一种安全壳泄漏率测量试验系统

1.本发明属于核工程技术领域，具体涉及一种安全壳泄漏率测量试验系统。


背景技术：

2.安全壳是确保核电厂安全的最后一道物理屏障，在核电厂中，安全壳整体试验，即安全壳打压试验，是对安全壳施工质量的检验。安全壳整体试验过程的严谨性、试验结果的准确性、数据分析的有效性是保证核电厂安全、稳定运行的重要指标。
3.安全壳泄漏量测量试验是安全壳整体试验中不可缺少的一环，目前，安全壳泄漏率测量试验均采用传统的压降法，其原理是计算两时刻安全壳内干空气的质量变化，试验过程的湿度变化易引起大的试验结果偏差，并且，由于在试验过程中必须将上游气源隔离，而安全壳内气体不断的向外部泄漏，安全壳内的压力理论上是逐步下降的，因此，安全壳内的初始压力必须高于设计的压力平台一定的区间，以保证试验结束时安全壳内的压力不低于设计的试验压力，对于泄漏率大的场合，压力会加速下降，需要预留的区间更大，易导致测量的数据与实际值之间存在更大的偏差，即压力变化会影响泄漏率。此外，压降法计算过程复杂，不易实现泄漏率的实时显示。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的以上不足，提供一种安全壳泄漏率测量试验系统，可在保持安全壳内压力恒定的情况下实现安全壳泄漏率测量试验，不会受到压力变化的影响，偏差小，更精准。
5.本发明要解决上述技术问题的技术方案是：
6.本发明提供一种安全壳泄漏率测量试验系统，其包括进气管线、数据采集处理装置、以及恒压控制组件，其中：
7.所述进气管线与安全壳连通，用于向安全壳内通入气体；
8.所述数据采集处理装置与所述恒压控制组件电连接，用于采集安全壳内的实时压力值，并将其传输给恒压控制组件，恒压控制组件设于进气管线上，用于接收所述实时压力值并将其与其内预设的试验压力值进行比较，再根据比较结果调节进气管线的开度来控制向安全壳内通入的气体的流量值，以维持安全壳内的实时压力值等于所述试验压力值，数据采集处理装置还用于采集所述维持安全壳内的实时压力值等于试验压力值所需向安全壳内通入的气体的流量值、以及安全壳内的温度值和/或湿度值，并根据所述气体的流量值、所述温度值和/或湿度值计算安全壳泄漏率。
9.优选的是，所述数据采集处理装置包括检测器、数据处理终端,所述检测器包括第一压力计、第一流量计、以及温度传感器和/或湿度传感器，其中：所述第一压力计设于所述安全壳内，并与所述数据处理终端、所述恒压控制组件分别电连接，用于检测安全壳内的实时压力，以采集得到所述安全壳内的实时压力值，并将其传输给数据处理终端和恒压控制组件；所述第一流量计设于所述进气管线上，并与所述数据处理终端电连接，用于检测进气
管线中的气体流量，以采集得到所述气体的流量值，并将其传输给数据处理终端；所述温度传感器设于所述安全壳内，并与所述数据处理终端电连接，用于检测安全壳内的实时温度，以采集得到安全壳内的温度值，并将其传输给数据处理终端；所述湿度传感器设于所述安全壳内，并与所述数据处理终端电连接，用于检测安全壳内的实时湿度，以采集得到安全壳内的湿度值，并将其传输给数据处理终端；所述数据处理终端用于根据所述气体的流量值、所述温度值和/或湿度值计算得到所述安全壳泄漏率。
10.优选的是，所述温度传感器的数量为多个，多个温度传感器分别设于安全壳内的不同位置处，使安全壳的内部空间分割为多个虚拟的温度分区，以采集得到安全壳内不同温度分区的温度值；所述湿度传感器的数量为多个，多个湿度传感器分别设于安全壳内的不同位置处，使安全壳的内部空间分割为多个虚拟的湿度分区，以采集得到安全壳内不同湿度分区的湿度值。
11.优选的是，所述数据处理终端包括第一计算模块、第二计算模块、以及第三计算模块,其中：所述第一计算模块与所述第一流量计电连接，用于根据所述气体的流量值计算测量体积泄漏率；所述第二计算模块与所述温度传感器和/或所述湿度传感器电连接，用于根据所述温度值和/或所述湿度值计算补偿体积泄漏率；所述第三计算模块与所述第一计算模块和所述第二计算模块分别电连接，用于根据测量体积泄漏率和补偿体积泄漏率计算实际体积泄漏率，并根据实际体积泄漏率计算质量泄漏率，以得到所述安全壳泄漏率。
12.优选的是，所述第一计算模块中存储有在标准工况环境下的测量体积泄漏率l
测，n∑∑
的计算式，具体为：
[0013][0014]
其中，n表示时段数或周期数，i表示ti时刻或t
i-1
至ti时间段，l
测，p∑i
表示试验工况环境下在ti时刻所有分区累计的测量体积泄漏率,p0表示试验压力，pn表示标准工况环境下的压力,tn表示标准工况环境下的温度，表示t
i-1
至ti时段内的安全壳内的有效比温度，
[0015]
和/或，所述在标准工况环境下的测量体积泄漏率l
测，n∑σ
的计算式，具体为：
[0016][0017]
其中，n表示时段数或周期数，i表示ti时刻或t
i-1
至ti时间段,l
测，a∑i
表示供气环境下在ti时刻所有分区累计的测量体积泄漏率，p
ai
表示供气环境下第一流量计处的实时压力，pn表示标准工况环境下的压力,tn表示标准工况环境下的温度，表示供气环境下在t
i-1
至ti时段内的安全壳内的有效比温度；
[0018]
和/或，所述第一计算模块中存储有在试验工况环境下的测量体积泄漏率l
测，p∑∑
的计算式，具体为:
[0019][0020]
其中，l
测，p∑i
表示试验工况环境下在ti时刻所有分区累计的测量体积泄漏率。
[0021]
优选的是，第二计算模块根据所述温度值和/或所述湿度值计算补偿体积泄漏率具体是基于安全壳内各个分区在不同时刻的温度值和湿度值分别计算后累计得到所述补偿体积泄漏率，所述第二计算模块内存储有在试验工况环境下的补偿体积泄漏率l
补，p∑∑
的计算式，具体为：
[0022][0023]
其中，n表示时段数或周期数，m表示湿度分区的数量，i表示ti时刻或t
i-1
至ti时间段，j表示第j温度分区或第j湿度分区，k表示温度分区的数量，h
ji
表示第j湿度分区在ti时刻的相对湿度，h
ji-1
表示第j湿度分区在t
i-1
时刻的相对湿度，p
hji
表示第j湿度分区在ti时刻的饱和水蒸气分压，p
hji-1
表示第j湿度分区在t
i-1
时刻的饱和水蒸气分压，v
hj
表示第j湿度分区占安全壳的自由容积的百分比，v0表示安全壳的自由容积，p0表示试验压力，δt表示t
i-1
至ti时刻的时间长度，t
ji
表示第j温度分区在ti时刻的绝对温度，t
ji-1
表示第j温度分区在t
i-1
时刻的绝对温度，v
tj
表示第j温度分区占安全壳的自由容积的百分比；
[0024]
和/或，所述第二计算模块内存储有在标准工况环境下的补偿体积泄漏率l
补，n∑∑
的计算式，具体为：
[0025][0026]
其中，n表示时段数或周期数，m表示湿度分区的数量，i表示ti时刻或t
i-1
至ti时间段，j表示第j温度分区或第j湿度分区，k表示温度分区的数量，h
ji
表示第j湿度分区在ti时刻的相对湿度，h
ji-1
表示第j湿度分区在t
i-1
时刻的相对湿度，p
hji
表示第j湿度分区在ti时刻的饱和水蒸气分压，p
hji-1
表示第j湿度分区在t
i-1
时刻的饱和水蒸气分压，v
hj
表示第j湿度分区占安全壳的自由容积的百分比，v0表示安全壳的自由容积，p0表示试验压力，pn表示标准工况环境下的压力，δt表示t
i-1
至ti时刻的时间长度,tn表示标准工况环境下的温度，t
hji-1
表示第j湿度分区在t
i-1
时刻的绝对温度，t
hji
表示第j湿度分区在ti时刻的绝对温度，t
ji
表示第j温度分区在ti时刻的绝对温度，t
ji-1
表示第j温度分区在t
i-1
时刻的绝对温度，v
tj
表示第j温度分区占安全壳的自由容积的百分比。
[0027]
优选的是，所述第三计算模块内存储有在试验工况环境下的实际体积泄漏率l
实，p∑∑
的计算式，具体为：
[0028]
l
实，p∑∑
＝l
测，p∑∑
+l
补，p∑∑
[0029]
和/或，所述第三计算模块内存储有在标准工况环境下的实际体积泄漏率l
实，n∑∑
的计算式，具体为：
[0030]
l
实，n∑∑
＝l
测，n∑∑
+l
补，n∑∑
[0031]
其中，下标n表示标准工况环境，下标p表示试验工况环境，下标∑∑表所有时刻所有分区累计。
[0032]
优选的是，所述第三计算模块内还存储有质量泄漏率的计算式，具体包括：
[0033]
在标准工况环境下计算一个δt时间内的质量泄漏率m
∑i
的计算式，具体为：
[0034][0035]
其中，l
实，n∑i
表示标准工况环境下在ti时刻所有分区累计的实际体积泄漏率，m
气
表示空气摩尔质量，m
水
表示水蒸气的摩尔质量，表示ti时刻的平均水蒸气分压，表示t
i-1
时刻的平均水蒸气分压，表示ti时刻的平均水蒸气分压，r表示理想气体常数，p0表示试验压力，pn表示标准工况环境下的压力，tn表示标准工况环境下的温度，
[0036]
或者，在试验工况环境下计算一个δt时间内的质量泄漏率m
∑i
的计算式，具体为：
[0037][0038]
其中，l
实，p∑i
表示试验工况环境下在ti时刻所有分区累计的实际体积泄漏率，m
气
表示空气摩尔质量，m
水
表示水蒸气的摩尔质量，表示ti时刻的平均水蒸气分压，表示t
i-1
时刻的平均水蒸气分压，r表示理想气体常数，p0表示试验压力，pn表示标准工况环境下的压力，表示ti至t
i-1
时段内的安全壳内的有效比温度；
[0039]
计算连续多个δt时间内总的质量泄漏率m
∑∑
的计算式，具体为：
[0040][0041]
其中，n表示时段数或周期数，i表示ti时刻或t
i-1
至ti时间段。
[0042]
优选的是，所述第一计算模块中存储有在标准工况环境下的测量体积泄漏率l
测，n∑i
的计算式，具体为：
[0043][0044]
其中，i表示ti时刻或t
i-1
至ti时间段,l
测，a∑i
表示供气环境下在ti时刻所有分区累计的测量体积泄漏率，p
ai
表示供气环境下第一流量计处的实时压力，pn表示标准工况环境
下的压力,tn表示标准工况环境下的温度，表示供气环境下在t
i-1
至ti时段内的安全壳内的有效比温度；
[0045]
和/或，在试验工况环境下的测量体积泄漏率l
测，p∑i
的计算式，具体为：
[0046][0047]
其中，i表示ti时刻或t
i-1
至ti时间段,l
测，a∑i
表示供气环境下在ti时刻所有分区累计的测量体积泄漏率，p0表示试验压力，p
ai
表示供气环境下第一流量计处的实时压力,表示试验环境下壳内的平均温度，示试验环境下壳内的平均温度，表示供气环境下在t
i-1
至ti时段内的安全壳内的有效比温度；
[0048]
所述第二计算模块根据所述温度值和/或所述湿度值计算补偿体积泄漏率具体是根据安全壳内各个分区的平均温度值和平均湿度值计算得到所述补偿体积泄漏率，所述第二计算模块内存储有在试验工况环境下的安全壳泄漏率l
补，p∑i
的计算式，具体为：
[0049][0050]
其中，表示在ti时刻所有分区的平均相对湿度，表示在ti时刻所有分区的平均饱和水蒸气分压，表示在t
i-1
时刻所有分区的平均相对湿度，表示在t
i-1
时刻所有分区的平均饱和水蒸气分压，表示ti时刻的平均温度，表示t
