CN115295181A - 一种外层安全壳密封性试验方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种外层安全壳密封性试验方法及系统，方法包括：从外层安全壳内部向外抽取气体，以使外层安全壳内部的压力维持在预设的试验压力，每隔设定时间采集从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，以及外层安全壳内气体的参数，并根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，确定该时刻的基础泄漏流量，以及根据实时采集的外层安全壳内气体的参数，确定该时刻的补偿泄漏流量，再确定外层安全壳该时刻的实际泄漏率，每隔第二设定时间计算外层安全壳的平均泄漏率，当外层安全壳的平均泄漏率的变化率小于设定值时，完成外层安全壳泄漏率的测量。该方法简单、测量准确和可靠性高，且能有效缩减试验次数，节省时间成本。

Description

一种外层安全壳密封性试验方法及系统

技术领域

本发明涉及核工程技术领域，具体涉及一种外层安全壳密封性试验方法及系统。

背景技术

安全壳作为核电厂安全的最后一道物理屏障，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。双层安全壳是第三代核电堆型比较普遍的特征，随着第三代核电的兴起，双层安全壳越来越普遍，因此，外层安全壳密封性试验的关注度也越来越高。

在国内外标准以及各核电厂密封性试验中，外层安全壳密封性试验均采用压降法的试验装置和系统，用最小二乘法拟合“质量-时间”直线来计算安全壳的泄漏率。可见，传统的计算泄漏率是不会随着压力的变化而变化的，这显然是不切实际的。对于泄漏明显的核电厂外层安全壳，试验期间壳内压力快速变化，而明显的压力变化对泄漏率必然有较大的影响。因此传统压降法的试验装置和系统，在核电厂外层安全壳密封性试验中毫无优势。

对于外层安全壳密封性试验，目前国内通常进行多次重复试验，每次试验得到某一指定压差下的泄漏率，然后将多次试验多个“泄漏率-压差”离散点进行直线拟合，得到“泄漏率-压差”拟合直线，最后通过直线公式计算指定压差下的泄漏率。如CN107578829B公开了一种EPR外层安全壳密封性的试验方法和系统，提到的是一种压降法的试验系统，在试验阶段，将壳体隔离，通过隔离后壳内状态变化分析泄漏率。CN107403652B公开了一种核电站夹层安全壳密封性测量装置和方法，提到的是一种压降法的试验系统，在试验阶段，将壳体隔离，通过隔离后壳内状态变化分析泄漏率。从上述两个专利的内容不难看出，二者的试验方法均为绝对压力衰减法，在试验期间会将壳体和外界完全隔离，壳内压力是单调变化的。

上述试验系统开展试验存在的主要问题是：采用直线拟合，每次仅能得到一个数据点，要通过最小二乘法得到准确的拟合直线，就需要非常多的试验次数，否则数据的可信度比较低。因此，传统试验系统的时间成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种方法简单、测量准确和可靠性高的外层安全壳密封性试验方法，还相应提供一种实现该方法的系统。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种外层安全壳密封性试验方法，包括：

S1：从外层安全壳内部向外抽取气体，以使外层安全壳内部的压力维持在预设的试验压力，

S2：每隔第一设定时间采集从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，以及外层安全壳内气体的参数，并根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，确定该时刻的第一基础泄漏流量，以及根据实时采集的外层安全壳内气体的参数，确定该时刻的第一补偿泄漏流量，再根据该时刻的第一基础泄漏流量和第一补偿泄漏流量，确定外层安全壳该时刻的第一实际泄漏率，

S3：每隔第二设定时间计算外层安全壳的第一平均泄漏率，当外层安全壳的第一平均泄漏率的变化率小于第一设定值时，完成外层安全壳泄漏率的测量。

可选地，所述步骤S2具体包括：

每隔第一设定时间采集从外层安全壳内部向外抽取气体的流量Q_iout，以及外层安全壳内气体的压力P_i、温度T_i和湿度H_i，

并根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的流量Q_iout，确定在标准工况环境下该时刻的第一基础泄漏流量，

以及根据实时采集的外层安全壳内气体的压力P_i、温度T_i和湿度H_i，确定在标准工况环境下该时刻的第一补偿泄漏流量，

再根据在标准工况环境下该时刻的第一基础泄漏流量和第一补偿泄漏流量，确定在标准工况环境下外层安全壳该时刻的第一实际泄漏率；

或，

每隔第一设定时间采集从外层安全壳内部向外抽取气体的流量Q_iout、温度T_iout、湿度H_iout和压力P_iout，以及外层安全壳内气体的压力P_i、温度T_i和湿度H_i，

并根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的流量Q_iout、温度T_iout、湿度H_iout和压力P_iout，确定在试验工况环境下该时刻的第一基础泄漏流量，

以及根据实时采集的外层安全壳内气体的压力P_i、温度T_i和湿度H_i，确定在试验工况环境下该时刻的第一补偿泄漏流量，

再根据在试验工况环境下该时刻的第一基础泄漏流量和第一补偿泄漏流量，确定在试验工况环境下外层安全壳该时刻的第一实际泄漏率。

可选地，所述根据实时采集的外层安全壳内气体的压力P_i、温度T_i和湿度H_i，确定在标准工况环境下该时刻的第一补偿泄漏流量的公式为：

其中，Q_补,Ni表示标准工况环境下在t_i时刻的第一补偿泄漏流量，H_i表示在t_i时刻外层安全壳内的平均相对湿度，P_Hi表示在t_i时刻外层安全壳内的平均水蒸气分压，H_i-1表示在t_i-1时刻外层安全壳内的平均相对湿度，p_Hi-1表示在t_i-1时刻外层安全壳内的平均水蒸气分压，T_i表示t_i时刻外层安全壳内的平均温度，T_i-1表示t_i-1时刻外层安全壳内的平均温度，V₀表示外层安全壳内的自由容积，Δt表示t_i-1至t_i时刻的时间长度,P_i表示t_i时刻外层安全壳内的试验压力,P_N表示标准工况环境下的压力,T_N表示标准工况环境下的温度；

所述根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的流量Q_iout、温度T_iout、湿度H_iout和压力P_iout，确定在试验工况环境下该时刻的第一基础泄漏流量的公式为：

其中，Q_out,Pi表示试验工况环境下在t_i时刻的第一基础泄漏流量，Q_iout表示供气环境下在t_i时刻的抽气流量，P_i表示t_i时刻外层安全壳内的压力，T_i表示t_i时刻外层安全壳内的平均温度，P_iout表示供气环境下在t_i时刻从外层安全壳内部向外抽取气体的压力,T_iout表示供气环境下在t_i时刻从外层安全壳内部向外抽取气体的温度；

根据实时采集的外层安全壳内气体的压力P_i、温度T_i和湿度H_i，确定在试验工况环境下该时刻的第一补偿泄漏流量的公式为：

其中，Q_补,Pi表示试验工况环境下在t_i时刻的第一补偿泄漏流量，H_i表示在t_i时刻外层安全壳内的平均相对湿度，P_Hi表示在t_i时刻外层安全壳内的平均水蒸气分压，H_i-1表示在t_i-1时刻外层安全壳内的平均相对湿度，P_Hi-1表示在t_i-1时刻外层安全壳内的平均水蒸气分压，T_i表示t_i时刻外层安全壳内的平均温度，T_i-1表示t_i-1时刻外层安全壳内的平均温度，V₀表示外层安全壳内的自由容积，Δt表示t_i-1至t_i时刻的时间长度,P_i表示t_i时刻外层安全壳内的试验压力,P_N表示标准工况环境下的压力,T_N表示标准工况环境下的温度。

可选地，所述步骤S2中，根据该时刻的第一基础泄漏流量和第一补偿泄漏流量，确定外层安全壳该时刻的第一实际泄漏率，具体包括：

将t_i时刻的第一基础泄漏流量Q_i1和第一补偿泄漏流量Q_i2叠加，得到外层安全壳t_i时刻的第一实际泄漏流量Q_i，再根据外层安全壳t_i时刻的第一实际泄漏流量Q_i计算外层安全壳t_i时刻的第一实际泄漏率L_i，外层安全壳t_i时刻的第一实际泄漏率L_i的计算式为：

L_i＝2400×Q_i/V_i

其中，i表示t_i时刻，V_i为外层安全壳内气体的体积。

可选地，外层安全壳的第一实际泄漏率的变化率r的计算式为：

其中，

表示t₁时刻至t_n时刻的第一平均泄漏率，

表示t₁时刻至t_m时刻的第一平均泄漏率。

可选地，还包括：

S4：向外层安全壳内部充入设定参数的气体，并从外层安全壳内部向外抽取气体，以使外层安全壳内部的压力维持在预设的试验压力，

S5：每隔第一设定时间采集从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，以及外层安全壳内气体的参数，并根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，确定该时刻的第二基础泄漏流量，以及根据实时采集的外层安全壳内气体的参数，确定该时刻的第二补偿泄漏流量，再根据该时刻的第二基础泄漏流量和第二补偿泄漏流量，确定外层安全壳该时刻的第二实际泄漏率，

