閥體密封失效氫氣微小泄漏測量及報警系統(tǒng)技術方案

本發(fā)明專利技術公開了一種閥體密封失效氫氣微小泄漏測量及報警系統(tǒng)，密封安裝在閥體頂部，閥體連通有高壓氫氣源和氣體循環(huán)泵，包括小型氣體收集罩和高精度氣體濃度探測針，小型氣體收集罩倒扣在閥體上，閥體和小型氣體收集罩的銜接處密封處理形成密封內腔，高精度氣體濃度探測針從小型氣體收集罩的側壁伸入密封內腔，高精度氣體濃度探測針與小型氣體收集罩銜接處密封處理；高精度氣體濃度探測針與氫氣報警系統(tǒng)通訊連接。本發(fā)明專利技術系統(tǒng)的閥體密封失效氫氣微小泄漏測量及報警系統(tǒng)不僅成本低、精度高，而且還可以實時監(jiān)測氫氣微小泄漏而判斷是否需要進行報警通知。要進行報警通知。要進行報警通知。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
閥體密封失效氫氣微小泄漏測量及報警系統(tǒng)


[0001]本專利技術屬于流動氣體密封性的測試
，特別涉及一種閥體密封失效氫氣微小泄漏測量及報警系統(tǒng)。

技術介紹

[0002]目前，用于微小氫氣泄漏量和泄漏率的檢測方法，比較常見的有流量法和追蹤泄漏法。流量法一般選用高精度的熱式流量計或層流壓差流量計進行氫氣泄漏率的測量，可以做到0.001sccm或10
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5Pa
??
m3/s級的泄漏率檢測，更低泄漏率無法測量。真空氦檢法，是采用氨質譜檢漏儀來進行檢漏，用氫氣代替氦氣作為示蹤氣體，并且修正相關氦質譜檢漏儀的參數(shù)。這種真空氦檢法檢測精度高，但成本較高，操作復雜，且氫氣是易燃易爆氣體，存在較大的安全隱患。目前，符合氫氣防爆 (Ex dIICT4) 等級的氦質譜檢漏儀也幾乎沒有。因此，急需一種氫氣微小泄漏檢測方法以彌補低泄漏率檢測成本高，檢測精度差，甚至難以檢測的問題。
[0003]公開于該
技術介紹
部分的信息僅僅旨在增加對本專利技術的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現(xiàn)有技術。