i-1
时刻的平均温度，v0表示安全壳的自由容积，δt表示t
i-1
至ti时刻的时间长度；
[0051]
和/或，所述第二计算模块内存储有在标准工况环境下的安全壳泄漏率l
补，n∑i
的计算式，具体为：
[0052][0053]
其中，表示在ti时刻所有分区的平均相对湿度，表示在ti时刻所有分区的平均饱和水蒸气分压，表示在t
i-1
时刻所有分区的平均相对湿度，表示在t
i-1
时刻所有分区的平均饱和水蒸气分压，表示ti时刻的平均温度，表示t
i-1
时刻的平均温度，v0表示安全壳的自由容积，δt表示t
i-1
至ti时刻的时间长度,p0表示试验压力,pn表示标准工况环境下的压力,tn表示标准工况环境下的温度；
[0054]
所述第三计算模块内存储有在标准工况环境下的实际体积泄漏率l
实，n∑i
的计算式，具体为：
[0055]
l
实，n∑i
＝l
测，n∑i
+l
补，n∑i
[0056]
和/或，所述第三计算模块内存储有在试验工况环境下的实际体积泄漏率l
实，p∑i
的计算式，具体为：
[0057]
l
实，p∑i
＝l
测，p∑i
+l
补，p∑i
[0058]
所述第三计算模块内还存储有在标准工况环境下的质量泄漏率m
n∑i
的计算式，具体为：
[0059][0060]
其中，m
气
表示空气摩尔质量，m
水
表示水蒸气的摩尔质量,表示ti时刻的平均水蒸气分压,r表示理想气体常数；
[0061]
和/或，所述第三计算模块内还存储有在试验工况环境下的质量泄漏率m
p∑i
的计算式，具体为：
[0062][0063]
其中，m
气
表示空气摩尔质量，m
水
表示水蒸气的摩尔质量,表示ti时刻的平均水蒸气分压,r表示理想气体常数。
[0064]
优选的是，所述数据采集处理装置包括检测器、数据处理终端，所述检测器包括第一压力计、第一流量计、以及温度传感器和/或湿度传感器，其中：所述第一压力计设于所述安全壳内，并与所述数据处理终端、所述恒压控制组件分别电连接，用于检测安全壳内的实时压力，以采集得到所述安全壳内的实时压力值，并将其传输给数据处理终端和恒压控制组件；所述第一流量计设于所述进气管线上，并与所述数据处理终端电连接，用于检测进气管线中的气体流量，以采集得到所述气体的流量值，并将其传输给数据处理终端；所述温度传感器的数量为多个，安全壳划分为多个分块，多个温度传感器分别设于所述安全壳的各个分块处，并与所述数据处理终端电连接，用于检测安全壳各个分块处的实时温度，以采集得到安全壳各个分块处的温度值，并将其传输给数据处理终端；所述湿度传感器的数量为多个，多个湿度传感器分别设于所述安全壳的各个分块处，并与所述数据处理终端电连接，用于检测安全壳各个分块处的实时湿度，以采集得到安全壳各个位置处的湿度值，并将其传输给数据处理终端；所述数据处理终端用于根据所述气体的流量值、所述温度值和/或湿度值计算得到所述安全壳泄漏率。
[0065]
优选的是，所述数据处理终端包括第四计算模块、以及第五计算模块，其中：所述第四计算模块与所述第一流量计、所述温度传感器和/或所述湿度传感器分别电连接，用于根据所述流量值、所述温度值和/或所述湿度值计算各个分块在ti至t
i+1
时间段的体积泄漏率；所述第五计算模块与所述第四计算模块电连接，用于根据各个分块在ti至t
i+1
时间段的体积泄漏率计算各个分块在ti至t
i+1
时间段的质量泄漏率，以得到所述安全壳泄漏率。
[0066]
优选的是，所述第四计算模块存储有计算各个分块在ti至t
i+1
时间段的体积泄漏率的计算式，具体为：
[0067][0068]
其中，a表示分块的数量,l
in，i+1
表示第t
i+1
时刻充入气体的管路的出口处的充气体积流量，t
c，i+1，j
表示第j分块在t
i+1
时刻的安全壳内气体的绝对温度,t
c，i，j
表示第j分块在ti时刻的安全壳内气体的绝对温度，m
c，i，j
表示第j分块在ti时刻的安全壳内气体的质量，r
g，eq，i，j
表示第j分块在ti时刻的安全壳内气体的折合气体常数，pc表示充入气体的管路的出口处/安全壳内气体的压力，δt表示ti时刻至t
i+1
时刻的时间长度，v
c，i，j
表示第j分块所对应的体积,h
c，i+1，j
表示第j分块在t
i+1
时刻的安全壳内相对湿度，h
c，i，j
表示第j分块在ti时刻的安全壳内相对湿度，f(t
c，i+1，j
)表示第j分块在t
i+1
时刻的饱和水蒸气分压,f(t
c，i，j
)表示第j分块在t
i+1
时刻的安全壳内饱和水蒸气分压；
[0069]
所述第五计算模块存储有计算各个分块在ti至t
i+1
时间段的质量泄漏率g
out，i+1j
的计算式，具体为：
[0070][0071]
其中，j表示第j分块，i表示第ti时刻或ti至t
i+1
时间段,a表示分块的数量,l
in，i+1
表示第t
i+1
时刻充入气体的管路的出口处的充气体积流量，t
c，i+1，j
表示第j分块在t
i+1
时刻的安全壳内气体的绝对温度,t
c，i，j
表示第j分块在ti时刻的安全壳内气体的绝对温度，m
c，i，j
表示第j分块在ti时刻的安全壳内气体的质量，r
g，eq，i，j
表示第j分块在ti时刻的安全壳内气体的折合气体常数，pc表示充入气体的管路的出口处/安全壳内气体的压力，δt表示ti至t
i+1
时刻的时间长度，v
c，i，j
表示第j分块所对应的体积,h
c，i+1，j
表示第j分块在t
i+1
时刻的安全壳内相对湿度，h
c，i，j
表示第j分块在ti时刻的安全壳内相对湿度，f(t
c，i+1，j
)表示第j分块在t
i+1
时刻的安全壳内饱和水蒸气分压,f(t
c，i，j
)表示第j分块在t
i+1
时刻的安全壳内饱和水蒸气分压,r
g，eq，i+1，j
表示第j分块在t
i+1
时刻的安全壳内气体的折合气体常数。
[0072]
优选的是，所述数据采集处理装置还包括存储器，所述第一压力计通过所述存储器与所述数据处理终端电连接，以将采集到的实时压力值传输给存储器；所述第一流量计通过所述存储器与所述数据处理终端电连接，以将采集到的气体的流量值传输给存储器；所述温度传感器通过所述存储器与所述数据处理终端电连接，以将采集到的温度值传输给存储器；所述湿度传感器通过所述存储器与所述数据处理终端电连接，以将采集到的湿度值传输给存储器；所述存储器用于存储和显示所述第一压力计传输的实时压力值、所述第一流量计传输的气体的流量值、所述温度传感器传输的温度值、以及所述湿度传感器传输
的湿度值并将其传输给数据处理终端以计算所述安全壳泄漏率。
[0073]
优选的是，所述恒压控制组件包括控制阀和控制器，所述控制阀设于所述进气管线上，用于控制进气管线中的气体流量；所述控制器与所述第一压力计、所述控制阀分别电连接，所述试验压力值设于控制器内，控制器用于接收第一压力计检测到的安全壳内的实时压力值并将其与试验压力值进行比较，再根据比较结果调节控制阀的开度以维持安全壳内的实时压力值等于试验压力值。
[0074]
优选的是，所述进气管线包括充压管路和恒压测试管路，所述充压管路与所述恒压测试管路并联设置，两者均与所述安全壳相连通，其中：充压管路用于在试验开始前向安全壳内充气，以使安全壳内的实时压力值快速达到所述试验压力值，充压管路上设有第一隔离阀，第一隔离阀用于控制充压管路的通断，以进行所述充气；恒压测试管路用于在试验过程中向安全壳内补气，以维持安全壳内的实时压力值等于所述试验压力值，恒压测试管路上设有第二隔离阀，第二隔离阀用于控制恒压测试管路的通断，以进行所述补气，所述控制阀设于恒压测试管路上，用于调节恒压测试管路中的补气气体的流量，所述第一流量计设于恒压测试管路上，用于检测恒压测试管路中的补气气体的流量值，以得到所述维持安全壳内的实时压力值等于所述试验压力值所需通入的气体的流量值。
[0075]
优选的是，所述检测器还包括第二压力计和第一温度计，所述第二压力计设于所述恒压测试管路上，并与所述存储器电连接，用于检测恒压测试管路中气体的压力值并将其传输给存储器进行存储和显示；所述第一温度计设于所述恒压测试管路上，并与所述存储器电连接，用于检测恒压测试管路中的温度值并将其传输至存储器进行存储和显示；所述数据处理终端用于根据所述气体的流量值、所述温度值和/或湿度值计算得到所述安全壳泄漏率，具体包括：所述数据处理终端根据存储器中存储的恒压测试管路中气体的压力值、温度值将恒压测试管路中的补气气体的流量值转换成在标准工况环境下或安全壳内工况环境下的流量值，再根据所述标准工况环境下或安全壳内工况环境下的流量值、以及所述温度值和所述湿度值，计算所述安全壳泄漏率。
[0076]
优选的是，所述系统还包括验证管线，所述验证管线上设有第三隔离阀，第三隔离阀用于控制验证管线的通断和开度；所述检测器还包括第二流量计，所述第二流量计设于所述验证管线上，并通过所述存储器与所述数据处理终端电连接，用于检测验证管线中气体的流量值，并传输给存储器进行存储和显示；所述数据处理终端还用于根据存储器中存储的验证管线中气体的流量值确定参考泄漏率，并在叠加了所述参考泄漏率的基础上重新计算安全壳泄漏率，得到叠加参考泄漏之后的安全壳泄漏率，以及，根据叠加参考泄漏之前的安全壳泄漏率和叠加参考泄漏率之后的安全壳泄漏率计算出测量泄漏率，再将所述测量泄漏率与参考泄漏率进行比较，并根据比较结果验证本系统测量结果的准确性。
[0077]
优选的是，所述检测器还包括第三压力计、第二温度计，所述第三压力计设于所述验证管线上，并与所述存储器电连接，用于检测验证管线中气体的压力值，并将其传输至存储器进行存储和显示；第二温度计设于所述验证管线上，并与所述存储器电连接，用于检测验证管线中气体的温度值，并将其传输至存储器进行存储和显示；所述根据存储器中存储的验证管线中气体的流量值确定参考泄漏率，具体包括：数据处理终端根据存储器中存储的验证管线中气体的压力值、温度值将验证管线中气体的流量值转换成在标准工况环境下或安全壳内工况环境下的流量值，再根据在标准工况环境下或安全壳工况环境下的验证管
线中气体的流量值计算所述参考泄漏率。
[0078]
本发明的安全壳泄漏率测量试验系统，采用恒压法安全壳泄漏率测量技术，可在维持安全壳内部压力恒定的条件下完成，在测量过程中要保持连续充气，以保持安全壳内压力恒定，其原理是通过分析实时的体积变化，建立恒压法计算模型，从而确定安全壳泄漏率，与传统的压降法的原理(以分析两个时刻之间安全壳内的干空气的质量变化)完全不同。并且，本系统充分地关注到了测量过程中的温度变化和湿度变化对安全壳泄漏率测量的影响，并结合温度、湿度连续变化的特征，可给定合适的采集周期计算温度补偿和湿度补偿，也就是说，本系统中安全壳泄漏率的计算模型中分析的是安全壳内真实泄漏的气体，本系统的计算模型考虑了湿度变化等因素对压力的影响，进行了这部分影响的补偿，最终测量结果不会受到安全壳内的湿度变化等因素的影响，相比于压降法，准确性更高。
附图说明
[0079]
图1为本实施例中安全壳泄漏率测量试验系统的结构示意图；
[0080]
图2为本实施例中安全壳泄漏率测量试验系统检测得到的24h内的安全壳内温度的实时变化图；
[0081]
图3为本实施例中安全壳泄漏率测量试验系检测得到的24h内的安全壳内湿度的实时变化图；
[0082]
图4为本实施例中安全壳泄漏率测量试验系统检测得到的24h内的安全壳内压力的实时变化图；