S6：每隔第二设定时间计算外层安全壳的第二平均泄漏率，当外层安全壳的第二平均泄漏率的变化率小于第一设定值时，根据第二平均泄漏率和第一平均泄漏率确定参考泄漏率计算值，再根据向外层安全壳内部充入气体的参数，确定参考泄漏率引入值，由参考泄漏率计算值和参考泄漏率引入值计算参考泄漏率测量值相对偏差，当参考泄漏率测量值相对偏差小于等于第二设定值时，完成对外层安全壳密封性试验的评价。

可选地，所述步骤S5具体包括：

每隔第一设定时间采集从外层安全壳内部向外抽取气体的流量Q_iout′，以及外层安全壳内气体的压力P_i′、温度T_i′和湿度H_i′，

并根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的流量Q_iout′，确定在标准工况环境下该时刻的第二基础泄漏流量，

以及根据实时采集的外层安全壳内气体的压力P_i′、温度T_i′和湿度H_i′，确定在标准工况环境下该时刻的第二补偿泄漏流量，

再根据在标准工况环境下该时刻的第二基础泄漏流量和第二补偿泄漏流量，确定在标准工况环境下外层安全壳该时刻的第二实际泄漏率；

或，

每隔第一设定时间采集从外层安全壳内部向外抽取气体的流量Q_iout′、温度T_iout′、湿度H_iout′和压力P_iout′，以及外层安全壳内气体的压力P_i′、温度T_i′、湿度H_i′，

并根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的流量Q_iout′、温度T_iout′、湿度H_iout′和压力P_iout′，确定在试验工况环境下该时刻的第二基础泄漏流量，

以及根据实时采集的外层安全壳内气体的压力P_i′、温度T_i′和湿度H_i′，确定在试验工况环境下该时刻的第二补偿泄漏流量，

再根据在试验工况环境下该时刻的第二基础泄漏流量和第二补偿泄漏流量，确定在试验工况环境下外层安全壳该时刻的第二实际泄漏率；

所述步骤S6中，所述根据向外层安全壳内部充入气体的参数，确定参考泄漏率引入值，具体包括：

根据向外层安全壳内部充入气体的流量Q_iin，确定在标准工况环境下的参考泄漏率引入值；

或，

根据向外层安全壳内部充入气体的流量Q_iin、温度T_iin、湿度H_iin和压力P_iin，确定在试验工况环境下的参考泄漏率引入值。

可选地，所述根据实时采集的外层安全壳内气体的压力P_i′、温度T_i′和湿度H_i′，确定在标准工况环境下该时刻的第二补偿泄漏流量的公式为：

其中，Q_补,Ni′表示标准工况环境下在t_i时刻的第二补偿泄漏流量，H_i′表示在t_i时刻外层安全壳内的平均相对湿度，P_Hi′表示在t_i时刻外层安全壳内的平均水蒸气分压，H_i-1′表示在t_i-1时刻外层安全壳内的平均相对湿度，P_Hi-1′表示在t_i-1时刻外层安全壳内的平均水蒸气分压，T_i′表示t_i时刻外层安全壳内的平均温度，T_i-1′表示t_i-1时刻外层安全壳内的平均温度，V₀表示外层安全壳内的自由容积，Δt表示t_i-1至t_i时刻的时间长度,P_i′表示t_i-1时刻外层安全壳内的试验压力,P_N表示标准工况环境下的压力,T_N表示标准工况环境下的温度；

所述根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的流量Q_iout′、温度T_iout′、湿度H_iout′和压力P_iout′，确定在试验工况环境下该时刻的第二基础泄漏流量的公式为：

其中，Q_out,Pi′表示试验工况环境下在t_i时刻的第二基础泄漏流量，Q_iout′表示供气环境下在t_i时刻的抽气流量，P_i′表示t_i时刻外层安全壳内的压力，T_i′表示t_i时刻外层安全壳内的平均温度，P_iout′表示供气环境下在t_i时刻从外层安全壳内部向外抽取气体的压力,T_iout′表示供气环境下在t_i时刻从外层安全壳内部向外抽取气体的温度；

所述根据实时采集的外层安全壳内气体的压力P_i′、温度T_i′和湿度H_i′，确定在试验工况环境下该时刻的第二补偿泄漏流量的公式为：

其中，Q_补,pi′表示试验工况环境下在t_i时刻的第二补偿泄漏流量，H_i′表示在t_i时刻外层安全壳内的平均相对湿度，P_Hi′表示在t_i时刻外层安全壳内的平均水蒸气分压，H_i-1′表示在t_i-1时刻外层安全壳内的平均相对湿度，P_Hi-1′表示在t_i-1时刻外层安全壳内的平均水蒸气分压，T_i′表示t_i时刻外层安全壳内的平均温度，T_i-1′表示t_i-1时刻外层安全壳内的平均温度，V₀表示外层安全壳内的自由容积，Δt表示t_i-1至t_i时刻的时间长度,P_i′表示t_i-1时刻外层安全壳内的试验压力；

所述根据向外层安全壳内部充入气体的流量Q_iin、温度T_iin、湿度H_iin和压力P_iin，确定在试验工况环境下的参考泄漏率引入值的公式为：

其中，L_in,Pi′表示试验工况环境下在t_i时刻的参考泄漏率引入值，Q_iin表示注入环境下在t_i时刻向外层安全壳内部充入气体的流量，P_i′表示t_i时刻外层安全壳内的压力，T_i′表示t_i时刻外层安全壳内的平均温度，P_iin表示注入环境下在t_i时刻向外层安全壳内部充入气体的压力,T_iin表示注入环境下在t_i时刻向外层安全壳内部充入气体的温度,V₀为外层安全壳内的自由容积。

可选地，所述步骤S5中，根据该时刻的第二基础泄漏流量和第二补偿泄漏流量，确定外层安全壳该时刻的第二实际泄漏率，具体包括：

将t_i时刻的第二基础泄漏流量Q_i1′和第二补偿泄漏流量Q_i2′叠加，得到外层安全壳t_i时刻的第二实际泄漏流量Q_i′，再根据外层安全壳t_i时刻的第二实际泄漏流量Q_i′计算外层安全壳t_i时刻的第二实际泄漏率L_i′，外层安全壳t_i时刻的第二实际泄漏率L_i′的计算式为：

L_i′＝2400×Q_i′/V_i′

其中，i表示t_i时刻，V_i′为外层安全壳内气体的体积。

可选地，外层安全壳的第一实际泄漏率的变化率r′的计算式为：

其中，

表示t₁时刻至t_n时刻的第二平均泄漏率，

表示t₁时刻至t_m时刻的第二平均泄漏率；

所述参考泄漏率计算值L_iin′的计算式为：

所述参考泄漏率测量值相对偏差r_iin的计算式为：

其中，L_iin为参考泄漏率引入值。

本发明还提供一种外层安全壳密封性试验系统，包括：抽气回路和数据采集处理装置，

所述抽气回路与外层安全壳连通，用于从外层安全壳内部向外抽取气体，以使外层安全壳内部的压力维持在预设的试验压力，

数据采集处理装置，用于每隔第一设定时间采集从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，以及外层安全壳内气体的参数，并根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，确定该时刻的第一基础泄漏流量，以及根据实时采集的外层安全壳内气体的参数，确定该时刻的第一补偿泄漏流量，再根据该时刻的第一基础泄漏流量和第一补偿泄漏流量，确定外层安全壳该时刻的第一实际泄漏率，

所述数据采集处理装置还用于每隔第二设定时间计算外层安全壳的第一平均泄漏率，当外层安全壳的第一平均泄漏率的变化率小于第一设定值时，提示完成外层安全壳泄漏率的测量。

可选地，所述抽气回路包括抽气管路、控制单元和流量控制器，所述抽气管路与外层安全壳连通，用于从外层安全壳内部向外抽取气体，流量控制器设于抽气管路上，

所述数据采集处理装置包括第一参数采集模块、第二参数采集模块和数据处理器，

第一参数采集模块设于抽气管路上，且与数据处理器电连接，用于采集从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，并发送给数据处理器，第二参数采集模块设于外层安全壳内，且与数据处理器电连接，用于采集外层安全壳内气体的参数，并发送给数据处理器，

所述数据处理器用于根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，确定该时刻的第一基础泄漏流量，以及根据实时采集的外层安全壳内气体的参数，确定该时刻的第一补偿泄漏流量，再根据该时刻的第一基础泄漏流量和第一补偿泄漏流量，确定外层安全壳该时刻的第一实际泄漏率，

