的c13o2气瓶和减压阀。

4.如权利要求3所述的利用同位素测量垫片泄漏率的系统，其中，还包括通过同位素气体导入管道连通至测试腔的真空泵。

5.如权利要求4所述的利用同位素测量垫片泄漏率的系统，其中，还包括通过标准气体导入管道连通至标准腔的c12o2气瓶和减压阀。

6.如权利要求5所述的利用同位素测量垫片泄漏率的系统，其中，还包括通过待测气体导出管道连通至标准腔的同位素质谱仪。

7.如权利要求6所述的利用同位素测量垫片泄漏率的系统，其中，还包括用于获取检测到的c13o2摩尔质量分数占比α进行实时计算以获得泄漏率数据的计算控制与采集装置。

8.一种利用同位素测量垫片泄漏率的方法，其特征在于，包括步骤：

9.如权利要求8所述的利用同位素测量垫片泄漏率的方法，其中，步骤(3)中，将测试腔的真空度抽至10-2托，将标准腔中的真空度抽至10-6托。

10.如权利要求9所述的利用同位素测量垫片泄漏率的方法，其中，步骤(6)中，设置同位素质谱仪每间隔900秒测试一次α。

技术总结
本发明公开了一种利用同位素测量垫片泄漏率的方法和系统，该系统包括法兰盘式模拟装置；法兰盘式模拟装置包括上法兰盘和下法兰盘；当上法兰盘和下法兰盘对扣时，测试垫片和氟橡胶O型圈被压紧在其法兰部上；上法兰盘和下法兰盘的中心凹部共同限定了测试腔；测试腔由测试垫片密封，其容积为Vt；而法兰部被位于内侧的测试垫片和位于外侧的氟橡胶O型圈所密封的部分为标准腔，其容积为Vs；下法兰盘底部设置有和测试腔连通的同位素气体导入管道，下法兰盘侧面则设置有和标准腔连通的标准气体导入管道以及待测气体导出管道。

技术研发人员：武跃维,徐丹丹,林剑红
受保护的技术使用者：宁波易天地信远密封技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16