[0083]
图5为本实施例中安全壳泄漏率测量试验系统检测得到的24h内的恒压测试管路中补气气体的流量的实时变化图；
[0084]
图6为本实施例中安全壳泄漏率测量试验系统测量得到的24h内的实际体积泄漏率l
实，n∑i
的实时变化图；
[0085]
图7为本实施例中安全壳泄漏率测量试验系统测量得到的24h内的质量泄漏率m
∑i
的实时变化图。
[0086]
图中：1-安全壳；2-存储器；3-数据处理终端；4-进气管线；5-恒压控制组件；6-第一流量计；7-第二压力计；8-第一温度计；9-第一压力计；10-充压管路；11-第一隔离阀；12-恒压测试管路；13-第二隔离阀；14-温度传感器；15-湿度传感器；16-验证管线；17-第三隔离阀；18-第二流量计；19-第三压力计；20-第二温度计。
具体实施方式
[0087]
下面将结合本发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。
[0088]
在本发明的描述中，需要说明的是，属于“上”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0089]
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0090]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“安装”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0091]
实施例1
[0092]
如图1所示，本实施例公开一种安全壳泄漏率测量试验系统，用于恒压法测量安全壳泄漏率，其包括进气管线4、数据采集处理装置、以及恒压控制组件5，其中：
[0093]
进气管线4与安全壳1连通，用于向安全壳内通入气体(如：空气、压缩空气)；
[0094]
数据采集处理装置与恒压控制组件5电连接，用于采集安全壳1内的实时压力值，并将其传输给恒压控制组件5，恒压控制组件5设于进气管线4上，用于接收数据采集处理装置传输的实时压力值并将其与恒压控制组件5内预设的试验压力值进行比较，再根据比较结果调节进气管线4的开度来控制向安全壳1内通入的气体的流量值，以维持安全壳内的实时压力值等于试验压力值，数据采集处理装置还用于采集维持安全壳1内的实时压力值等于试验压力值所需向安全壳内通入的气体的流量值，以及安全壳内的温度值和/或湿度值，并根据气体的流量值数据、安全壳内温度值和/或湿度值计算安全壳泄漏率。
[0095]
在一些实施方式中，数据采集处理装置包括检测器、数据处理终端3(如计算机)，检测器包括第一压力计9、第一流量计6、以及温度传感器14和/或湿度传感器15，其中：第一压力9计设于安全壳1内，并与数据处理终端3、恒压控制组件5分别电连接，用于检测安全壳内的实时压力，以采集得到安全壳1内的实时压力值，并将其传输给数据处理终端3和恒压控制组件5；第一流量计6设于进气管线4上，并与数据处理终端3电连接，用于检测进气管线4中的气体流量，以采集得到气体的流量值，并将其传输给数据处理终端3；温度传感器14设于安全壳1内，并与数据处理终端3电连接，用于检测安全壳1内的实时温度，以采集得到安全壳1内的温度值，并将其传输给数据处理终端3；湿度传感器15设于安全壳1内，并与数据处理终端3电连接，用于检测安全壳1内的实时湿度，以采集得到安全壳1内的湿度值，并将其传输给数据处理终端3；数据处理终端3用于根据气体的流量值、温度值和/或湿度值计算得到所述安全壳泄漏率。
[0096]
本实施例中，数据处理终端3用于根据气体的流量值、温度值和/或湿度值计算得到所述安全壳泄漏率，具体包括：
[0097]
①
数据处理终端3根据气体的流量值计算得到测量体积泄漏率，在不考虑温度、湿度等因素的情况下，测量体积泄漏率可作为衡量安全壳泄漏率的指标；
[0098]
②
数据处理终端3根据温度值计算温度对安全壳泄漏率的补偿值和/或根据湿度值计算湿度对安全壳泄漏率的补偿值，得到补偿体积泄漏率，以对安全壳泄漏率进行修正，从而进一步提高安全壳泄漏率的准确度；
[0099]
③
数据处理终端3根据测量体积泄漏率和补偿体积泄漏率计算实际体积泄漏率，并根据实际体积泄漏率计算质量泄漏率，以得到所述安全壳泄漏率。
[0100]
在一些实施方式中，如图1所示，温度传感器14的数量为多个，多个温度传感器14分别设于安全壳1内的不同位置处，使安全壳1的内部空间分割为多个虚拟的温度分区(更具体来说，比如，将典型区域、气体流动不通畅的房间作为一个分区，每个温度分区的体积系数不可超过0.1)，通过上述布置的温度传感器14对各个温度分区的温度进行监测，以采集得到安全壳1内不同温度分区的温度值。湿度传感器15的数量为多个，多个湿度传感器15分别设于安全壳1内的不同位置处，使安全壳1的内部空间分割为多个虚拟的湿度分区(更具体来说，比如，将典型区域、气体流动不通畅的房间作为一个分区)，通过上述布置的湿度传感器15对各个湿度分区的湿度进行监测，以采集得到安全壳1内不同湿度分区的湿度值。
[0101]
本实施例中，温度传感器14的数量为k个(即mt1、mt2、
…
、mtk)，其中，第j分区的初始温度设为t
j0
，在
△
t＝t
i-t
i-1
时间段内，温度一直在缓慢的变化，ti时刻温度设为t
ji
；湿度传感器15的数量为m个(即mz1、mz2、
…
、mzm)，其中，第j分区的初始湿度设为h
j0
，在
△
t＝t
i-t
i-1
时间段内，湿度一直在缓慢的变化，ti时刻湿度设为h
ji
。根据各个温度分区的温度值的变化情况，在k个温度分区内进行温度补偿(即温度修正)计算，即计算温度对体积变化的补偿值，同时，根据各个湿度分区的湿度变化数据，在m个分区内进行湿度补偿(即湿度修正)计算，即计算湿度对体积变化的补偿值，温度对体积变化的补偿值与湿度对体积变化的补偿值的总和即为补偿泄漏率。
[0102]
在一些实施方式中，数据采集处理装置还包括存储器2(如信号数据采集器)，第一压力计9通过存储器2与数据处理终端3电连接，以将采集到的实时压力值传输给存储器；第一流量计6通过存储器2与数据处理终端3电连接，以将采集到的气体的流量值传输给存储器；温度传感器14通过存储器2与数据处理终端3电连接，以将采集到的温度值传输给存储器；湿度传感器15通过存储器2与数据处理终端3电连接，以将采集到的湿度值传输给存储器；存储器2用于存储并显示第一压力计9传输得实时压力值、第一流量计6传输的气体的流量值、温度传感器14传输的温度值、以及湿度传感器传输的湿度值并将气体的流量值、温度值、以及湿度值传输给数据处理终端计算安全可泄漏率。
[0103]
本实施例中，恒压控制组件5包括控制阀和控制器，控制阀设于进气管线4上，用于控制进气管线中的气体流量；控制器与第一压力计9、控制阀分别电连接，试验压力值设于控制器内，控制器用于接收第一压力计9检测到的安全壳内的实时压力值并将其与试验压力值进行比较，再根据比较结果调节控制阀的开度以维持安全壳内的实时压力值等于试验压力值。
[0104]
本实施例中，进气管线4包括充压管路10和恒压测试管路12，充压管路10与恒压测试管路12并联设置，两者均与安全壳1相连通，其中：充压管路10用于在试验开始前向安全壳内充气，以使安全壳1内的实时压力值快速达到试验压力值，充压管路10上设有第一隔离阀11，第一隔离阀11用于控制充压管路10的通断，以进行充气；恒压测试管路12用于在试验过程中向安全壳内补气，以维持安全壳1内的实时压力值等于试验压力值，恒压测试管路12上设有第二隔离阀13，第二隔离阀13用于控制恒压测试管路12的通断，以进行补气；控制阀设于恒压测试管路12上，用于调节恒压测试管路12中的补气气体的流量，第一流量计6设于恒压测试管路12上，用于检测恒压测试管路12中的补气气体的流量值，以得到维持安全壳内的实时压力值等于试验压力值所需通入的气体的流量值。
[0105]
根据检测在不同时刻下的恒压测试管路12中的补气气体的流量值，可以计算出安
全壳泄漏率的估计值(即测量体积泄漏率)，在不考虑温度、湿度等因素的影响情况下，安全壳泄漏率的估计值即可作为本系统检测的安全壳泄漏。
[0106]
在一些实施方式中，检测器还可以包括第二压力计7和第一温度计8，第二压力计7设于恒压测试管路12上，并与存储器2电连接，用于检测恒压测试管路12中的压力值并将其传输至存储器2，存储器2还用于接收第二压力计7检测的恒压测试管路12中的压力值并对其进行存储和显示，第一温度计8设有恒压测试管路12上，并与存储器2电连接，用于检测恒压测试管路12中的温度值并将其传输至存储器2，存储器2还用于接收第一温度计8检测的恒压测试管路12中的温度值并对其进行存储和显示，数据处理终端3用于根据气体的流量值、温度值和/或湿度值计算得到所述安全壳泄漏率具体包括：数据处理终端3根据存储器2中存储的恒压测试管路12中气体的压力值、温度值将恒压测试管路12中的补气气体的流量值转换成在标准工况环境下或安全壳内工况环境下的流量值，再根据标准工况环境下或安全壳内工况环境下的恒压测试管路12中的补气气体的流量值计算所述安全壳泄漏率。
[0107]
需要说明的是，恒压控制组件还可以是采用以下原理来维持安全壳内的实时压力值等于试验压力值：第二压力计检测恒压测试管路的压力，并传输给控制器，控制器根据第二压力计检测到的压力值数据调整控制阀的开度，以控制恒压测试管路中补气气体的流量，从而保证安全壳内的实时压力恒定等于试验压力。
[0108]
在一些实施方式中，数据处理终端3包括第一计算模块、第二计算模块、以及第三计算模块，其中：第一计算模块与第一流量计6电连接，用于根据气体的流量值计算测量体积泄漏率；第二计算模块与温度传感器14和/或湿度传感器15电连接，用于根据温度值和/或湿度值计算补偿体积泄漏率；第三计算模块与第一计算模块和第二计算模块分别电连接，用于根据测量体积泄漏率和补偿体积泄漏率计算实际体积泄漏率，并根据实际体积泄漏率计算质量泄漏率，以得到所述安全壳泄漏率。
[0109]
在一些实施方式在中，第一计算模块中存储有在标准工况环境下的测量体积泄漏率l
测，n∑∑
的计算式，具体为：
[0110][0111]
该计算式是由安全壳内为试验工况环境转换为标准工况环境得到，其中，n表示时段数或周期数，i表示ti时刻或t
i-1
至ti时间段，l
测，p∑i
表示试验工况环境下在ti时刻所有分区累计的测量体积泄漏率(即试验工况环境下在ti时刻由第一流量计6检测到的气体的流量值),p0表示试验压力，pn表示标准工况环境下的压力,tn表示标准工况环境下的温度，表示t
i-1
至ti时段内的安全壳内的有效比温度，
[0112]
和/或，在标准工况环境下的测量体积泄漏率l
测，n∑∑
的计算式，具体为：
[0113]
[0114][0115]
该计算式是由充压管路的供气环境转换为标准工况环境得到，其中，l
测，n∑i
表示标准工况环境下在ti时刻所有分区累计的测量体积泄漏率，n表示时段数或周期数，i表示ti时刻或t
i-1
至ti时间段,l
测，a∑i
表示供气环境下在ti时刻所有分区累计的测量体积泄漏率(即供气环境下在ti时刻由第一流量计6检测到的气体的流量值)，p