所述数据处理器还用于每隔第二设定时间计算外层安全壳的第一平均泄漏率，当外层安全壳的第一平均泄漏率的变化率小于第一设定值时，提示完成外层安全壳泄漏率的测量；

所述控制单元电连接于第二参数采集模块与流量控制器之间，用于根据外层安全壳内气体的参数，控制流量控制器的开度，以使外层安全壳内部的压力维持在预设的试验压力。

可选地，所述第一参数采集模块包括第一温度变送器、第一湿度变送器、第一压力变送器和第一流量变送器；

所述第二参数采集模块包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器。

可选地，还包括：参考泄漏率引入回路，

所述参考泄漏率引入回路与外层安全壳连通，用于在完成外层安全壳泄漏率的测量后开启，以向外层安全壳内部充入设定参数的气体，同时抽气回路从外层安全壳内部向外抽取气体，以使外层安全壳内部的压力维持在预设的试验压力，

数据采集处理装置还用于在参考泄漏率引入回路工作时，根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，确定该时刻的第二基础泄漏流量，以及根据实时采集的外层安全壳内气体的参数，确定该时刻的第二补偿泄漏流量，再根据该时刻的第二基础泄漏流量和第二补偿泄漏流量，确定外层安全壳该时刻的第二实际泄漏率，

数据采集处理装置还用于每隔第二设定时间计算外层安全壳的第二平均泄漏率，当外层安全壳的第二平均泄漏率的变化率小于第一设定值时，根据第二平均泄漏率和第一平均泄漏率确定参考泄漏率计算值，再根据向外层安全壳内部充入气体的参数，确定参考泄漏率引入值，由参考泄漏率计算值和参考泄漏率引入值计算参考泄漏率测量值相对偏差，当参考泄漏率测量值相对偏差小于等于第二设定值时，提示完成对外层安全壳密封性试验的评价。

可选地，所述抽气回路包括抽气管路、控制单元、流量控制器和抽气设备，所述抽气管路与外层安全壳连通，流量控制器和抽气设备均设于抽气管路上，抽气设备用于从外层安全壳内部经抽气管路向外抽取气体；

所述数据采集处理装置包括第一参数采集模块、第二参数采集模块和数据处理器，

第一参数采集模块设于抽气管路上，且与数据处理器电连接，用于采集从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，并发送给数据处理器，第二参数采集模块设于外层安全壳内，且与数据处理器电连接，用于采集外层安全壳内气体的参数，并发送给数据处理器，

所述数据处理器用于根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，确定该时刻的第一基础泄漏流量，以及根据实时采集的外层安全壳内气体的参数，确定该时刻的第一补偿泄漏流量，再根据该时刻的第一基础泄漏流量和第一补偿泄漏流量，确定外层安全壳该时刻的第一实际泄漏率，

所述数据处理器还用于每隔第二设定时间计算外层安全壳的第一平均泄漏率，当外层安全壳的第一平均泄漏率的变化率小于第一设定值时，提示完成外层安全壳泄漏率的测量；

所述控制单元电连接于第二参数采集模块与流量控制器之间，用于根据外层安全壳内气体的参数，控制流量控制器的开度，以使外层安全壳内部的压力维持在预设的试验压力；

所述参考泄漏率引入回路包括引入管路和隔离阀，所述隔离阀设于引入管路上，用于开启或关闭所述引入管路，所述引入管路与外层安全壳连通，用于向外层安全壳内部充入设定参数的气体，

所述数据采集处理装置还包括第三参数采集模块，第三参数采集模块设于引入管路上，且与数据处理器电连接，用于采集向外层安全壳内部充入的设定的参数，并发送给数据处理器，

所述数据处理器还用于在参考泄漏率引入回路工作时，根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，确定该时刻的第二基础泄漏流量，以及根据实时采集的外层安全壳内气体的参数，确定该时刻的第二补偿泄漏流量，再根据该时刻的第二基础泄漏流量和第二补偿泄漏流量，确定外层安全壳该时刻的第二实际泄漏率，

所述数据处理器还用于每隔第二设定时间计算外层安全壳的第二平均泄漏率，当外层安全壳的第二平均泄漏率的变化率小于第一设定值时，根据第二平均泄漏率和第一平均泄漏率确定参考泄漏率计算值，再根据向外层安全壳内部充入气体的参数，确定参考泄漏率引入值，由参考泄漏率计算值和参考泄漏率引入值计算参考泄漏率测量值相对偏差，当参考泄漏率测量值相对偏差小于等于第二设定值时，提示完成对外层安全壳密封性试验的评价。

可选地，所述第三参数采集模块包括第二温度变送器、第二湿度变送器、第二压力变送器和第二流量变送器。

本发明提出了一种全新的外层安全壳密封性试验思路，即：在试验期间外层安全壳内和外界抽气管线连通，通过从外层安全壳内向外抽气，以将外层安全壳内部的压力维持在指定的试验压力，在抽气管线上采集从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，以确定基础泄漏流量，在通过外层安全壳内部环境变化计算壳体内部的气体状态，以确定补充补偿泄漏流量，两者相结合可得到外层安全壳的泄漏率。由于维持了壳内压力恒定，从而有效地改善了传统压降法由于压力快速单调下降带来的拟合偏差(在恒定压力下安全壳泄漏率实际值也将是一个定值，这时采用直线拟合是非常准确的)；并且，本发明仅需要一次连续试验，即可以得到外层安全壳泄漏率准确的数据；而传统的外层安全壳泄漏率试验需要至少6次的重复试验得到拟合的估计值，从而本发明大大缩减了试验次数，节省了时间成本。

附图说明

图1为本发明实施例2提供的外层安全壳密封性试验系统(省略数据处理器)的结构示意图。

具体实施方式

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。

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。

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。

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，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。

本发明提供一种外层安全壳密封性试验方法，包括：

S1：从外层安全壳内部向外抽取气体，以使外层安全壳内部的压力维持在预设的试验压力，

S2：每隔第一设定时间采集从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，以及外层安全壳内气体的参数，并根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，确定该时刻的第一基础泄漏流量，以及根据实时采集的外层安全壳内气体的参数，确定该时刻的第一补偿泄漏流量，再根据该时刻的第一基础泄漏流量和第一补偿泄漏流量，确定外层安全壳该时刻的第一实际泄漏率，

S3：每隔第二设定时间计算外层安全壳的第一平均泄漏率，当外层安全壳的第一平均泄漏率的变化率小于第一设定值时，完成外层安全壳泄漏率的测量。

本发明还提供一种外层安全壳密封性试验系统，包括：抽气回路和数据采集处理装置，

所述抽气回路与外层安全壳连通，用于从外层安全壳内部向外抽取气体，以使外层安全壳内部的压力维持在预设的试验压力，

数据采集处理装置，用于每隔第一设定时间采集从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，以及外层安全壳内气体的参数，并根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，确定该时刻的第一基础泄漏流量，以及根据实时采集的外层安全壳内气体的参数，确定该时刻的第一补偿泄漏流量，再根据该时刻的第一基础泄漏流量和第一补偿泄漏流量，确定外层安全壳该时刻的第一实际泄漏率，

所述数据采集处理装置还用于每隔第二设定时间计算外层安全壳的第一平均泄漏率，当外层安全壳的第一平均泄漏率的变化率小于第一设定值时，提示完成外层安全壳泄漏率的测量。

实施例1：

本实施例提供一种外层安全壳密封性试验方法，包括：

S1：从外层安全壳内部向外抽取气体，以使外层安全壳内部的压力维持在预设的试验压力，

S2：每隔第一设定时间采集从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，以及外层安全壳内气体的参数，并根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，确定该时刻的第一基础泄漏流量，以及根据实时采集的外层安全壳内气体的参数，确定该时刻的第一补偿泄漏流量，再根据该时刻的第一基础泄漏流量和第一补偿泄漏流量，确定外层安全壳该时刻的第一实际泄漏率，

S3：每隔第二设定时间计算外层安全壳的第一平均泄漏率，当外层安全壳的第一平均泄漏率的变化率小于第一设定值时，完成外层安全壳泄漏率的测量。

综上，本实施例的外层安全壳密封性试验方法开辟性地提出了以下技术构思：通过从外层安全壳内向外抽气，以将外层安全壳内部的压力维持在指定的试验压力，在抽气管线上采集从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，以确定基础泄漏流量，在通过外层安全壳内部环境变化计算壳体内部的气体状态，以确定补充补偿泄漏流量，两者相结合可得到外层安全壳的泄漏率。可见，本发明彻底颠覆了以往核电厂壳内充气/抽气后壳内外隔离的技术路线，在试验期间壳内和外界抽气管线是连通的，壳内压力也是围绕着试验压力缓慢的以微小的幅度波动，由于维持了壳内压力恒定，从而有效地改善了传统压降法由于压力快速单调下降带来的拟合偏差(在恒定压力下安全壳泄漏率实际值也将是一个定值，这时采用直线拟合是非常准确的)；并且，本发明仅需要一次连续试验，即可以得到外层安全壳泄漏率准确的数据；而传统的外层安全壳泄漏率试验需要至少6次的重复试验得到拟合的估计值，从而本发明大大缩减了试验次数，节省了时间成本。