技術實現(xiàn)思路

[0004]本專利技術的目的在于針對現(xiàn)在高壓氫氣閥門密封微小泄漏難以精確和快速檢測問題，急需設計一種閥體密封失效氫氣微小泄漏測量及報警系統(tǒng)，從而克服上述現(xiàn)有技術中的缺陷。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本專利技術提供了一種閥體密封失效氫氣微小泄漏測量及報警系統(tǒng)，密封安裝在閥體頂部，閥體連通有高壓氫氣源和氣體循環(huán)泵，包括小型氣體收集罩和高精度氣體濃度探測針，小型氣體收集罩倒扣在閥體上，閥體和小型氣體收集罩的銜接處密封處理形成密封內腔，高精度氣體濃度探測針從小型氣體收集罩的側壁伸入密封內腔，高精度氣體濃度探測針與小型氣體收集罩銜接處密封處理；高精度氣體濃度探測針與氫氣報警系統(tǒng)通訊連接。
[0006]優(yōu)選地，上述技術方案中，還包括負壓抽吸裝置，所述負壓抽吸裝置與密封內腔連通。用抽氣機將小型氣體收集罩內的空氣抽干凈并排入大氣中，防止后期氫氣與空氣接觸影響計算效果及產(chǎn)生危險。
[0007]優(yōu)選地，上述技術方案中，小型氣體收集罩的內頂懸掛有內循環(huán)風扇。當微量氫氣從閥體表面泄漏出來后，循環(huán)風扇用于攪動罩內氣體使其濃度均勻。
[0008]優(yōu)選地，上述技術方案中，氫氣報警系統(tǒng)17由信號采集模塊12、電源模塊16、微處理器控制模塊13、報警指示模塊和上位機軟件模塊15組成。信號采集模塊12包括傳感器單元以及信號處理電路，傳感器單元測量精度高、抗干擾能力強。傳感器的輸出信號為脈沖信號，信號通過電容器等進行信號的濾波處理。電源模塊16是為檢測裝置各個部件、芯片提供電源，即將外部輸入的交流電轉換成裝置所需要的直流電。微處理器控制模塊13包括微處
理芯片以及外圍電路，微處理器芯片選用AT89C51系列單片機，AT89C51單片機為16位超低功耗、精簡指令集單片機，處理能力強，運算速度快，片內集成FLASH存儲器、16位A/D和通信接口；報警、按鍵、指示模塊主要包括4
×
4矩陣式鍵盤、128
×
64圖形化液晶顯示屏、按鈕指示燈以及報警提示。鍵盤設置有0
?
9數(shù)字鍵、上下左右方向鍵以及刪除和確認功能鍵，實現(xiàn)設定和修改采樣時間及報警閾值等信息。液晶顯示屏實時顯示試驗的相關數(shù)據(jù)。報警功能是試驗泄漏量數(shù)據(jù)超過設定的閾值，蜂鳴器開啟報警提示。按鈕指示燈包括啟動試驗檢測和停止試驗檢測兩個按鈕以及裝置上電指示燈、工作指示燈、故障指示燈等。上位機模塊包括通訊單元以及上位機軟件，報警系統(tǒng)17PC機采用RS232/RS485通訊方式，頻率為9600bit/s。
[0009]一種閥體密封失效氫氣微小泄漏測量及報警方法，測量階段下，用高精度氣體濃度探測針測量小型氣體收集罩內初始濃度c0,如果閥體內密封裝置損壞，通入閥體內的高壓氫氣會穿過密封裝置與其配合件的縫隙，從而氫氣不斷從閥體表面泄漏出來，從而進入小型氣體收集罩內，使氫氣累積一段時間Δt后,待更多的氫氣從閥體內泄漏出來，然后開啟內循環(huán)風扇5min，用風扇使小型氣體收集罩內氣體更加均勻，測量此時氫氣濃度
?
1，將測量后的數(shù)據(jù)通過高精度氣體濃度探測針實時傳入到報警系統(tǒng)中的信號采集模塊中，信號采集模塊將此時泄漏濃度數(shù)據(jù)傳輸給單片機，微處理器基于固化的邏輯程序對數(shù)據(jù)進行處理，液晶屏可以實時進行泄漏量的顯示、記錄、存儲；當短期泄漏率或相對年泄漏率小于一定值時，密封性能良好，當泄漏率大于一定值時，密封失效。檢測裝置可以進行蜂鳴器報警。
[0010]優(yōu)選地，上述技術方案中，根據(jù)上述閥體氫氣微小泄漏測量系統(tǒng)建立氫氣實際短期泄漏公式：，式中，Δc為氫氣濃度變化(μL/L 或 ppm)，
?
?
= ?1?
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0，
?
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為累積時間(s)，
?
m為定容罩容積(m
3
)，
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1為定容罩內非氣體部分體積(m
3
)，約為 0.0035 m
3
，
?
為定容罩內氣壓(Pa)。 如若長期忽略其微量的氫氣泄漏，相對年泄漏率為：，式中，F(xiàn)為氫氣實際泄漏率，
?
模擬氣室容積(m
3
)，
?
r模擬氣室內相對氣壓(Pa)，
?
為定容罩內氣壓(Pa)。