ai
表示供气环境下第一流量计处的实时压力，pn表示标准工况环境下的压力,tn表示标准工况环境下的温度，表示供气环境下在t
i-1
至ti时段内的安全壳内的有效比温度；
[0116]
和/或，第一计算模块中存储有在试验工况环境下的测量体积泄漏率l
测，p∑∑
的计算式，具体为:
[0117][0118][0119]
其中，l
测，p∑i
表示试验工况环境下在ti时刻所有分区累计的测量体积泄漏率(即试验工况环境下在ti时刻由第一流量计6检测到的气体的流量值)，l
测，a∑i
表示供气环境下在ti时刻所有分区累计的测量体积泄漏率，p0表示试验压力，p
ai
表示供气环境下第一流量计的实时压力,表示试验环境下壳内的平均温度，表示试验环境下壳内的平均温度，表示供气环境下在t
i-1
至ti时段内的安全壳内的有效比温度；
[0120]
需要说明的是，测量体积泄漏率一般可采用具有温度、压力测量功能的流量计直接累计测量得到，但对于不具有上述累计功能的流量计，则按以上计算式计算得到，也就是说，测量体积泄漏率不限于采用上述计算式计算得到。
[0121]
在一些实施方式中，根据温度值和/或湿度值计算补偿体积泄漏率是基于安全壳内各个分区在不同时刻的温度值和湿度值分别计算后累计得到所述补偿体积泄漏率，第二计算模块内存储有在标准工况环境下的补偿体积泄漏率l
补，n∑∑
的计算式，具体为：
[0122][0123]
其中，n表示时段数或周期数，m表示湿度分区的数量，i表示ti时刻或t
i-1
至ti时间段，j表示第j温度分区或第j湿度分区，k表示温度分区的数量，h
ji
表示第j湿度分区在ti时刻的相对湿度，h
ji-1
表示第j湿度分区在t
i-1
时刻的相对湿度，p
hji
表示第j湿度分区在ti时刻
的饱和水蒸气分压，p
hji-1
表示第j湿度分区在t
i-1
时刻的饱和水蒸气分压，v
hj
表示第j湿度分区占安全壳的自由容积的百分比，v0表示安全壳的自由容积，p0表示试验压力，pn表示标准工况环境下的压力(1个大气压，0.1013mpa.a，下文中不再一一赘述)，δt表示t
i-1
至ti时刻的时间长度,tn表示标准工况环境下的温度(0℃，绝对温度为273.15k，下文中不再一一赘述)，t
hji-1
表示第j湿度分区在t
i-1
时刻的绝对温度，t
hji
表示第j湿度分区在ti时刻的绝对温度，t
ji
表示第j温度分区在ti时刻的绝对温度，t
ji-1
表示第j温度分区在t
i-1
时刻的绝对温度，v
tj
表示第j温度分区占安全壳的自由容积的百分比；
[0124]
和/或，第二计算模块内存储有在试验工况环境下的补偿体积泄漏率l
补，p∑∑
的计算式，具体为：
[0125][0126]
其中，n表示时段数或周期数，m表示湿度分区的数量，i表示ti时刻或t
i-1
至ti时间段，j表示第j温度分区或第j湿度分区，k表示温度分区的数量，h
ji
表示第j湿度分区在ti时刻的相对湿度，h
ji-1
表示第j湿度分区在t
i-1
时刻的相对湿度，p
hji
表示第j湿度分区在ti时刻的饱和水蒸气分压，p
hji-1
表示第j湿度分区在t
i-1
时刻的饱和水蒸气分压，v
hj
表示第j湿度分区占安全壳的自由容积的百分比，v0表示安全壳的自由容积，p0表示试验压力(0.42mpa.g，计算中取绝对压力0.5213mpa.a，下文中不再一一赘述)，δt表示t
i-1
至ti时刻的时间长度，t
ji
表示第j温度分区在ti时刻的绝对温度，t
ji-1
表示第j温度分区在t
i-1
时刻的绝对温度，v
tj
表示第j温度分区占安全壳的自由容积的百分比；
[0127]
在一些实施方式中，第三计算模块内存储有在试验工况环境下的实际体积泄漏率l
实，p∑∑
的计算式，具体为：
[0128]
l
实，p∑∑
＝l
测，p∑∑
+l
补，p∑∑
[0129]
所述第三计算模块内存储有在标准工况环境下的实际体积泄漏率l
实，n∑∑
的计算式，具体为：
[0130]
l
实，n∑∑
＝l
测，n∑∑
+l
补，n∑∑
[0131]
其中，下标n表示标准工况环境，下标p表示试验工况环境，下标∑∑表所有时刻所有分区累计。
[0132]
第三计算模块内还存储有质量泄漏率的计算式，具体包括：
[0133]
在标准工况环境下计算一个δt时间内的质量泄漏率m
∑i
的计算式，具体为：
[0134][0135]
其中，下标∑i表示ti时刻所有分区累计，下标n∑i表示标准工况环境下ti时刻所有分区累计，l
实，n∑i
表示标准工况环境下在ti时刻所有分区累计的实际体积泄漏率，m
气
表示空气摩尔质量，m
水
表示水蒸气的摩尔质量，表示ti时刻的平均水蒸气分压，表示
t
i-1
时刻的平均水蒸气分压，表示ti时刻的平均水蒸气分压，r表示理想气体常数(8.314j
·
mol-1
·
k-1
)，p0表示试验压力，pn表示标准工况环境下的压力，tn表示标准工况环境下的温度；
[0136]
或者，在试验工况环境下计算一个δt时间内的质量泄漏率m
∑i
的计算式，具体为：
[0137][0138]
其中，下标∑i表示ti时刻所有分区累计，下标p∑i表示试验工况环境下ti时刻所有分区累计，l
实，p∑i
表示试验工况环境下在ti时刻所有分区累计的实际体积泄漏率，m
气
表示空气摩尔质量，m
水
表示水蒸气的摩尔质量，表示ti时刻的平均水蒸气分压，表示t
i-1
时刻的平均水蒸气分压，r表示理想气体常数，p0表示试验压力，pn表示标准工况环境下的压力，表示ti至t
i-1
时段内的安全壳内的有效比温度，时段内的安全壳内的有效比温度，
[0139]
计算连续多个δt时间内总的质量泄漏率m
∑∑
的计算式，总的质量泄漏率即本系统的安全壳泄漏率，其计算式具体为：
[0140][0141]
其中，n表示时段数或周期数，i表示ti时刻或t
i-1
至ti时间段。
[0142]
需要说明的是，安全壳内的实际的平均压力都是围绕p0以微小的幅度波动。因此，本实实施例中各计算式中的p0还可以替换成安全壳内的实时的测量压力pi(替换前后相对变化仅万分之五左右)，并且，用pi计算会与安全壳内压力的实际的变化过程更一致，结果更精确一些。
[0143]
下面以1000m3安全壳为例，其中，试验压力p0(绝压)为533.65kpa、温度分区为28个，各个温度传感器的布置情况如表1所示，湿度分区为10个，各个湿度传感器的布置情况如表2所示，对上述计算过程进行详述，具体如下：
[0144]
表1
[0145]
[0146][0147]
表2
[0148][0149][0150]
由于本系统测量过程中安全壳内的温度、湿度、压力是实时变化的，进气管线上补充的气体的流量也会发生相应的变化，通过第一压力计等检测器连续采集24h内的数据来完成安全壳泄漏率的测量与分析，其中：
[0151]
24h内的安全壳内温度的实时变化如图2所示；
[0152]
24h内的安全壳内湿度的实时变化如图3所示；
[0153]
24h内的安全壳内压力的实时变化如图4所示；
[0154]
24h内的恒压测试管路中补气气体的流量的实时变化如图5所示。
[0155]
以24h内的第一个时间段δt＝10s(即0到10s)为例，说明单时刻体积泄漏率l
实，n∑i
和单时刻质量泄漏率m
∑i
的计算：
[0156]
t1-t28温度传感器在t
i-1
时刻采集得到的温度值数据(单位℃)依次为：
[0157]
32.5680,32.5840,32.6770,32.7190,32.8540,33.0000,32.9560,32.9010,32.8570,33.0530,32.8720,32.8330,32.7520,33.1960,32.8320,33.1960,33.0260,33.3470,32.9680,33.2100,33.3170,33.1310,33.2670,33.3580,33.2160,33.0400,32.3840,32.4840；
[0158]
h1-h10湿度传感器在t
i-1
时刻采集得到的湿度值数据(％)依次为：
[0159]
48.1898,46.8971,47.1527,47.7582,46.3522,48.7407,46.4725,46.7261,46.1951,48.9654；
[0160]
第一压力计在t
i-1
时刻采集得到的安全壳内的实时压力为：533.652kpa；
[0161]
第一流量计在t
i-1
时刻采集得到气体流的量值，即测量泄漏率(标准工况)为：0.7945m3/h；
[0162]
t1-t28温度传感器在ti时刻(t
i-t
i-1
＝10s)采集得到的温度值数据(单位℃)依次为：
[0163]
32.5670,32.5810,32.6790,32.7170,32.8600,32.9950,32.9550,32.9060,32.8540,33.0530,32.8750,32.8310,32.7530,33.1950,32.8340,33.1980,33.0270,33.3480,32.9680,33.2100,33.3160,33.1320,33.2700,33.3560,33.2150,33.0390,32.3850,32.4870；
[0164]
h1-h10湿度传感器在ti时刻采集得到的湿度值数据(％)依次为：
[0165]
48.1968,46.8991,47.1556,47.7602,46.3552,48.7447,46.4715,46.7281,46.1990,48.9595；
[0166]
第一压力计在ti时刻采集得到的安全壳内的实时压力为：533.652kpa；
[0167]
第一流量计在ti时刻采集得到气体流量值，即测量泄漏率(标准工况)为：0.7975m3/h；
[0168]
将上述采集得到的数据，代入到上文所述的计算式中，得到：
[0169]
ti时刻安全壳内有效比温度为：
[0170][0171]
在t
i-1
至ti时间段内的测量体积泄漏率为：
[0172]
l
测，n∑i
＝0.796m3/h。
[0173]
按照实施例1中的计算模型，分别计算：
[0174]
在t
i-1
至ti时间段内的补偿泄漏率为：
[0175]
l
补，n∑i
＝3.16703m3/h。
[0176]
在t
i-1
至ti时间段内的实际体积泄漏率为：
[0177]
l
实，n∑i
＝l
测，n∑i
+l
补，n∑i
＝3.96268m3/h
[0178]
通过t
i-1
时刻安全壳内温度、湿度，可计算得到t
i-1
时刻的安全壳内水蒸气分压为：
[0179]
通过ti时刻安全壳内温度、湿度，可计算得到ti时刻的安全壳内水蒸气分压为：
[0180]
在t
i-1
至ti时间段内的实际质量泄漏率为：
[0181][0182]
将采集的24h内的数据划分为24
×
360个10s的时间段，每个时间段均按照上述单时刻计算过程，得到24
×
360组单时刻的测量体积泄漏率l
测，n∑i
、补偿体积泄漏率l
补，n∑i
、实际体积泄漏率l
实，n∑i
和质量泄漏率m
∑i
。这里不在一一赘述其他单时刻时段内的计算，仅以图例说明24h内的实际体积泄漏率l
实，n∑i
和质量泄漏率m
∑i
变化过程，其中：
[0183]
24h内的实际体积泄漏率l