并且，本方法充分考虑了湿度、温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温度、湿度变化等因素的影响，相比于压降法，准确性更高。

本实施例中，所述步骤S2具体包括：

每隔第一设定时间采集从外层安全壳内部向外抽取气体的流量Q_iout，以及外层安全壳内气体的压力P_i、温度T_i和湿度H_i，

并根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的流量Q_iout，确定在标准工况环境下该时刻的第一基础泄漏流量，

以及根据实时采集的外层安全壳内气体的压力P_i、温度T_i和湿度H_i，确定在标准工况环境下该时刻的第一补偿泄漏流量，

再根据在标准工况环境下该时刻的第一基础泄漏流量和第一补偿泄漏流量，确定在标准工况环境下外层安全壳该时刻的第一实际泄漏率；

或，

每隔第一设定时间采集从外层安全壳内部向外抽取气体的流量Q_iout、温度T_iout、湿度H_iout和压力P_iout，以及外层安全壳内气体的压力P_i、温度T_i和湿度H_i，

并根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的流量Q_iout、温度T_iout、湿度H_iout和压力P_iout，确定在试验工况环境下该时刻的第一基础泄漏流量，

以及根据实时采集的外层安全壳内气体的压力P_i、温度T_i和湿度H_i，确定在试验工况环境下该时刻的第一补偿泄漏流量，

再根据在试验工况环境下该时刻的第一基础泄漏流量和第一补偿泄漏流量，确定在试验工况环境下外层安全壳该时刻的第一实际泄漏率。

由于管线上通过流量计测得的流量为标准工况下的流量，而温度传感器测得的温度、压力传感器测得的压力，以及湿度传感器测得的湿度均为试验工况环境下的值，因而需要统一到某一工况，才能进行第一基础泄漏流量和第一补偿泄漏流量的叠加。

本实施例中，根据实时采集的外层安全壳内气体的压力P_i、温度T_i和湿度H_i，确定在标准工况环境下该时刻的第一补偿泄漏流量的公式为：

其中，Q_补,Ni表示标准工况环境下在t_i时刻的第一补偿泄漏流量，H_i表示在t_i时刻外层安全壳内的平均相对湿度，P_Hi表示在t_i时刻外层安全壳内的平均水蒸气分压，H_i-1表示在t_i-1时刻外层安全壳内的平均相对湿度，P_Hi-1表示在t_i-1时刻外层安全壳内的平均水蒸气分压，T_i表示t_i时刻外层安全壳内的平均温度，T_i-1表示t_i-1时刻外层安全壳内的平均温度，V₀表示外层安全壳内的自由容积，Δt表示t_i-1至t_i时刻的时间长度,P_i表示t_i时刻外层安全壳内的试验压力,P_N表示标准工况环境下的压力,T_N表示标准工况环境下的温度；

所述根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的流量Q_iout、温度T_iout、湿度H_iout和压力P_iout，确定在试验工况环境下该时刻的第一基础泄漏流量的公式为：

其中，Q_out,Pi表示试验工况环境下在t_i时刻的第一基础泄漏流量，Q_iout表示供气环境下在t_i时刻的抽气流量，P_i表示t_i时刻外层安全壳内的压力，T_i表示t_i时刻外层安全壳内的平均温度，P_iout表示供气环境下在t_i时刻从外层安全壳内部向外抽取气体的压力,T_iout表示供气环境下在t_i时刻从外层安全壳内部向外抽取气体的温度；

根据实时采集的外层安全壳内气体的压力P_i、温度T_i和湿度H_i，确定在试验工况环境下该时刻的第一补偿泄漏流量的公式为：

其中，Q_补,Pi表示试验工况环境下在t_i时刻的第一补偿泄漏流量，H_i表示在t_i时刻外层安全壳内的平均相对湿度，P_Hi表示在t_i时刻外层安全壳内的平均水蒸气分压，H_i-1表示在t_i-1时刻外层安全壳内的平均相对湿度，P_Hi-1表示在t_i-1时刻外层安全壳内的平均水蒸气分压，T_i表示t_i时刻外层安全壳内的平均温度，T_i-1表示t_i-1时刻外层安全壳内的平均温度，V₀表示外层安全壳内的自由容积，Δt表示t_i-1至t_i时刻的时间长度,P_i表示t_i时刻外层安全壳内的试验压力,P_N表示标准工况环境下的压力,T_N表示标准工况环境下的温度。

本实施例中，所述步骤S2中，根据该时刻的第一基础泄漏流量和第一补偿泄漏流量，确定外层安全壳该时刻的第一实际泄漏率，具体包括：

将t_i时刻的第一基础泄漏流量Q_i1和第一补偿泄漏流量Q_i2叠加，得到外层安全壳t_i时刻的第一实际泄漏流量Q_i，再根据外层安全壳t_i时刻的第一实际泄漏流量Q_i计算外层安全壳t_i时刻的第一实际泄漏率L_i，外层安全壳t_i时刻的第一实际泄漏率L_i的计算式为：

L_i＝2400×Q_i/V_i

其中，i表示t_i时刻，V_i为外层安全壳内气体的体积，需要说明的是，Q_i与V_i要保持相同的计算环境，即同为标况或同为试验工况计算的数据。

本实施例中，外层安全壳的第一实际泄漏率的变化率r的计算式为：

其中，

表示t₁时刻至t_n时刻的第一平均泄漏率，

表示t₁时刻至t_m时刻的第一平均泄漏率。

上述步骤S1-S3主要完成外层安全壳泄漏率的测量。本实施例中，还包括对外层安全壳密封性试验方法的可靠性评价，主要包括以下步骤：

S4：向外层安全壳内部充入设定参数的气体，并从外层安全壳内部向外抽取气体，以使外层安全壳内部的压力维持在预设的试验压力，

S5：每隔第一设定时间采集从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，以及外层安全壳内气体的参数，并根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，确定该时刻的第二基础泄漏流量，以及根据实时采集的外层安全壳内气体的参数，确定该时刻的第二补偿泄漏流量，再根据该时刻的第二基础泄漏流量和第二补偿泄漏流量，确定外层安全壳该时刻的第二实际泄漏率，

S6：每隔第二设定时间计算外层安全壳的第二平均泄漏率，当外层安全壳的第二平均泄漏率的变化率小于第一设定值时，根据第二平均泄漏率和第一平均泄漏率确定参考泄漏率计算值，再根据向外层安全壳内部充入气体的参数，确定参考泄漏率引入值，由参考泄漏率计算值和参考泄漏率引入值计算参考泄漏率测量值相对偏差，当参考泄漏率测量值相对偏差小于等于第二设定值时，完成对外层安全壳密封性试验的评价。

本实施例中，通过引入已知的泄漏流量，得到叠加已知泄漏流量后的泄漏率，即可用于评估外层安全壳泄漏率测量的可靠性。

试验过程中可根据核电厂实际情况设置第一设定值和第二设定值。

本实施例中，所述步骤S5具体包括：

每隔第一设定时间采集从外层安全壳内部向外抽取气体的流量Q_iout′，以及外层安全壳内气体的压力P_i′、温度T_i′和湿度H_i′，

并根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的流量Q_iout′，确定在标准工况环境下该时刻的第二基础泄漏流量，

以及根据实时采集的外层安全壳内气体的压力P_i′、温度T_i′和湿度H_i′，确定在标准工况环境下该时刻的第二补偿泄漏流量，

再根据在标准工况环境下该时刻的第二基础泄漏流量和第二补偿泄漏流量，确定在标准工况环境下外层安全壳该时刻的第二实际泄漏率；

或，

每隔第一设定时间采集从外层安全壳内部向外抽取气体的流量Q_iout′、温度T_iout′、湿度H_iout′和压力P_iout′，以及外层安全壳内气体的压力P_i′、温度T_i′、湿度H_i′，

并根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的流量Q_iout′、温度T_iout′、湿度H_iout′和压力P_iout′，确定在试验工况环境下该时刻的第二基础泄漏流量，