[0011]優(yōu)選地，上述技術方案中，為了提高檢測裝置的精度，可以在單片機中嵌入各種智能算法，讓單片機程序自動識別檢測數(shù)據(jù)的真?zhèn)危约岸啻螠y量的平均等。防止存在誤差，需要重復多次上述過程來測量多組數(shù)據(jù)。
[0012]優(yōu)選地，上述技術方案中，信號采集模塊采集的泄漏率脈沖信號傳送給單片機后，單片機的計數(shù)功能以及定時功能開啟，經(jīng)過其內部固化的邏輯程序對信號數(shù)據(jù)進行相應的處理和存儲；上位機可以實時讀取報警系統(tǒng)的狀態(tài)信息，向外部發(fā)出氫氣泄漏信號，報警系統(tǒng)也可以實時接收上位機的指令。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本專利技術具有如下有益效果：在閥體氫氣微小泄漏過程中，通過小型氣體收集罩來收集泄漏的氫氣后經(jīng)過風扇旋轉使內部氫氣分布均勻后，高精度氣體濃度探測針可以快速檢測到每一時刻擴散出來的氫氣濃度，傳達到報警系統(tǒng)的信號采集模塊，單片機通過搭建的數(shù)學模型精準計算出泄漏率，查看是否達到泄漏條件，進而判斷是否需要發(fā)出警報。相較于其他氫氣泄漏檢測系統(tǒng)，
本專利技術系統(tǒng)的閥體密封失效氫氣微小泄漏測量及報警系統(tǒng)不僅成本低、精度高，而且還可以實時監(jiān)測氫氣微小泄漏而判斷是否需要進行報警通知。
附圖說明
[0014]圖1為本專利技術的閥體密封失效氫氣微小泄漏測量系統(tǒng)；圖2為本專利技術的閥體密封泄漏測試流程圖。
[0015]圖中：1、小型風扇；2、型氣體收集罩；3、高精度氣體濃度探測針；4、密封膠；5、車載氫氣系統(tǒng)閥體；6、泄漏縫隙；7、開關閥；8、抽氣機；9、氣體循環(huán)泵；10、高壓氫氣源；11、氣本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種閥體密封失效氫氣微小泄漏測量及報警系統(tǒng)，密封安裝在閥體頂部，所述閥體連通有高壓氫氣源和氣體循環(huán)泵，其特征在于：包括小型氣體收集罩和高精度氣體濃度探測針，所述小型氣體收集罩倒扣在閥體上，閥體和小型氣體收集罩的銜接處密封處理形成密封內腔，高精度氣體濃度探測針從小型氣體收集罩的側壁伸入密封內腔，高精度氣體濃度探測針與小型氣體收集罩銜接處密封處理；高精度氣體濃度探測針與氫氣報警系統(tǒng)通訊連接。2.根據(jù)權利要求1所述的閥體密封失效氫氣微小泄漏測量及報警系統(tǒng)，其特征在于：還包括負壓抽吸裝置，所述負壓抽吸裝置與密封內腔連通。3.根據(jù)權利要求1所述的閥體密封失效氫氣微小泄漏測量及報警系統(tǒng)，其特征在于：小型氣體收集罩的內頂懸掛有內循環(huán)風扇。4.根據(jù)權利要求1所述的閥體密封失效氫氣微小泄漏測量及報警系統(tǒng)，其特征在于：氫氣報警系統(tǒng)由信號采集模塊、電源模塊、微處理器控制模塊、報警指示模塊和上位機軟件模塊組成；信號采集模塊包括傳感器單元以及信號處理電路，傳感器的輸出信號為脈沖信號，信號通過電容器等進行信號的濾波處理；電源模塊是為檢測裝置各個部件、芯片提供電源，即將外部輸入的交流電轉換成裝置所需要的直流電；微處理器控制模塊包括微處理芯片以及外圍電路，微處理器芯片選用AT89C51系列單片機，片內集成FLASH存儲器、16位A/D和通信接口；報警、按鍵、指示模塊主要包括4
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4矩陣式鍵盤、128
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64圖形化液晶顯示屏、按鈕指示燈以及報警提示；鍵盤設置有0
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9數(shù)字鍵、上下左右方向鍵以及刪除和確認功能鍵；液晶顯示屏實時顯示試驗的相關數(shù)據(jù)；按鈕指示燈包括啟動試驗檢測和停止試驗檢測兩個按鈕以及裝置上電指示燈、工作指示燈、故障指示燈；上位機模塊包括通訊單元以及上位機軟件，報警系統(tǒng)17PC機采用RS232/RS485通訊方式，頻率為9600bit/s。5.一種閥體密封失效氫氣微小泄漏測量及報警方法，其特征在于：測量階段下，用高精度氣體濃度探測針測量小型氣體收集罩內初始濃度c0,如果閥體內密封裝置損壞，通入閥體內的高壓氫氣會穿過密封裝置與其配合件的縫隙，從而氫氣不斷從閥體表面泄漏出來，從而進入小型氣體收集罩內，使氫氣累積一段時間Δt后,待更...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：沈玉冉，何文勇，杜巖，王迎，王宇，儲呈鋮，吳子寅，
申請(專利權)人：上汽大通汽車有限公司南京分公司，
類型：發(fā)明
國別省市：