实，n∑i
的实时变化如图6所示。
[0184]
24h内的质量泄漏率m
∑i
的实时变化如图7所示。
[0185]
对24h内所有时段的单时刻的测量体积泄漏率l
测，n∑i
累加计算平均值，计算得到24h内的测量体积泄漏率为：
[0186]
l
测，n∑∑
＝1.05534m3/h
[0187]
对24h内所有时段的单时刻补偿体积泄漏率l
补，n∑i
累加计算平均值，计算得到24h内的补偿体积泄漏率为：
[0188]
l
补，n∑∑
＝0.15381m3/h
[0189]
安全壳体容积1000m3，相对体积泄漏率为0.617553％安全壳内气体总体积/天。
[0190]
24h内的平均的实际体积泄漏率为：
[0191]
l
实，n∑∑
＝l
测，n∑∑
+l
补，n∑∑
＝1.20915m3/h
[0192]
对24h内所有时段的单时刻的质量泄漏率m
∑i
，累加计算平均值，计算得到24h的质量泄漏率为：
[0193][0194]
在0时刻，安全壳内气体总质量6063.65kg，相对质量泄漏率为0.618286％安全壳内气体总质量/天。
[0195]
在一些实施方式中，本系统还包括验证管线16，用于在计算得到安全壳泄漏率之后，对计算得到的安全壳泄漏率的准确性进行验证。验证管线16上设于第三隔离阀17，第三隔离阀17用于控制验证管线的通断和开度；检测器还包括第二流量计18，第二流量计18设于验证管线16上，并通过存储器2与数据处理终端3电连接，用于检测验证管线16中气体的流量值数据，并传输给存储器进行存储和显示；数据处理终端3还用于根据存储器2中存储的验证管线16中气体的流量值确定参考泄漏率(具体可通过打开第三隔离阀17，根据第二流量计18检测得到的流量值数据计算得到)，并在叠加了所述参考泄漏率的基础上重新计算安全壳泄漏率，得到叠加参考泄漏之后的安全壳泄漏率(记为总体安全壳泄漏率)，以及，根据叠加参考泄漏之前的安全壳泄漏率和叠加参考泄漏率之后的安全壳泄漏率计算出测量泄漏率(测量泄漏率＝叠加参考泄漏之后的安全壳泄漏-叠加参考泄漏率之前的安全壳泄漏率)，再将测量泄漏率与参考泄漏率进行比较，根据测量泄漏率与参考泄漏率的偏差判断本系统测量的安全壳泄漏率的准确性和可靠性。
[0196]
在一些实施方式中，检测器还包括第三压力计19、第二温度计20，其中：第三压力计19设于验证管线16上，并与存储器2电连接，第三压力计19用于检测验证管线16中气体的压力值，并将其传输至存储器2进行存储和显示；第二温度计20设于验证管线16上，并与存储器2电连接，用于检测验证管线20中的温度值，并将其传输至存储器2进行存储和显示；上述根据存储器2中存储的验证管线16中气体的流量值确定参考泄漏率，具体包括：数据处理终端3根据存储器2中存储的验证管线16中气体的压力值、温度值将验证管线16中气体的流量值转换成在标准工况环境下或安全壳内工况环境下的流量值，再根据在标准工况环境下或安全壳工况环境下的验证管线16中气体的流量值计算所述参考泄漏率。
[0197]
下面对本实施例的安全壳泄漏率测量试验系统的测量过程进行详述，具体如下：
[0198]
(1)开启各个检测器(如，第一流量计6、第一压力计9、温度传感器14、以及湿度传感器等等)，将检测到的流量值、温度值、以及湿度值等数据传输到存储器2和控制器，并开启数据处理终端3，运行采集和分析软件。
[0199]
(2)接通上游气源，打开第一隔离阀11，通过充压管路10向安全壳1内充入压缩气体，以提升安全壳内的压力。
[0200]
(3)当安全壳内压力达到试验压力时，关闭第一隔离阀11，打开第二隔离阀13，将充压管路10切换至恒压测试管路12，并通过第一压力计9检测到的安全壳1内的实时压力值，控制器根据第一压力计1检测到的安全壳1内的实时压力值情况连锁调节控制阀的开度，以继续向安全壳内补气，从而维持安全壳内的压力始终等于试验压力，同时，通过第一流量计6检测恒压测试管路12中补气气体的流量值并传输给存储器2，数据处理终端3中的第一计算模块根据存储器中存储的补气气体的流量值计算得到安全壳泄漏率的估计值(即测量体积泄漏率)。
[0201]
(4)同时，通过温度传感器14、湿度传感器15检测安全壳1内的温度值和湿度值并传输给存储器2，数据处理终端3中的第二计算模块根据存储器2中存储的温度值和湿度值计算出某个时间段内温度和湿度对安全壳泄漏率的补偿值，即计算补偿泄漏率，数据处理终端3中的第三计算模块再计算得到安全壳泄漏率，通过将计算得到的安全壳泄漏率与最大允许泄漏率la比较，以判断满足安全壳内压力达到稳定边界条件，之后，开始正式的试验数据记录，比如，计算最近一个小时内的补偿泄漏率l1和最近两个小时内的补偿泄漏率l2，当l1＞l2，且l
1-l2＜0.25la时，其中，la为最大允许泄漏率，具体根据实际情况设定，则判定满足安全壳内压力达到稳定边界条件。
[0202]
(5)连续采集一定时间(如24h)内的所需的各种流量值、温度值、以及湿度值等数据，并计算24h内的安全壳泄漏率(记为本体泄漏率)。
[0203]
(6)打开第三隔离阀17，接通验证管线16，在步骤(5)中计算得到的安全壳泄漏率的基础上叠加一个已知的参考泄漏率(根据第二流量计检测到的数据计算得到)，并按步骤(1)-(5)计算得到叠加了参考泄漏率后的24h内的安全壳泄漏率(记为总体泄漏率)，再计算验证管线的测量泄漏率(即总体泄漏率-本体泄漏率)，然后将测量泄漏率与参考泄漏率进行比较，根据测量泄漏率与参考泄漏率的偏差判断本系统测量的安全壳泄漏率的准确性和可靠性。
[0204]
需要说明的是，本实施例的安全壳泄漏率测量试验系统除了可以用于上述恒压法测量安全壳泄漏之外，也可以用于传统的压降法测量安全壳泄漏率，其过程如下：
[0205]
(1)开启各个检测器(如，第一压力计9、第一流量计6)，将检测到的流量值、压力值等数据传输到存储器2和控制器，并开启数据处理终端3，运行采集和分析软件，此时，采集和分析软件内设有压降法的计算模型，这里不再赘述。
[0206]
(2)接通上游气源，打开第一隔离阀11，通过充压管路12向安全壳内充入压缩气体，以提升安全壳内的压力。
[0207]
(3)当安全壳1内压力超过试验压力以上时，比如，超过试验压力10kpa，关闭第一隔离阀11，停止向安全壳内充气。
[0208]
(4)随着安全内气体的泄漏，安全壳内压力下降，通过第一压力计9检测到的安全壳1内的实时压力值，并通过第一计算模块、第二计算模块、以及第三计算模块计算在一定
时间内的安全壳泄漏率，通过将计算得到的安全壳泄漏率与最大允许泄漏率la比较，以判断满足安全壳内压力达到稳定边界条件，之后，开始正式的试验数据记录，比如，计算最近一个小时内的安全壳泄漏率l3和最近两个小时内的安全壳泄漏率l3，当l3＞l4，且l
3-l4＜0.25la时，其中，la为最大允许泄漏率，具体根据实际情况设定，则判定满足安全壳内压力达到稳定边界条件。
[0209]
(5)连续采集一定时间(如24h)内的所需的各种流量值等数据，并计算24h内的安全壳泄漏率(记为本体泄漏率)。
[0210]
(6)打开第三隔离阀17，接通验证管线16，在步骤(5)中计算得到的安全壳泄漏率的基础上叠加一个已知的参考泄漏率(根据第二流量计检测到的数据计算得到)，并按步骤(1)-(5)计算得到叠加了参考泄漏率后的24h内的安全壳泄漏率(记为总体泄漏率)，再计算验证管线的测量泄漏率(即总体泄漏率-本体泄漏率)，然后将测量泄漏率与参考泄漏率进行比较，根据测量泄漏率与参考泄漏率的偏差判断本系统测量的安全壳泄漏率的准确性和可靠性。
[0211]
本实施例的安全壳泄漏率测量试验系统，采用恒压法安全壳泄漏率测量技术，可在维持安全壳内部压力恒定的条件下完成，在测量过程中要保持连续充气，以保持安全壳内压力恒定，其原理是通过分析实时的气体体积变化，建立恒压法计算模型，从而确定安全壳泄漏率，与传统的压降法的原理(以分析两个时刻之间安全壳内的干空气的质量变化)完全不同。并且，本系统充分地关注到了测量过程中的温度变化和湿度变化对安全壳泄漏率测量的影响，并结合温度、湿度连续变化的特征，可给定合适的采集周期计算温度补偿和湿度补偿，也就是说，本系统中安全壳泄漏率的计算模型中分析的是安全壳内真实泄漏的气体，本系统的计算模型考虑了湿度变化等因素对压力的影响，进行了这部分影响的补偿，最终测量结果不会受到安全壳内的湿度变化等因素的影响，相比于压降法，准确性更高。
[0212]
实施例2
[0213]
如图1所示，本实施例公开一种安全壳泄漏率测量试验系统，用于恒压法测量安全壳泄漏率，其包括进气管线4、数据采集处理装置、以及恒压控制组件5，其中：
[0214]
进气管线4与安全壳1连通，用于向安全壳内通入气体(如：空气、压缩空气)；
[0215]
数据采集处理装置与恒压控制组件5电连接，用于采集安全壳1内的实时压力值，并将其传输给恒压控制组件5，恒压控制组件5设于进气管线4上，用于接收数据采集处理装置传输的实时压力值并将其与恒压控制组件5内预设的试验压力值进行比较，再根据比较结果调节进气管线4的开度来控制向安全壳1内通入的气体的流量值，以维持安全壳内的实时压力值等于试验压力值，数据采集处理装置还用于采集维持安全壳1内的实时压力值等于试验压力值所需向安全壳内通入的气体的流量值，以及安全壳内的温度值和/或湿度值，并根据气体的流量值数据、安全壳内温度值和/或湿度值计算安全壳泄漏率。
[0216]
在一些实施方式中，数据采集处理装置包括检测器、数据处理终端3(如计算机)，检测器包括第一压力计9、第一流量计6、以及温度传感器14和/或湿度传感器15，其中：第一压力9计设于安全壳1内，并与数据处理终端3、恒压控制组件5分别电连接，用于检测安全壳内的实时压力，以采集得到安全壳1内的实时压力值，并将其传输给数据处理终端3和恒压控制组件5；第一流量计6设于进气管线4上，并与数据处理终端3电连接，用于检测进气管线4中的气体流量，以采集得到气体的流量值，并将其传输给数据处理终端3；温度传感器14设
于安全壳1内，并与数据处理终端3电连接，用于检测安全壳1内的实时温度，以采集得到安全壳1内的温度值，并将其传输给数据处理终端3；湿度传感器15设于安全壳1内，并与数据处理终端3电连接，用于检测安全壳1内的实时湿度，以采集得到安全壳1内的湿度值，并将其传输给数据处理终端3；数据处理终端3用于根据气体的流量值、温度值和/或湿度值计算得到所述安全壳泄漏率。
[0217]
本实施例中，数据处理终端3用于根据气体的流量值、温度值和/或湿度值计算得到所述安全壳泄漏率，具体包括：
[0218]
①
数据处理终端3根据气体的流量值计算得到测量体积泄漏率，在不考虑温度、湿度等因素的情况下，测量体积泄漏率可作为衡量安全壳泄漏率的指标；
[0219]
②
数据处理终端3根据温度值计算温度对安全壳泄漏率的补偿值和/或根据湿度值计算湿度对安全壳泄漏率的补偿值，得到补偿体积泄漏率，以对安全壳泄漏率进行修正，从而进一步提高安全壳泄漏率的准确度；
[0220]
③
数据处理终端3根据测量体积泄漏率和补偿体积泄漏率计算实际体积泄漏率，并根据实际体积泄漏率计算质量泄漏率，以得到所述安全壳泄漏率。
[0221]