以及根据实时采集的外层安全壳内气体的压力P_i′、温度T_i′和湿度H_i′，确定在试验工况环境下该时刻的第二补偿泄漏流量，

再根据在试验工况环境下该时刻的第二基础泄漏流量和第二补偿泄漏流量，确定在试验工况环境下外层安全壳该时刻的第二实际泄漏率；

所述步骤S6中，所述根据向外层安全壳内部充入气体的参数，确定参考泄漏率引入值，具体包括：

根据向外层安全壳内部充入气体的流量Q_iin，确定在标准工况环境下的参考泄漏率引入值；

或，

根据向外层安全壳内部充入气体的流量Q_iin、温度T_iin、湿度H_iin和压力P_iin，确定在试验工况环境下的参考泄漏率引入值。

本实施例中，根据实时采集的外层安全壳内气体的压力P_i′、温度T_i′和湿度H_i′，确定在标准工况环境下该时刻的第二补偿泄漏流量的公式为：

其中，Q_补,Ni′表示标准工况环境下在t_i时刻的第二补偿泄漏流量，H_i′表示在t_i时刻外层安全壳内的平均相对湿度，P_Hi′表示在t_i时刻外层安全壳内的平均水蒸气分压，H_i-1′表示在t_i-1时刻外层安全壳内的平均相对湿度，P_Hi-1′表示在t_i-1时刻外层安全壳内的平均水蒸气分压，T_i′表示t_i时刻外层安全壳内的平均温度，T_i-1′表示t_i-1时刻外层安全壳内的平均温度，V₀表示外层安全壳内的自由容积，Δt表示t_i-1至t_i时刻的时间长度,P_i′表示t_i-1时刻外层安全壳内的试验压力,P_N表示标准工况环境下的压力,T_N表示标准工况环境下的温度；

所述根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的流量Q_iout′、温度T_iout′、湿度H_iout′和压力P_iout′，确定在试验工况环境下该时刻的第二基础泄漏流量的公式为：

其中，Q_out,Pi′表示试验工况环境下在t_i时刻的第二基础泄漏流量，Q_iout′表示供气环境下在t_i时刻的抽气流量，P_i′表示t_i时刻外层安全壳内的压力，T_i′表示t_i时刻外层安全壳内的平均温度，P_iout′表示供气环境下在t_i时刻从外层安全壳内部向外抽取气体的压力,T_iout′表示供气环境下在t_i时刻从外层安全壳内部向外抽取气体的温度；

所述根据实时采集的外层安全壳内气体的压力P_i′、温度T_i′和湿度H_i′，确定在试验工况环境下该时刻的第二补偿泄漏流量的公式为：

其中，Q_补,pi′表示试验工况环境下在t_i时刻的第二补偿泄漏流量，H_i′表示在t_i时刻外层安全壳内的平均相对湿度，P_Hi′表示在t_i时刻外层安全壳内的平均水蒸气分压，H_i-1′表示在t_i-1时刻外层安全壳内的平均相对湿度，P_Hi-1′表示在t_i-1时刻外层安全壳内的平均水蒸气分压，T_i′表示t_i时刻外层安全壳内的平均温度，T_i-1′表示t_i-1时刻外层安全壳内的平均温度，V₀表示外层安全壳内的自由容积，Δt表示t_i-1至t_i时刻的时间长度,P_i′表示t_i-1时刻外层安全壳内的试验压力；

所述根据向外层安全壳内部充入气体的流量Q_iin、温度T_iin、湿度H_iin和压力P_iin，确定在试验工况环境下的参考泄漏率引入值的公式为：

其中，L_in,Pi′表示试验工况环境下在t_i时刻的参考泄漏率引入值，Q_iin表示注入环境下在t_i时刻向外层安全壳内部充入气体的流量，P_i′表示t_i时刻外层安全壳内的压力，T_i′表示t_i时刻外层安全壳内的平均温度，P_iin表示注入环境下在t_i时刻向外层安全壳内部充入气体的压力,T_iin表示注入环境下在t_i时刻向外层安全壳内部充入气体的温度,V₀为外层安全壳内的自由容积。

本实施例中，所述步骤S5中，根据该时刻的第二基础泄漏流量和第二补偿泄漏流量，确定外层安全壳该时刻的第二实际泄漏率，具体包括：

将t_i时刻的第二基础泄漏流量Q_i1′和第二补偿泄漏流量Q_i2′叠加，得到外层安全壳t_i时刻的第二实际泄漏流量Q_i′，再根据外层安全壳t_i时刻的第二实际泄漏流量Q_i′计算外层安全壳t_i时刻的第二实际泄漏率L_i′，外层安全壳t_i时刻的第二实际泄漏率L_i′的计算式为：

L_i′＝2400×Q_i′/V_i′

其中，i表示t_i时刻，V_i′为外层安全壳内气体的体积，需要说明的是，Q_i′与V_i′要保持相同的计算环境，即同为标况或同为试验工况计算的数据。

可选地，外层安全壳的第一实际泄漏率的变化率r′的计算式为：

其中，

表示t₁时刻至t_n时刻的第二平均泄漏率，

表示t₁时刻至t_m时刻的第二平均泄漏率；

所述参考泄漏率计算值L_iin′的计算式为：

所述参考泄漏率测量值相对偏差r_iin的计算式为：

其中，L_iin为参考泄漏率引入值。

实施例2：

如图1所示，本实施例提供一种实现实施例1的方法的外层安全壳密封性试验系统，其包括：抽气回路和数据采集处理装置，

所述抽气回路与外层安全壳连通，用于从外层安全壳内部向外抽取气体，以使外层安全壳内部的压力维持在预设的试验压力，

数据采集处理装置，用于每隔第一设定时间采集从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，以及外层安全壳内气体的参数，并根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，确定该时刻的第一基础泄漏流量，以及根据实时采集的外层安全壳内气体的参数，确定该时刻的第一补偿泄漏流量，再根据该时刻的第一基础泄漏流量和第一补偿泄漏流量，确定外层安全壳该时刻的第一实际泄漏率，

所述数据采集处理装置还用于每隔第二设定时间计算外层安全壳的第一平均泄漏率，当外层安全壳的第一平均泄漏率的变化率小于第一设定值时，提示完成外层安全壳泄漏率的测量。

本实施例中，所述抽气回路包括抽气管路20、控制单元(PLC)、抽气设备19和流量控制器17，抽气设备19和流量控制器17设于抽气管路20上，所述抽气管路20与外层安全壳2内部连通，抽气设备19用于从外层安全壳内部经抽气管路20向外抽取气体，具体地，内层安全壳1和外层安全壳2之间形成密闭空间，此密闭空间即外层安全壳2内部。

所述数据采集处理装置包括第一参数采集模块、第二参数采集模块和数据处理器(图1未示出)，

第一参数采集模块设于抽气管路20上，且与数据处理器电连接，用于采集从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，并发送给数据处理器，第二参数采集模块设于外层安全壳内，且与数据处理器电连接，用于采集外层安全壳内气体的参数，并发送给数据处理器，

所述数据处理器用于根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，确定该时刻的第一基础泄漏流量，以及根据实时采集的外层安全壳内气体的参数，确定该时刻的第一补偿泄漏流量，再根据该时刻的第一基础泄漏流量和第一补偿泄漏流量，确定外层安全壳该时刻的第一实际泄漏率，

所述数据处理器还用于每隔第二设定时间计算外层安全壳的第一平均泄漏率，当外层安全壳的第一平均泄漏率的变化率小于第一设定值时，提示完成外层安全壳泄漏率的测量；

所述控制单元电连接于第二参数采集模块与流量控制器之间，用于根据外层安全壳内气体的参数，控制流量控制器的开度，以使外层安全壳内部的压力维持在预设的试验压力。

本实施例中，所述第一参数采集模块包括第一温度变送器14、第一湿度变送器15、第一压力变送器16和第一流量变送器18；

所述第二参数采集模块包括温度传感器3、湿度传感器4、压力传感器5。

本实施例中，为配合实施例1的外层安全壳密封性试验方法中的可靠性评价，本系统还包括：参考泄漏率引入回路，

所述参考泄漏率引入回路与外层安全壳连通，用于在完成外层安全壳泄漏率的测量后开启，以向外层安全壳内部充入设定参数的气体，同时抽气回路从外层安全壳内部向外抽取气体，以使外层安全壳内部的压力维持在预设的试验压力，

数据采集处理装置还用于在参考泄漏率引入回路工作时，根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，确定该时刻的第二基础泄漏流量，以及根据实时采集的外层安全壳内气体的参数，确定该时刻的第二补偿泄漏流量，再根据该时刻的第二基础泄漏流量和第二补偿泄漏流量，确定外层安全壳该时刻的第二实际泄漏率，

数据采集处理装置还用于每隔第二设定时间计算外层安全壳的第二平均泄漏率，当外层安全壳的第二平均泄漏率的变化率小于第一设定值时，根据第二平均泄漏率和第一平均泄漏率确定参考泄漏率计算值，再根据向外层安全壳内部充入气体的参数，确定参考泄漏率引入值，由参考泄漏率计算值和参考泄漏率引入值计算参考泄漏率测量值相对偏差，当参考泄漏率测量值相对偏差小于等于第二设定值时，提示完成对外层安全壳密封性试验的评价。

本实施例中，所述参考泄漏率引入回路包括引入管路10和阀门组件，如图1所示，阀门组件包括第一隔离阀6、第二隔离阀7和电动调节阀。所述阀门组件设于引入管路10上，隔离阀用于开启或关闭所述引入管路10，电动调节阀用于调节引入管路10内气体流量，以将其流量稳定在设定值。所述引入管路10与外层安全壳2连通，用于向外层安全壳内部充入设定参数的气体，

所述数据采集处理装置还包括第三参数采集模块，第三参数采集模块设于引入管路10上，且与数据处理器电连接，用于采集向外层安全壳内部充入的设定的参数，并发送给数据处理器，

所述数据处理器还用于在参考泄漏率引入回路工作时，根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，确定该时刻的第二基础泄漏流量，以及根据实时采集的外层安全壳内气体的参数，确定该时刻的第二补偿泄漏流量，再根据该时刻的第二基础泄漏流量和第二补偿泄漏流量，确定外层安全壳该时刻的第二实际泄漏率，

所述数据处理器还用于每隔第二设定时间计算外层安全壳的第二平均泄漏率，当外层安全壳的第二平均泄漏率的变化率小于第一设定值时，根据第二平均泄漏率和第一平均泄漏率确定参考泄漏率计算值，再根据向外层安全壳内部充入气体的参数，确定参考泄漏率引入值，由参考泄漏率计算值和参考泄漏率引入值计算参考泄漏率测量值相对偏差，当参考泄漏率测量值相对偏差小于等于第二设定值时，提示完成对外层安全壳密封性试验的评价。

本实施例中，所述第三参数采集模块包括第二温度变送器11、第二湿度变送器12、第二压力变送器13和第二流量变送器8。

1)采用本实施例的试验系统完成外层安全壳泄漏率测量的过程如下：

步骤1：系统在线，关闭参考泄漏率引入回路的第一隔离阀6和第二隔离阀7。启动采集，通过温度传感器3、湿度传感器4、压力传感器5获取外层安全壳内的温度、湿度和压力的数据，通过第一温度变送器14、第一湿度变送器15、第一压力变送器16和第一流量变送器18，获取从外层安全壳内部向外抽取气体的温度、湿度、压力、流量的数据。

步骤2：启动流量控制器17，同时启动抽气设备19(抽风机/真空泵)，从外层安全壳内部向外抽取气体，使壳内逐步形成微负压；

步骤3：壳内多个压力传感器5测得的平均压力，经PLC处理后实时反馈调节控制信号给流量控制器17，调节流量控制器17的开度。

步骤4：在PLC、流量控制器17的综合调节作用下，壳内压力将快速达到指定的试验压力；

步骤5：在PLC、流量控制器17的综合调节作用下，壳内压力将稳定在指定的试验压力P，围绕该压力P上下以微小的幅度波动；

步骤6：在达到指定压力P并实现稳压后，开始记录壳内的实时压力P_i、温度T_i、湿度H_i，以及抽气回路上的实时流量Q_iout、温度T_iout、湿度H_iout、压力P_iout；

步骤7：抽气回路上的流量作为第一基础泄漏流量Q_i1，壳内温度、压力、湿度影响的体积变化作为第一补偿泄漏流量Q_i2，两者相结合，可得到外层安全壳的第一实际泄漏流量Q_i。

步骤8：计算实时的第一实际泄漏率L_i＝2400×Q_i/V_i,其中V_i为壳内气体在指定状态下的体积。

步骤9：连续进行采集和计算，直至达到下述条件可以停止试验：

为下降趋势

开始采集为t₁时刻，

表示t₁时刻至t_n时刻的第一平均泄漏率，

表示t₁时刻至t_m时刻的第一平均泄漏率。t_m-t_n可以取整数，如1小时。

k为判定试验可以终止的限值，推荐k为0.05倍的最大设计允许泄漏率。

2)采用本实施例的试验系统完成外层安全壳的可靠性评价过程如下：

在完成上述步骤1-步骤8后，保持运行状态继续以下操作，完成可靠性的验证评价。

步骤10：开启验证回路上的第一隔离阀6和第二隔离阀7。

步骤11：开启参考泄漏率引入回路上的电动调节阀9，将其保持在特定的开度n％。

步骤12：通过第三采集模块获取参考泄漏率引入回路上的实时流量Q_iin、温度T_iin、湿度H_iin、压力P_iin；

步骤13：在PLC、流量控制器17的综合调节作用下，外层安全壳内压力将持续稳定在指定的试验压力P，围绕该压力P上下以微小的幅度波动；

步骤14：在达到指定压力平台并实现稳压后，开始记录外层安全壳内的实时压力P_i′、温度T_i′、湿度H_i′，以及抽气回路上的实时流量Q_iout′、温度T_iout′、湿度H_iout′、压力P_iout′；

步骤15：抽气回路上的流量作为第二基础泄漏流量Q_i1′，壳内温度、压力、湿度影响的体积变化作为第二补偿泄漏流量Q_i2′，两者相结合，可得到外层安全壳的第二实际泄漏流量Q_i′。

步骤16：计算实时的第二实际泄漏率L_i′＝2400×Q_i′/V_i′,其中V_i′为壳内气体在指定状态下的体积。

步骤17：连续进行采集和计算，直至达到下述条件可以停止试验：

为下降趋势

开始采集为t₁时刻，

表示t₁时刻至t_n时刻的第二平均泄漏率，

表示t₁时刻至t_m时刻的第二平均泄漏率。

k值同上。

步骤18：通过流量Q_iin、温度T_iin、湿度H_iin、压力P_iin，计算引入的实时参考泄漏率L_iin；

步骤19：

为计算增加的参考泄漏率，L_iin为实际引入的参考泄漏率，两者之间的偏差可用来评价试验装置的可靠性。

当L_iin设定为最大设计允许泄漏率时，满足以下条件可认为试验装置得到的泄漏率数据是可靠的。

综上，本发明提出了一套全新的用于外层安全壳密封性试验的方法，以及可测量外层安全壳泄漏率的系统，在国内尚无任何核电厂采用了相同或相似的工作原理。且本发明结合多年的试验经验，提出了采用该系统进行外层安全壳密封性试验时判定试验终止的条件；同时，还提出了现场验证试验系统可靠性的评价方法和标准。本发明已经在公司1000m³容积安全壳模拟体上通过测试，成功地将壳体内部维持在恒定的微负的压力环境下，并通过抽气管路上高精密流量计所测得气体流量，壳内温度、湿度、压力传感器测得的壳内环境参数，成功获得了准确可靠的安全壳泄漏率。

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。

Claims (16)

1.一种外层安全壳密封性试验方法，其特征在于，包括：

S1：从外层安全壳内部向外抽取气体，以使外层安全壳内部的压力维持在预设的试验压力，

S2：每隔第一设定时间采集从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，以及外层安全壳内气体的参数，并根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，确定该时刻的第一基础泄漏流量，以及根据实时采集的外层安全壳内气体的参数，确定该时刻的第一补偿泄漏流量，再根据该时刻的第一基础泄漏流量和第一补偿泄漏流量，确定外层安全壳该时刻的第一实际泄漏率，

S3：每隔第二设定时间计算外层安全壳的第一平均泄漏率，当外层安全壳的第一平均泄漏率的变化率小于第一设定值时，完成外层安全壳泄漏率的测量。

2.根据权利要求1所述的外层安全壳密封性试验方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

每隔第一设定时间采集从外层安全壳内部向外抽取气体的流量Q_iout，以及外层安全壳内气体的压力P_i、温度T_i和湿度H_i，

并根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的流量Q_iout，确定在标准工况环境下该时刻的第一基础泄漏流量，

以及根据实时采集的外层安全壳内气体的压力P_i、温度T_i和湿度H_i，确定在标准工况环境下该时刻的第一补偿泄漏流量，

再根据在标准工况环境下该时刻的第一基础泄漏流量和第一补偿泄漏流量，确定在标准工况环境下外层安全壳该时刻的第一实际泄漏率；

或，

每隔第一设定时间采集从外层安全壳内部向外抽取气体的流量Q_iout、温度T_iout、湿度H_iout和压力P_iout，以及外层安全壳内气体的压力P_i、温度T_i和湿度H_i，

并根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的流量Q_iout、温度T_iout、湿度H_iout和压力P_iout，确定在试验工况环境下该时刻的第一基础泄漏流量，

以及根据实时采集的外层安全壳内气体的压力P_i、温度T_i和湿度H_i，确定在试验工况环境下该时刻的第一补偿泄漏流量，

再根据在试验工况环境下该时刻的第一基础泄漏流量和第一补偿泄漏流量，确定在试验工况环境下外层安全壳该时刻的第一实际泄漏率。

3.根据权利要求2所述的外层安全壳密封性试验方法，其特征在于，

所述根据实时采集的外层安全壳内气体的压力P_i、温度T_i和湿度H_i，确定在标准工况环境下该时刻的第一补偿泄漏流量的公式为：

其中，Q_补，Ni表示标准工况环境下在t_i时刻的第一补偿泄漏流量，H_i表示在t_i时刻外层安全壳内的平均相对湿度，P_Hi表示在t_i时刻外层安全壳内的平均水蒸气分压，H_i-1表示在t_i-1时刻外层安全壳内的平均相对湿度，P_Hi-1表示在t_i-1时刻外层安全壳内的平均水蒸气分压，T_i表示t_i时刻外层安全壳内的平均温度，T_i-1表示t_i-1时刻外层安全壳内的平均温度，V₀表示外层安全壳内的自由容积，Δt表示t_i-1至t_i时刻的时间长度，P_i表示t_i时刻外层安全壳内的试验压力，P_N表示标准工况环境下的压力，T_N表示标准工况环境下的温度；