在一些实施方式中，如图1所示，温度传感器14的数量为多个，多个温度传感器14分别设于安全壳1内的不同位置处，使安全壳1的内部空间分割为多个虚拟的温度分区(更具体来说，比如，将典型区域、气体流动不通畅的房间作为一个分区，每个温度分区的体积系数不可超过0.1)，通过上述布置的温度传感器14对各个温度分区的温度进行监测，以采集得到安全壳1内不同温度分区的温度值。湿度传感器15的数量为多个，多个湿度传感器15分别设于安全壳1内的不同位置处，使安全壳1的内部空间分割为多个虚拟的湿度分区(更具体来说，比如，将典型区域、气体流动不通畅的房间作为一个分区)，通过上述布置的湿度传感器15对各个湿度分区的湿度进行监测，以采集得到安全壳1内不同湿度分区的湿度值。
[0222]
本实施例中，温度传感器14的数量为k个(即mt1、mt2、
…
、mtk)，其中，第j分区的初始温度设为t
j0
，在
△
t＝t
i-t
i-1
时间段内，温度一直在缓慢的变化，ti时刻温度设为t
ji
；湿度传感器15的数量为m个(即mz1、mz2、
…
、mzm)，其中，第j分区的初始湿度设为h
j0
，在
△
t＝t
i-t
i-1
时间段内，湿度一直在缓慢的变化，ti时刻湿度设为h
ji
。根据各个温度分区的温度值的变化情况，在k个温度分区内进行温度补偿(即温度修正)计算，即计算温度对体积变化的补偿值，同时，根据各个湿度分区的湿度变化数据，在m个分区内进行湿度补偿(即湿度修正)计算，即计算湿度对体积变化的补偿值，温度对体积变化的补偿值与湿度对体积变化的补偿值的总和即为补偿泄漏率。
[0223]
在一些实施方式中，数据采集处理装置还包括存储器2(如信号数据采集器)，第一压力计9通过存储器2与数据处理终端3电连接，以将采集到的实时压力值传输给存储器；第一流量计6通过存储器2与数据处理终端3电连接，以将采集到的气体的流量值传输给存储器；温度传感器14通过存储器2与数据处理终端3电连接，以将采集到的温度值传输给存储器；湿度传感器15通过存储器2与数据处理终端3电连接，以将采集到的湿度值传输给存储器；存储器2用于存储并显示第一压力计9传输得实时压力值、第一流量计6传输的气体的流量值、温度传感器14传输的温度值、以及湿度传感器传输的湿度值并将气体的流量值、温度值、以及湿度值传输给数据处理终端计算安全可泄漏率。
[0224]
本实施例中，恒压控制组件5包括控制阀和控制器，控制阀设于进气管线4上，用于
控制进气管线中的气体流量；控制器与第一压力计9、控制阀分别电连接，试验压力值设于控制器内，控制器用于接收第一压力计9检测到的安全壳内的实时压力值并将其与试验压力值进行比较，再根据比较结果调节控制阀的开度以维持安全壳内的实时压力值等于试验压力值。
[0225]
本实施例中，进气管线4包括充压管路10和恒压测试管路12，充压管路10与恒压测试管路12并联设置，两者均与安全壳1相连通，其中：充压管路10用于在试验开始前向安全壳内充气，以使安全壳1内的实时压力值快速达到试验压力值，充压管路10上设有第一隔离阀11，第一隔离阀11用于控制充压管路10的通断，以进行充气；恒压测试管路12用于在试验过程中向安全壳内补气，以维持安全壳1内的实时压力值等于试验压力值，恒压测试管路12上设有第二隔离阀13，第二隔离阀13用于控制恒压测试管路12的通断，以进行补气；控制阀设于恒压测试管路12上，用于调节恒压测试管路12中的补气气体的流量，第一流量计6设于恒压测试管路12上，用于检测恒压测试管路12中的补气气体的流量值，以得到维持安全壳内的实时压力值等于试验压力值所需通入的气体的流量值。
[0226]
根据检测在不同时刻下的恒压测试管路12中的补气气体的流量值，可以计算出安全壳泄漏率的估计值(即测量体积泄漏率)，在不考虑温度、湿度等因素的影响情况下，安全壳泄漏率的估计值即可作为本系统检测的安全壳泄漏。
[0227]
在一些实施方式中，检测器还可以包括第二压力计7和第一温度计8，第二压力计7设有恒压测试管路12上，并与存储器2电连接，用于检测恒压测试管路12中的压力值并将其传输至存储器2，存储器2还用于接收第二压力计7检测的恒压测试管路12中的压力值并对其进行存储和显示，第一温度计8设有恒压测试管路12上，并与存储器2电连接，用于检测恒压测试管路12中的温度值并将其传输至存储器2，存储器2还用于接收第一温度计8检测的恒压测试管路12中的温度值并对其进行存储和显示，数据处理终端3用于根据气体的流量值、温度值和/或湿度值计算得到所述安全壳泄漏率具体包括：数据处理终端3根据存储器2中存储的恒压测试管路12中气体的压力值、温度值将恒压测试管路12中的补气气体的流量值转换成在标准工况环境下或安全壳内工况环境下的流量值，再根据标准工况环境下或安全壳内工况环境下的恒压测试管路12中的补气气体的流量值计算所述安全壳泄漏率。
[0228]
需要说明的是，恒压控制组件还可以是采用以下原理来维持安全壳内的实时压力值等于试验压力值：第二压力计检测恒压测试管路的压力，并传输给控制器，控制器根据第二压力计检测到的压力值数据调整控制阀的开度，以调节和控制恒压测试管路中补气气体的流量，从而保证安全壳内的实时压力恒定等于试验压力。
[0229]
在一些实施方式中，数据处理终端3包括第一计算模块、第二计算模块、以及第三计算模块，其中：第一计算模块与第一流量计6电连接，用于根据气体的流量值计算测量体积泄漏率；第二计算模块与温度传感器14和/或湿度传感器15电连接，用于根据温度值和/或湿度值计算补偿体积泄漏率；第三计算模块与第一计算模块和第二计算模块分别电连接，用于根据测量体积泄漏率和补偿体积泄漏率计算实际体积泄漏率，并根据实际体积泄漏率计算质量泄漏率，以得到所述安全壳泄漏率。
[0230]
在一些实施方式中，第一计算模块中存储有在标准工况环境下的测量体积泄漏率l
测，n∑i
的计算式，l
测，n∑i
表示标准工况环境下在ti时刻所有分区累计的测量体积泄漏率，当第一流量计6具有标准工况流量转换功能时，测量体积泄漏率l
测，n∑i
直接由第一流量计6测
得，即标准工况环境下在ti时刻由第一流量计6检测到的气体的流量值，当第一流量计6不具有标准工况转换功能时，测量体积泄漏率l
测，n∑i
的计算式，具体为：
[0231][0232]
其中，i表示ti时刻或t
i-1
至ti时间段,l
测，a∑i
表示供气环境下在ti时刻所有分区累计的测量体积泄漏率，p
ai
表示供气环境下第一流量计处的实时压力，pn表示标准工况环境下的压力,tn表示标准工况环境下的温度，表示供气环境下在t
i-1
至ti时段内的安全壳内的有效比温度；
[0233]
和/或，在试验工况环境下的测量体积泄漏率l
测，p∑i
的计算式，l
测，p∑i
表示试验工况环境下在ti时刻所有分区累计的实际体积泄漏率，当第一流量计6具有具有标准工况流量转换功能时，测量体积泄漏率l
测，n∑i
直接由第一流量计6测得，即试验工况环境下在ti时刻由第一流量计6检测到的气体的流量值，当第一流量计6不具有标准工况转换功能时，测量体积泄漏率l
测，n∑i
的计算式，具体为：
[0234][0235]
其中，i表示ti时刻或t
i-1
至ti时间段,l
测，a∑i
表示供气环境下在ti时刻所有分区累计的测量体积泄漏率，p0表示试验压力，p
ai
表示供气环境下第一流量计的实时压力,表示试验环境下壳内的平均温度，试验环境下壳内的平均温度，表示供气环境下在t
i-1
至ti时段内的安全壳内的有效比温度；
[0236]
在一些实施方式中，第二计算模块根据所述温度值和/或所述湿度值计算补偿体积泄漏率具体是基于安全壳内各个温度分区的平均温度和各个湿度分区的平均湿度进行补偿计算，第二计算模块内存储有在标准工况环境下的安全壳泄漏率l
补，n∑i
的计算式，l
补，n∑i
表示标准工况环境下在ti时刻所有分区累计的补偿体积泄漏率，其计算式具体为：
[0237][0238]
其中，表示在ti时刻所有分区的平均相对湿度，表示在ti时刻所有分区的平均饱和水蒸气分压，表示在t
i-1
时刻所有分区的平均相对湿度，表示在t
i-1
时刻所有分区的平均饱和水蒸气分压，表示ti时刻的平均温度，表示t
i-1
时刻的平均温度，v0表示安全壳的自由容积，δt表示t
i-1
至ti时刻的时间长度,p0表示试验压力,pn表示标准工况环境下的压力,tn表示标准工况环境下的温度；
[0239]
和/或，第二计算模块内存储有在试验工况环境下的安全壳泄漏率的计算式，其计算式具体为：
[0240][0241]
其中，表示在ti时刻所有分区的平均相对湿度，表示在ti时刻所有分区的平均饱和水蒸气分压，表示在t
i-1
时刻所有分区的平均相对湿度，表示在t
i-1
时刻所有分区的平均饱和水蒸气分压，表示ti时刻的平均温度，表示t
i-1
时刻的平均温度，v0表示安全壳的自由容积，δt表示t
i-1
至ti时刻的时间长度；
[0242]
在一些实施方式中，第三计算模块内存储有在标准工况环境下的实际体积泄漏率l
实，n∑i
的计算式，l
实n∑i
表示标准工况环境下在ti时刻所有分区累计的实际体积泄漏率，其计算式具体为：
[0243]
l
实，n∑i
＝l
测，n∑i
+l
补，n∑i
[0244]
和/或，第三计算模块内存储有在试验工况环境下的实际体积泄漏率l
实，p∑i
的计算式，l
实，p∑i
表示试验工况环境下在ti时刻所有分区累计的实际体积泄漏率，其计算式具体为：
[0245]
l
实，p∑i
＝l
测，p∑i
+l
补，p∑i
[0246]
第三计算模块内还存储有在标准工况环境下的质量泄漏率m
n∑i
的计算式，m
n∑i
表示标准工况环境下在ti时刻所有分区累计的质量泄漏率，其计算式具体为：
[0247][0248]
其中，m
气
表示空气摩尔质量，m
水
表示水蒸气的摩尔质量,表示ti时刻的平均水蒸气分压,r表示理想气体常数；
[0249]
和/或，第三计算模块内还存储有在试验工况环境下的质量泄漏率m
p∑i
的计算式，m
p∑i
表示试验工况环境下在ti时刻所有分区累计的质量泄漏率,其计算式具体为：
[0250][0251]
其中，m
气
表示空气摩尔质量，m
水
表示水蒸气的摩尔质量,p0表示试验压力,表示ti时刻的平均水蒸气分压,r表示理想气体常数。
[0252]
需要说明的是，安全壳内的实际的平均压力都是围绕p0以微小的幅度波动。因此，本实实施例中各计算式中的p0还可以替换成安全壳内的实时的测量压力pi(替换前后相对变化仅万分之五左右)，并且，用pi计算会与安全壳内压力的实际的变化过程更一致，结果更精确一些。
[0253]
在一些实施方式中，本系统还包括验证管线16，用于在计算得到安全壳泄漏率之后，对计算得到的安全壳泄漏率的准确性进行验证。验证管线16上设于第三隔离阀17，第三隔离阀17用于控制验证管线的通断和开度；检测器还包括第二流量计18，第二流量计18设于验证管线16上，并通过存储器2与数据处理终端3电连接，用于检测验证管线16中气体的流量值数据，并传输给存储器进行存储和显示；数据处理终端3还用于根据存储器2中存储的验证管线16中气体的流量值确定参考泄漏率(具体可通过打开第三隔离阀17，根据第二