所述根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的流量Q_iout、温度T_iout、湿度H_iout和压力P_iout，确定在试验工况环境下该时刻的第一基础泄漏流量的公式为：

其中，Q_out，Pi表示试验工况环境下在t_i时刻的第一基础泄漏流量，Q_iout表示供气环境下在t_i时刻的抽气流量，P_i表示t_i时刻外层安全壳内的压力，T_i表示t_i时刻外层安全壳内的平均温度，P_iout表示供气环境下在t_i时刻从外层安全壳内部向外抽取气体的压力，T_iout表示供气环境下在t_i时刻从外层安全壳内部向外抽取气体的温度；

根据实时采集的外层安全壳内气体的压力P_i、温度T_i和湿度H_i，确定在试验工况环境下该时刻的第一补偿泄漏流量的公式为：

其中，Q_补，Pi表示试验工况环境下在t_i时刻的第一补偿泄漏流量，H_i表示在t_i时刻外层安全壳内的平均相对湿度，P_Hi表示在t_i时刻外层安全壳内的平均水蒸气分压，H_i-1表示在t_i-1时刻外层安全壳内的平均相对湿度，P_Hi-1表示在t_i-1时刻外层安全壳内的平均水蒸气分压，T_i表示t_i时刻外层安全壳内的平均温度，T_i-1表示t_i-1时刻外层安全壳内的平均温度，V₀表示外层安全壳内的自由容积，Δt表示t_i-1至t_i时刻的时间长度，P_i表示t_i时刻外层安全壳内的试验压力，P_N表示标准工况环境下的压力，T_N表示标准工况环境下的温度。

4.根据权利要求1所述的外层安全壳密封性试验方法，其特征在于，

所述步骤S2中，根据该时刻的第一基础泄漏流量和第一补偿泄漏流量，确定外层安全壳该时刻的第一实际泄漏率，具体包括：

将t_i时刻的第一基础泄漏流量Q_i1和第一补偿泄漏流量Qi2叠加，得到外层安全壳t_i时刻的第一实际泄漏流量Qi，再根据外层安全壳t_i时刻的第一实际泄漏流量Qi计算外层安全壳t_i时刻的第一实际泄漏率L_i，外层安全壳t_i时刻的第一实际泄漏率L_j的计算式为：

L_i＝2400×Q_i/V_i

其中，i表示t_i时刻，V_i为外层安全壳内气体的体积。

5.根据权利要求4所述的外层安全壳密封性试验方法，其特征在于，

外层安全壳的第一实际泄漏率的变化率r的计算式为：

其中，

表示t₁时刻至t_n时刻的第一平均泄漏率，

表示t₁时刻至t_m时刻的第一平均泄漏率。

6.根据权利要求1-5任一项所述的外层安全壳密封性试验方法，其特征在于，还包括：

S4：向外层安全壳内部充入设定参数的气体，并从外层安全壳内部向外抽取气体，以使外层安全壳内部的压力维持在预设的试验压力，

S5：每隔第一设定时间采集从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，以及外层安全壳内气体的参数，并根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，确定该时刻的第二基础泄漏流量，以及根据实时采集的外层安全壳内气体的参数，确定该时刻的第二补偿泄漏流量，再根据该时刻的第二基础泄漏流量和第二补偿泄漏流量，确定外层安全壳该时刻的第二实际泄漏率，

S6：每隔第二设定时间计算外层安全壳的第二平均泄漏率，当外层安全壳的第二平均泄漏率的变化率小于第一设定值时，根据第二平均泄漏率和第一平均泄漏率确定参考泄漏率计算值，再根据向外层安全壳内部充入气体的参数，确定参考泄漏率引入值，由参考泄漏率计算值和参考泄漏率引入值计算参考泄漏率测量值相对偏差，当参考泄漏率测量值相对偏差小于等于第二设定值时，完成对外层安全壳密封性试验的评价。

7.根据权利要求6所述的外层安全壳密封性试验方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括：

每隔第一设定时间采集从外层安全壳内部向外抽取气体的流量Q_iout′，以及外层安全壳内气体的压力P_i′、温度T_i′和湿度H_i′，

并根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的流量Q_iout′，确定在标准工况环境下该时刻的第二基础泄漏流量，

以及根据实时采集的外层安全壳内气体的压力P_i′、温度T_i′和湿度H_i′，确定在标准工况环境下该时刻的第二补偿泄漏流量，

再根据在标准工况环境下该时刻的第二基础泄漏流量和第二补偿泄漏流量，确定在标准工况环境下外层安全壳该时刻的第二实际泄漏率；

或，

每隔第一设定时间采集从外层安全壳内部向外抽取气体的流量Q_iout′、温度T_iout′、湿度H_iout′和压力P_iout′，以及外层安全壳内气体的压力P_i′、温度T_i′、湿度H_i′，

并根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的流量Q_iout′、温度T_iout′、湿度H_iout′和压力P_iout′，确定在试验工况环境下该时刻的第二基础泄漏流量，

以及根据实时采集的外层安全壳内气体的压力P_i′、温度T_i′和湿度H_i′，确定在试验工况环境下该时刻的第二补偿泄漏流量，

再根据在试验工况环境下该时刻的第二基础泄漏流量和第二补偿泄漏流量，确定在试验工况环境下外层安全壳该时刻的第二实际泄漏率；

所述步骤S6中，所述根据向外层安全壳内部充入气体的参数，确定参考泄漏率引入值，具体包括：

根据向外层安全壳内部充入气体的流量Q_iin，确定在标准工况环境下的参考泄漏率引入值；

或，

根据向外层安全壳内部充入气体的流量Q_iin、温度T_iin、湿度H_iin和压力P_iin，确定在试验工况环境下的参考泄漏率引入值。

8.根据权利要求7所述的外层安全壳密封性试验方法，其特征在于，

所述根据实时采集的外层安全壳内气体的压力P_i′、温度T_i′和湿度H_i′，确定在标准工况环境下该时刻的第二补偿泄漏流量的公式为：

其中，Q_补，Ni′表示标准工况环境下在t_i时刻的第二补偿泄漏流量，H_i′表示在t_i时刻外层安全壳内的平均相对湿度，P_Hi′表示在t_i时刻外层安全壳内的平均水蒸气分压，H_i-1′表示在t_i-1时刻外层安全壳内的平均相对湿度，P_Hi-1′表示在t_i-1时刻外层安全壳内的平均水蒸气分压，T_i′表示t_i时刻外层安全壳内的平均温度，T_i-1′表示t_i-1时刻外层安全壳内的平均温度，V₀表示外层安全壳内的自由容积，Δt表示t_i-1至t_i时刻的时间长度，P_i′表示t_i-1时刻外层安全壳内的试验压力，PN表示标准工况环境下的压力，T_N表示标准工况环境下的温度；

所述根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的流量Q_iout′、温度T_iout′、湿度H_iout′和压力P_iout′，确定在试验工况环境下该时刻的第二基础泄漏流量的公式为：

其中，Q_out，Pi′表示试验工况环境下在t_i时刻的第二基础泄漏流量，Q_iout′表示供气环境下在t_i时刻的抽气流量，P_i′表示t_i时刻外层安全壳内的压力，T_i′表示t_i时刻外层安全壳内的平均温度，P_iout′表示供气环境下在t_i时刻从外层安全壳内部向外抽取气体的压力，T_iout′表示供气环境下在t_i时刻从外层安全壳内部向外抽取气体的温度：

所述根据实时采集的外层安全壳内气体的压力P_i′、温度T_i′和湿度H_i′，确定在试验工况环境下该时刻的第二补偿泄漏流量的公式为：

其中，Q_补，pi′表示试验工况环境下在t_i时刻的第二补偿泄漏流量，H_i′表示在t_i时刻外层安全壳内的平均相对湿度，P_Hi′表示在t_i时刻外层安全壳内的平均水蒸气分压，H_i-1′表示在t_i-1时刻外层安全壳内的平均相对湿度，P_Hi-1′表示在t_i-1时刻外层安全壳内的平均水蒸气分压，T_i′表示t_i时刻外层安全壳内的平均温度，T_i-1′表示t_i-1时刻外层安全壳内的平均温度，V₀表示外层安全壳内的自由容积，Δt表示t_i-1至t_i时刻的时间长度，P_i′表示t_i-1时刻外层安全壳内的试验压力；

所述根据向外层安全壳内部充入气体的流量Q_iin、温度T_iin、湿度H_iin和压力P_iin，确定在试验工况环境下的参考泄漏率引入值的公式为：

其中，L_in，Pi′表示试验工况环境下在t_i时刻的参考泄漏率引入值，Q_iin表示注入环境下在t_i时刻向外层安全壳内部充入气体的流量，P_i′表示t_i时刻外层安全壳内的压力，T_i′表示t_i时刻外层安全壳内的平均温度，P_iin表示注入环境下在t_i时刻向外层安全壳内部充入气体的压力，T_iin表示注入环境下在t_i时刻向外层安全壳内部充入气体的温度，V₀为外层安全壳内的自由容积。

9.根据权利要求6所述的外层安全壳密封性试验方法，其特征在于，

所述步骤S5中，根据该时刻的第二基础泄漏流量和第二补偿泄漏流量，确定外层安全壳该时刻的第二实际泄漏率，具体包括：

将t_i时刻的第二基础泄漏流量Q_i1′和第二补偿泄漏流量Q_i2′叠加，得到外层安全壳t_i时刻的第二实际泄漏流量Q_i′，再根据外层安全壳t_i时刻的第二实际泄漏流量Q_i′计算外层安全壳t_i时刻的第二实际泄漏率L_i′，外层安全壳t_i时刻的第二实际泄漏率L_i′的计算式为：

L_i′＝2400×Q_i′/V_i′

其中，i表示t_i时刻，V_i′为外层安全壳内气体的体积。

10.根据权利要求9所述的外层安全壳密封性试验方法，其特征在于，

外层安全壳的第一实际泄漏率的变化率r′的计算式为：

其中，

表示t₁时刻至t_n时刻的第二平均泄漏率，

表示t₁时刻至t_m时刻的第二平均泄漏率；

所述参考泄漏率计算值L_iin′的计算式为：

所述参考泄漏率测量值相对偏差r_iin的计算式为：

其中，L_iin为参考泄漏率引入值。

11.一种外层安全壳密封性试验系统，其特征在于，包括：抽气回路和数据采集处理装置，

所述抽气回路与外层安全壳连通，用于从外层安全壳内部向外抽取气体，以使外层安全壳内部的压力维持在预设的试验压力，

数据采集处理装置，用于每隔第一设定时间采集从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，以及外层安全壳内气体的参数，并根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，确定该时刻的第一基础泄漏流量，以及根据实时采集的外层安全壳内气体的参数，确定该时刻的第一补偿泄漏流量，再根据该时刻的第一基础泄漏流量和第一补偿泄漏流量，确定外层安全壳该时刻的第一实际泄漏率，

所述数据采集处理装置还用于每隔第二设定时间计算外层安全壳的第一平均泄漏率，当外层安全壳的第一平均泄漏率的变化率小于第一设定值时，提示完成外层安全壳泄漏率的测量。

12.根据权利要求11所述的外层安全壳密封性试验系统，其特征在于，所述抽气回路包括抽气管路、控制单元和流量控制器，所述抽气管路与外层安全壳连通，用于从外层安全壳内部向外抽取气体，流量控制器设于抽气管路上，

所述数据采集处理装置包括第一参数采集模块、第二参数采集模块和数据处理器，

第一参数采集模块设于抽气管路上，且与数据处理器电连接，用于采集从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，并发送给数据处理器，第二参数采集模块设于外层安全壳内，且与数据处理器电连接，用于采集外层安全壳内气体的参数，并发送给数据处理器，

所述数据处理器用于根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，确定该时刻的第一基础泄漏流量，以及根据实时采集的外层安全壳内气体的参数，确定该时刻的第一补偿泄漏流量，再根据该时刻的第一基础泄漏流量和第一补偿泄漏流量，确定外层安全壳该时刻的第一实际泄漏率，

所述数据处理器还用于每隔第二设定时间计算外层安全壳的第一平均泄漏率，当外层安全壳的第一平均泄漏率的变化率小于第一设定值时，提示完成外层安全壳泄漏率的测量；

所述控制单元电连接于第二参数采集模块与流量控制器之间，用于根据外层安全壳内气体的参数，控制流量控制器的开度，以使外层安全壳内部的压力维持在预设的试验压力。

13.根据权利要求12所述的外层安全壳密封性试验系统，其特征在于，所述第一参数采集模块包括第一温度变送器、第一湿度变送器、第一压力变送器和第一流量变送器；

所述第二参数采集模块包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器。

14.根据权利要求11-13任一项所述的外层安全壳密封性试验系统，还包括：参考泄漏率引入回路，

所述参考泄漏率引入回路与外层安全壳连通，用于在完成外层安全壳泄漏率的测量后开启，以向外层安全壳内部充入设定参数的气体，同时抽气回路从外层安全壳内部向外抽取气体，以使外层安全壳内部的压力维持在预设的试验压力，

数据采集处理装置还用于在参考泄漏率引入回路工作时，根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，确定该时刻的第二基础泄漏流量，以及根据实时采集的外层安全壳内气体的参数，确定该时刻的第二补偿泄漏流量，再根据该时刻的第二基础泄漏流量和第二补偿泄漏流量，确定外层安全壳该时刻的第二实际泄漏率，

数据采集处理装置还用于每隔第二设定时间计算外层安全壳的第二平均泄漏率，当外层安全壳的第二平均泄漏率的变化率小于第一设定值时，根据第二平均泄漏率和第一平均泄漏率确定参考泄漏率计算值，再根据向外层安全壳内部充入气体的参数，确定参考泄漏率引入值，由参考泄漏率计算值和参考泄漏率引入值计算参考泄漏率测量值相对偏差，当参考泄漏率测量值相对偏差小于等于第二设定值时，提示完成对外层安全壳密封性试验的评价。

15.根据权利要求14所述的外层安全壳密封性试验系统，其特征在于，

所述抽气回路包括抽气管路、控制单元、流量控制器和抽气设备，所述抽气管路与外层安全壳连通，流量控制器和抽气设备均设于抽气管路上，抽气设备用于从外层安全壳内部经抽气管路向外抽取气体；

所述数据采集处理装置包括第一参数采集模块、第二参数采集模块和数据处理器，

第一参数采集模块设于抽气管路上，且与数据处理器电连接，用于采集从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，并发送给数据处理器，第二参数采集模块设于外层安全壳内，且与数据处理器电连接，用于采集外层安全壳内气体的参数，并发送给数据处理器，

所述数据处理器用于根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，确定该时刻的第一基础泄漏流量，以及根据实时采集的外层安全壳内气体的参数，确定该时刻的第一补偿泄漏流量，再根据该时刻的第一基础泄漏流量和第一补偿泄漏流量，确定外层安全壳该时刻的第一实际泄漏率，

所述数据处理器还用于每隔第二设定时间计算外层安全壳的第一平均泄漏率，当外层安全壳的第一平均泄漏率的变化率小于第一设定值时，提示完成外层安全壳泄漏率的测量；

所述控制单元电连接于第二参数采集模块与流量控制器之间，用于根据外层安全壳内气体的参数，控制流量控制器的开度，以使外层安全壳内部的压力维持在预设的试验压力；

所述参考泄漏率引入回路包括引入管路和隔离阀，所述隔离阀设于引入管路上，用于开启或关闭所述引入管路，所述引入管路与外层安全壳连通，用于向外层安全壳内部充入设定参数的气体，

所述数据采集处理装置还包括第三参数采集模块，第三参数采集模块设于引入管路上，且与数据处理器电连接，用于采集向外层安全壳内部充入的设定的参数，并发送给数据处理器，

所述数据处理器还用于在参考泄漏率引入回路工作时，根据实时采集的从外层安全壳内部向外抽取气体的参数，确定该时刻的第二基础泄漏流量，以及根据实时采集的外层安全壳内气体的参数，确定该时刻的第二补偿泄漏流量，再根据该时刻的第二基础泄漏流量和第二补偿泄漏流量，确定外层安全壳该时刻的第二实际泄漏率，

所述数据处理器还用于每隔第二设定时间计算外层安全壳的第二平均泄漏率，当外层安全壳的第二平均泄漏率的变化率小于第一设定值时，根据第二平均泄漏率和第一平均泄漏率确定参考泄漏率计算值，再根据向外层安全壳内部充入气体的参数，确定参考泄漏率引入值，由参考泄漏率计算值和参考泄漏率引入值计算参考泄漏率测量值相对偏差，当参考泄漏率测量值相对偏差小于等于第二设定值时，提示完成对外层安全壳密封性试验的评价。

16.根据权利要求15所述的外层安全壳密封性试验系统，其特征在于，

所述第三参数采集模块包括第二温度变送器、第二湿度变送器、第二压力变送器和第二流量变送器。

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