流量计18检测得到的流量值数据计算得到)，并在叠加了所述参考泄漏率的基础上重新计算安全壳泄漏率，得到叠加参考泄漏之后的安全壳泄漏率(记为总体安全壳泄漏率)，以及，根据叠加参考泄漏之前的安全壳泄漏率和叠加参考泄漏率之后的安全壳泄漏率计算出测量泄漏率(测量泄漏率＝叠加参考泄漏之后的安全壳泄漏-叠加参考泄漏率之前的安全壳泄漏率)，再将测量泄漏率与参考泄漏率进行比较，根据测量泄漏率与参考泄漏率的偏差判断本系统测量的安全壳泄漏率的准确性和可靠性。
[0254]
在一些实施方式中，检测器还包括第三压力计19、第二温度计20，其中：第三压力计19设于验证管线16上，并与存储器2电连接，第三压力计19用于检测验证管线16中气体的压力值，并将其传输至存储器2进行存储和显示；第二温度计20设于验证管线16上，并与存储器2电连接，用于检测验证管线20中的温度值，并将其传输至存储器2进行存储和显示；上述根据存储器2中存储的验证管线16中气体的流量值确定参考泄漏率，具体包括：数据处理终端3根据存储器2中存储的验证管线16中气体的压力值、温度值将验证管线16中气体的流量值转换成在标准工况环境下或安全壳内工况环境下的流量值，再根据在标准工况环境下或安全壳工况环境下的验证管线16中气体的流量值计算所述参考泄漏率。
[0255]
下面对本实施例的安全壳泄漏率测量试验系统的测量过程进行详述，具体如下：
[0256]
(1)开启各个检测器(如，第一流量计6、第一压力计9、温度传感器14、以及湿度传感器等等)，将检测到的流量值、温度值、以及湿度值等数据传输到存储器2和控制器，并开启数据处理终端3，运行采集和分析软件。
[0257]
(2)接通上游气源，打开第一隔离阀11，通过充压管路10向安全壳1内充入压缩气体，以提升安全壳内的压力。
[0258]
(3)当安全壳内压力达到试验压力时，关闭第一隔离阀11，打开第二隔离阀13，将充压管路10切换至恒压测试管路12，并通过第一压力计9检测到的安全壳1内的实时压力值，控制器根据第一压力计1检测到的安全壳1内的实时压力值情况连锁调节控制阀的开度，以继续向安全壳内补气，从而维持安全壳内的压力始终等于试验压力，同时，通过第一流量计6检测恒压测试管路12中补气气体的流量值并传输给存储器2，数据处理终端3中的第一计算模块根据存储器中存储的补气气体的流量值计算得到安全壳泄漏率的估计值(即测量体积泄漏率)。
[0259]
(4)同时，通过温度传感器14、湿度传感器15检测安全壳1内的温度值和湿度值并传输给存储器2，数据处理终端3中的第二计算模块根据存储器2中存储的温度值和湿度值计算出某个时间段内温度和湿度对安全壳泄漏率的补偿值，即计算补偿泄漏率，数据处理终端3中的第三计算模块再计算得到安全壳泄漏率，通过将计算得到的安全壳泄漏率与最大允许泄漏率la比较，以判断满足安全壳内压力达到稳定边界条件，之后，开始正式的试验数据记录，比如，计算最近一个小时内的补偿泄漏率l1和最近两个小时内的补偿泄漏率l2，当l1＞l2，且l
1-l2＜0.25la时，其中，la为最大允许泄漏率，具体根据实际情况设定，则判定满足安全壳内压力达到稳定边界条件。
[0260]
(5)连续采集一定时间(如24h)内的所需的各种流量值、温度值、以及湿度值等数据，并计算24h内的安全壳泄漏率(记为本体泄漏率)。
[0261]
(6)打开第三隔离阀17，接通验证管线16，在步骤(5)中计算得到的安全壳泄漏率的基础上叠加一个已知的参考泄漏率(根据第二流量计检测到的数据计算得到)，并按步骤
(1)-(5)计算得到叠加了参考泄漏率后的24h内的安全壳泄漏率(记为总体泄漏率)，再计算验证管线的测量泄漏率(即总体泄漏率-本体泄漏率)，然后将测量泄漏率与参考泄漏率进行比较，根据测量泄漏率与参考泄漏率的偏差判断本系统测量的安全壳泄漏率的准确性和可靠性。
[0262]
需要说明的是，本实施例的安全壳泄漏率测量试验系统除了可以用于上述恒压法测量安全壳泄漏之外，也可以用于传统的压降法测量安全壳泄漏率，其过程如下：
[0263]
(1)开启各个检测器(如，第一压力计9、第一流量计6)，将检测到的流量值、压力值等数据传输到存储器2和控制器，并开启数据处理终端3，运行采集和分析软件，此时，采集和分析软件内设有压降法的计算模型，这里不再赘述。
[0264]
(2)接通上游气源，打开第一隔离阀11，通过充压管路12向安全壳内充入压缩气体，以提升安全壳内的压力。
[0265]
(3)当安全壳1内压力超过试验压力以上时，比如，超过试验压力10kpa，关闭第一隔离阀11，停止向安全壳内充气。
[0266]
(4)随着安全内气体的泄漏，安全壳内压力下降，通过第一压力计9检测到的安全壳1内的实时压力值，并通过第一计算模块、第二计算模块、以及第三计算模块计算在一定时间内的安全壳泄漏率，通过将计算得到的安全壳泄漏率与最大允许泄漏率la比较，以判断满足安全壳内压力达到稳定边界条件，之后，开始正式的试验数据记录，比如，计算最近一个小时内的安全壳泄漏率l3和最近两个小时内的安全壳泄漏率l3，当l3＞l4，且l
3-l4＜0.25la时，其中，la为最大允许泄漏率，具体根据实际情况设定，则判定满足安全壳内压力达到稳定边界条件。
[0267]
(5)连续采集一定时间(如24h)内的所需的各种流量值等数据，并计算24h内的安全壳泄漏率(记为本体泄漏率)。
[0268]
(6)打开第三隔离阀17，接通验证管线16，在步骤(5)中计算得到的安全壳泄漏率的基础上叠加一个已知的参考泄漏率(根据第二流量计检测到的数据计算得到)，并按步骤(1)-(5)计算得到叠加了参考泄漏率后的24h内的安全壳泄漏率(记为总体泄漏率)，再计算验证管线的测量泄漏率(即总体泄漏率-本体泄漏率)，然后将测量泄漏率与参考泄漏率进行比较，根据测量泄漏率与参考泄漏率的偏差判断本系统测量的安全壳泄漏率的准确性和可靠性。
[0269]
本实施例的安全壳泄漏率测量试验系统，采用恒压法安全壳泄漏率测量技术，可在维持安全壳内部压力恒定的条件下完成，在测量过程中要保持连续充气，以保持安全壳内压力恒定，其原理是通过分析实时的体积变化，建立恒压法计算模型，从而确定安全壳泄漏率，与传统的压降法的原理(以分析两个时刻之间安全壳内的干空气的质量变化)完全不同。并且，本系统充分地关注到了测量过程中的温度变化和湿度变化对安全壳泄漏率测量的影响，并结合温度、湿度连续变化的特征，可给定合适的采集周期计算温度补偿和湿度补偿，也就是说，本系统中安全壳泄漏率的计算模型中分析的是安全壳内真实泄漏的气体，本系统的计算模型考虑了湿度变化等因素对压力的影响，进行了这部分影响的补偿，最终测量结果不会受到安全壳内的湿度变化等因素的影响，相比于压降法，准确性更高。
[0270]
实施例3
[0271]
如图1所示，本实施例公开一种安全壳泄漏率测量试验系统，可实现恒压法测量安
全壳泄漏率，其包括进气管线4、数据采集处理装置、以及恒压控制组件5，其中：
[0272]
进气管线4与安全壳1连通，用于向安全壳内通入气体(如：空气、压缩空气)；
[0273]
数据采集处理装置与恒压控制组件5电连接，用于采集安全壳1内的实时压力值，并将其传输给恒压控制组件5，恒压控制组件5设于进气管线4上，用于接收数据采集处理装置传输的实时压力值并将其与恒压控制组件5内预设的试验压力值进行比较，再根据比较结果调节进气管线4的开度来控制向安全壳1内通入的气体的流量值，以维持安全壳内的实时压力值等于试验压力值，数据采集处理装置还用于采集维持安全壳1内的实时压力值等于试验压力值所需向安全壳内通入的气体的流量值，以及安全壳内的温度值和/或湿度值，并根据气体的流量值数据、安全壳内温度值和/或湿度值计算安全壳泄漏率。
[0274]
在一些实施方式中，数据采集处理装置包括检测器、数据处理终端3，检测器包括第一压力计9、第一流量计6、以及温度传感器14和/或湿度传感器15，其中：第一压力计9设于安全壳1内，并与数据处理终端3、恒压控制组件分别电连接，用于检测安全壳内的实时压力，以采集得到所述安全壳内的实时压力值，并将其传输给数据处理终端和恒压控制组件；第一流量计6设于进气管线4上，并与数据处理终端3电连接，用于检测进气管线4中的气体流量，以采集得到气体的流量值，并将其传输给数据处理终端3；温度传感器14的数量为多个，安全壳1划分为多个分块(如a个)，多个温度传感器14分别设于安全壳1的各个分块处，并与数据处理终端3电连接，用于检测安全壳1各个分块处的实时温度，以采集得到安全壳1各个分块处的温度值，并将其传输给数据处理终端3；湿度传感器15的数量为多个，多个湿度传感器15分别设于安全壳1的各个分块处，并与数据处理终端3电连接，用于检测安全壳1各个分块处的实时湿度，以采集得到安全壳各个位置处的湿度值，并将其传输给数据处理终端3；数据处理终端3用于根据气体的流量值、温度值和/或湿度值计算得到所述安全壳泄漏率。
[0275]
在一些实施方式中，数据采集处理装置还包括存储器2(如信号数据采集器)，第一压力计9通过存储器2与数据处理终端3电连接，以将采集到的实时压力值传输给存储器；第一流量计6通过存储器2与数据处理终端3电连接，以将采集到的气体的流量值传输给存储器；温度传感器14通过存储器2与数据处理终端3电连接，以将采集到的温度值传输给存储器；湿度传感器15通过存储器2与数据处理终端3电连接，以将采集到的湿度值传输给存储器；存储器2用于存储并显示第一压力计9传输得实时压力值、第一流量计6传输的气体的流量值、温度传感器14传输的温度值、以及湿度传感器传输的湿度值并将气体的流量值、温度值、以及湿度值传输给数据处理终端计算安全可泄漏率。
[0276]
本实施例中，恒压控制组件5包括控制阀和控制器，控制阀设于进气管线4上，用于控制进气管线中的气体流量；控制器与第一压力计9、控制阀分别电连接，试验压力值设于控制器内，控制器用于接收第一压力计9检测到的安全壳内的实时压力值并将其与试验压力值进行比较，再根据比较结果调节控制阀的开度以维持安全壳内的实时压力值等于试验压力值。
[0277]
本实施例中，进气管线4包括充压管路10和恒压测试管路12，充压管路10与恒压测试管路12并联设置，两者均与安全壳1相连通，其中：充压管路10用于在试验开始前向安全壳内充气，以使安全壳1内的实时压力值快速达到试验压力值，充压管路10上设有第一隔离阀11，第一隔离阀11用于控制充压管路10的通断，以进行充气；恒压测试管路12用于在试验
过程中向安全壳内补气，以维持安全壳1内的实时压力值等于试验压力值，恒压测试管路12上设有第二隔离阀13，第二隔离阀13用于控制恒压测试管路12的通断，以进行补气；控制阀设于恒压测试管路12上，用于调节恒压测试管路12中的补气气体的流量，第一流量计6设于恒压测试管路12上，用于检测恒压测试管路12中的补气气体的流量值，以得到维持安全壳内的实时压力值等于试验压力值所需通入的气体的流量值。
[0278]
根据检测在不同时刻下的恒压测试管路12中的补气气体的流量值，可以计算出安全壳泄漏率的估计值(即测量体积泄漏率)，在不考虑温度、湿度等因素的影响情况下，安全壳泄漏率的估计值即可作为本系统检测的安全壳泄漏。
[0279]
在一些实施方式中，检测器还可以包括第二压力计7和第一温度计8，第二压力计7设有恒压测试管路12上，并与存储器2电连接，用于检测恒压测试管路12中的压力值并将其传输至存储器2，存储器2还用于接收第二压力计7检测的恒压测试管路12中的压力值并对其进行存储和显示，第一温度计8设有恒压测试管路12上，并与存储器2电连接，用于检测恒压测试管路12中的温度值并将其传输至存储器2，存储器2还用于接收第一温度计8检测的恒压测试管路12中的温度值并对其进行存储和显示，数据处理终端3用于根据气体的流量值、温度值和/或湿度值计算得到所述安全壳泄漏率具体包括：数据处理终端3根据存储器2中存储的恒压测试管路12中气体的压力值、温度值将恒压测试管路12中的补气气体的流量值转换成在标准工况环境下或安全壳内工况环境下的流量值，再根据转换得到的标准工况环境下或安全壳内工况环境下的的流量值、以及温度传感器输出的温度值和湿度传感器传输的湿度值，计算所述安全壳泄漏率。
[0280]
需要说明的是，恒压控制组件还可以是采用以下原理来维持安全壳内的实时压力值等于试验压力值：第二压力计检测恒压测试管路的压力，并传输给控制器，控制器根据第二压力计检测到的压力值数据调整控制阀的开度，以控制恒压测试管路中补气气体的流量，从而保证安全壳内的实时压力恒定等于试验压力。
[0281]
在一些实施方式中，数据处理终端包括第四计算模块、以及第五计算模块，其中:第四计算模块与第一流量计6、温度传感器14和/或湿度传感器15分别电连接，用于根据流量值、温度值和/或所湿度值计算各个分块在ti至t
i+1
时间段的体积泄漏率；第五计算模块与第四计算模块电连接，用于根据各个分块在ti至t
i+1
时间段的体积泄漏率计算各个分块在ti至t
i+1
时间段的质量泄漏率，以得到所述安全壳泄漏率。
[0282]
在一些实施方式中，第四计算模块存储有计算各个分块在ti至t
i+1
时间段的体积泄漏率的计算式，具体为：
[0283][0284]
其中，a表示分块的数量,l
in，i+1
表示第t
i+1
时刻充入气体的管路(即本文中的恒压测试管路12)的出口处的充气体积流量，t
c，i+1，j
表示第j分块在t
i+1
时刻的安全壳内气体的
绝对温度,t
c，i，j
表示第j分块在ti时刻的安全壳内气体的绝对温度，m
c，i，j
表示第j分块在ti时刻的安全壳内气体(混合气体)的质量，r
g，eq，i，j
表示第j分块在ti时刻的安全壳内气体(混合气体)的折合气体常数，pc表示充入气体的管路的出口处/安全壳内气体的压力，δt表示ti时刻至t
i+1
时刻的时间长度，v
c，i，j
表示第j分块所对应的体积,h
c，i+1，j
表示第j分块在t
i+1
时刻的安全壳内相对湿度，h
c，i，j
表示第j分块在ti时刻的安全壳内相对湿度，f(t
c，i+1，j
)表示第j分块在t
i+1
时刻的安全壳内饱和水蒸气分压,f(t
c，i，j
)表示第j分块在t
i+1
时刻的安全壳内饱和水蒸气分压；
[0285]
第五计算模块存储有计算各个分块在ti至t
i+1
时间段的质量泄漏率g
out，i+1j
的计算式为：
[0286][0287]
其中，j表示第j分块，i表示第ti时刻或ti至t
i+1
时间段,a表示分块的数量,l
in，i+1
表示第t
i+1
时刻充入气体的管路的出口处的充气体积流量，t
c，i+1，j
表示第j分块在t
i+1
时刻的安全壳内气体的绝对温度,t
c，i，j
表示第j分块在ti时刻的安全壳内气体的绝对温度，m
c，i，j
表示第j分块在ti时刻的安全壳内气体(混合气体)的质量，r
g，eq，i，j
表示第j分块在ti时刻的安全壳内气体(混合气体)的折合气体常数，pc表示充入气体的管路的出口处/安全壳内气体的压力，δt表示ti时刻至t
i+1
时刻的时间长度，v
c，i，j
表示第j分块所对应的体积,h
c，i+1，j
表示第j分块在t
i+1
时刻的安全壳内相对湿度，h
c，i，j
表示第j分块在ti时刻的安全壳内相对湿度，f(t
c，i+1，j
)表示第j分块在t
i+1
时刻的安全壳内饱和水蒸气分压,f(t
c，i，j
)表示第j分块在t
i+1
时刻的安全壳内饱和水蒸气分压,r
g，eq，i+1，j
表示第j分块在t
i+1
时刻的安全壳内气体的折合气体常数。
[0288]
在一些实施方式中，本系统还包括验证管线16，用于在计算得到安全壳泄漏率之后，对计算得到的安全壳泄漏率的准确性进行验证。验证管线16上设于第三隔离阀17，第三隔离阀17用于控制验证管线的通断和开度；检测器还包括第二流量计18，第二流量计18设于验证管线16上，并通过存储器2与数据处理终端3电连接，用于检测验证管线16中气体的流量值数据，并传输给存储器进行存储和显示；数据处理终端3还用于根据存储器2中存储的验证管线16中气体的流量值确定参考泄漏率(具体可通过打开第三隔离阀17，根据第二流量计18检测得到的流量值数据计算得到)，并在叠加了所述参考泄漏率的基础上重新计算安全壳泄漏率，得到叠加参考泄漏之后的安全壳泄漏率(记为总体安全壳泄漏率)，以及，根据叠加参考泄漏之前的安全壳泄漏率和叠加参考泄漏率之后的安全壳泄漏率计算出测量泄漏率(测量泄漏率＝叠加参考泄漏之后的安全壳泄漏-叠加参考泄漏率之前的安全壳泄漏率)，再将测量泄漏率与参考泄漏率进行比较，根据测量泄漏率与参考泄漏率的偏差判断本系统测量的安全壳泄漏率的准确性和可靠性。
[0289]
在一些实施方式中，检测器还包括第三压力计19、第二温度计20，其中：第三压力计19设于验证管线16上，并与存储器2电连接，第三压力计19用于检测验证管线16中气体的
压力值，并将其传输至存储器2进行存储和显示；第二温度计20设于验证管线16上，并与存储器2电连接，用于检测验证管线20中的温度值，并将其传输至存储器2进行存储和显示；上述根据存储器2中存储的验证管线16中气体的流量值确定参考泄漏率，具体包括：数据处理终端3根据存储器2中存储的验证管线16中气体的压力值、温度值将验证管线16中气体的流量值转换成在标准工况环境下或安全壳内工况环境下的流量值，再根据在标准工况环境下或安全壳工况环境下的验证管线16中气体的流量值计算所述参考泄漏率。
[0290]
下面对本实施例的安全壳泄漏率测量试验系统的测量过程进行详述，具体如下：
[0291]
(1)开启各个检测器(如，第一流量计6、第一压力计9、温度传感器14、以及湿度传感器等等)，将检测到的流量值、温度值、以及湿度值等数据传输到存储器2和控制器，并开启数据处理终端3，运行采集和分析软件。
[0292]
(2)接通上游气源，打开第一隔离阀11，通过充压管路10向安全壳1内充入压缩气体，以提升安全壳内的压力。
[0293]
(3)当安全壳内压力达到试验压力时，关闭第一隔离阀11，打开第二隔离阀13，将充压管路10切换至恒压测试管路12，并通过第一压力计9检测到的安全壳1内的实时压力值，控制器根据第一压力计1检测到的安全壳1内的实时压力值情况连锁调节控制阀的开度，以继续向安全壳内补气，从而维持安全壳内的压力始终等于试验压力，同时，通过第一流量计6检测恒压测试管路12中补气气体的流量值并传输给存储器2，通过温度传感器14、湿度传感器15检测安全壳1内的温度值和湿度值并传输给存储器2，数据处理终端3中的第四计算模块根据存储器2中存储的气体的流量值、温度值、以及湿度值计算出某个时间段内的体积泄漏率，数据处理终端3中的第三计算模块再计算出质量泄漏率，得到安全壳泄漏率，通过将计算得到的安全壳泄漏率与最大允许泄漏率la比较，以判断满足安全壳内压力达到稳定边界条件，之后，开始正式的试验数据记录，比如，计算最近一个小时内的补偿泄漏率l1和最近两个小时内的补偿泄漏率l2，当l1＞l2，且l
1-l2＜0.25la时，其中，la为最大允许泄漏率，具体根据实际情况设定，则判定满足安全壳内压力达到稳定边界条件。
[0294]
(5)连续采集一定时间(如24h)内的所需的各种流量值、温度值、以及湿度值等数据，并计算24h内的安全壳泄漏率(记为本体泄漏率)。
[0295]
(6)打开第三隔离阀17，接通验证管线16，在步骤(5)中计算得到的安全壳泄漏率的基础上叠加一个已知的参考泄漏率(根据第二流量计检测到的数据计算得到)，并按步骤(1)-(5)计算得到叠加了参考泄漏率后的24h内的安全壳泄漏率(记为总体泄漏率)，再计算验证管线的测量泄漏率(即总体泄漏率-本体泄漏率)，然后将测量泄漏率与参考泄漏率进行比较，根据测量泄漏率与参考泄漏率的偏差判断本系统测量的安全壳泄漏率的准确性和可靠性。
[0296]
需要说明的是，本实施例的安全壳泄漏率测量试验系统除了可以用于上述恒压法测量安全壳泄漏之外，也可以用于传统的压降法测量安全壳泄漏率，其过程如下：
[0297]
(1)开启各个检测器(如，第一压力计9、第一流量计6)，将检测到的流量值、压力值等数据传输到存储器2和控制器，并开启数据处理终端3，运行采集和分析软件，此时，采集和分析软件内设有压降法的计算模型，这里不再赘述。
[0298]
(2)接通上游气源，打开第一隔离阀11，通过充压管路12向安全壳内充入压缩气体，以提升安全壳内的压力。
[0299]
(3)当安全壳1内压力超过试验压力以上时，比如，超过试验压力10kpa，关闭第一隔离阀11，停止向安全壳内充气。
[0300]
(4)随着安全内气体的泄漏，安全壳内压力下降，通过第一压力计9检测到的安全壳1内的实时压力值，并通过第四计算模块和第五计算模块计算在一定时间内的安全壳泄漏率，通过将计算得到的安全壳泄漏率与最大允许泄漏率la比较，以判断满足安全壳内压力达到稳定边界条件，之后，开始正式的试验数据记录，比如，计算最近一个小时内的安全壳泄漏率l3和最近两个小时内的安全壳泄漏率l3，当l3＞l4，且l
3-l4＜0.25la时，其中，la为最大允许泄漏率，具体根据实际情况设定，则判定满足安全壳内压力达到稳定边界条件。
[0301]
(5)连续采集一定时间(如24h)内的所需的各种流量值等数据，并计算24h内的安全壳泄漏率(记为本体泄漏率)。
[0302]
(6)打开第三隔离阀17，接通验证管线16，在步骤(5)中计算得到的安全壳泄漏率的基础上叠加一个已知的参考泄漏率(根据第二流量计检测到的数据计算得到)，并按步骤(1)-(5)计算得到叠加了参考泄漏率后的24h内的安全壳泄漏率(记为总体泄漏率)，再计算验证管线的测量泄漏率(即总体泄漏率-本体泄漏率)，然后将测量泄漏率与参考泄漏率进行比较，根据测量泄漏率与参考泄漏率的偏差判断本系统测量的安全壳泄漏率的准确性和可靠性。
[0303]
本实施例的安全壳泄漏率测量试验系统，采用恒压法安全壳泄漏率测量技术，可在维持安全壳内部压力恒定的条件下完成，在测量过程中要保持连续充气，以保持安全壳内压力恒定，其原理是通过分析实时的体积变化，建立恒压法计算模型，从而确定安全壳泄漏率，与传统的压降法的原理(以分析两个时刻之间安全壳内的干空气的质量变化)完全不同。并且，本系统充分地关注到了测量过程中的温度变化和湿度变化对安全壳泄漏率测量的影响，并结合温度、湿度连续变化的特征，可给定合适的采集周期计算温度补偿和湿度补偿，也就是说，本系统中安全壳泄漏率的计算模型中分析的是安全壳内真实泄漏的气体，本系统的计算模型考虑了湿度变化等因素对压力的影响，进行了这部分影响的补偿，最终测量结果不会受到安全壳内的湿度变化等因素的影响，相比于压降法，准确性更高。
[0304]
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。