[發(fā)明專利]一種Ni-H2蓄電池氫工質(zhì)泄漏檢測(cè)系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710304631.2
• 申請(qǐng)日: 2007-12-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101470045A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳光奇;王榮宗;王麗紅;陳聯(lián);溫永剛;孫冬花
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第五研究院第五一〇研究所
• 主分類號(hào): G01M3/32
• 分類號(hào): G01M3/32;G01R31/36
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心
• 代理人: 張利萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種N_i-H₂蓄電池氫工質(zhì)泄漏檢測(cè)系統(tǒng)，屬于檢漏技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

N_i-H₂蓄電池是衛(wèi)星等航天器上重要能源部件，在航天器入軌和處于太陽(yáng)陰影區(qū)域內(nèi)，由N_i-H₂蓄電池組向航天器提供全部能源，滿足航天器正常工作的各級(jí)電源要求。因此，N_i-H₂蓄電池的質(zhì)量和壽命直接關(guān)系到航天器的質(zhì)量和壽命。

N_i-H₂蓄電池結(jié)構(gòu)為全密封金屬罐體結(jié)構(gòu)，罐內(nèi)裝有工作介質(zhì)和氫氣。在電池不充電情況下，電池內(nèi)氫壓力約為常壓(0.1MPa)，當(dāng)電池充滿電時(shí)，電池內(nèi)氫壓力可達(dá)到4.8MPa。電池在貯存和充電工作的條件下，電池罐內(nèi)氫氣必將以一定的漏率向外泄漏，這種泄漏會(huì)造成如下影響：

a.在漏率不大的情況下，氫泄漏可造成電池內(nèi)氫壓力減小，當(dāng)壓力小到一定數(shù)值，電池壽命結(jié)束；

b.當(dāng)電池的氫泄漏較大時(shí)，在某局部空間可能造成氫氣積累，致使該空間的氫濃度達(dá)到危險(xiǎn)值(4％)引起燃燒或爆炸。

為了確保航天器的質(zhì)量，提高壽命和安全，必須對(duì)N_i-H₂蓄電池成品在工作條件下進(jìn)行氫工質(zhì)檢漏，最終確定產(chǎn)品的密封性能。

國(guó)內(nèi)在某些領(lǐng)域已經(jīng)開(kāi)展對(duì)氫氣的檢漏研究，目前市場(chǎng)上廣泛出售的氫氣檢漏儀采用氣體傳感器，能夠檢測(cè)空氣中的氫氣濃度，但是氣體傳感器檢測(cè)方法的精度遠(yuǎn)低于質(zhì)譜法。另外，有些國(guó)外進(jìn)口的撿漏儀可以同時(shí)具有氦氣和氫氣檢測(cè)功能，但是主要應(yīng)用的是氦質(zhì)譜檢漏，并不是專門進(jìn)行氫工質(zhì)檢漏的設(shè)備。國(guó)內(nèi)北京中科科儀公司也開(kāi)發(fā)了氫氦質(zhì)譜檢漏儀，可用于吸槍法氫氣正壓檢漏，但其最小可檢漏率為1×10^-7Pa·m³/s，其靈敏度不能滿足N_i-H₂蓄電池氫工質(zhì)檢漏技術(shù)指標(biāo)的要求。

因此，有必要開(kāi)展高靈敏度N_i-H₂蓄電池氫工質(zhì)檢漏技術(shù)研究，尋求提高檢漏靈敏度的技術(shù)途徑，研制對(duì)氫工質(zhì)檢測(cè)靈敏的專用檢漏系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)N_i-H₂蓄電池發(fā)明一種檢測(cè)靈敏度高、檢測(cè)結(jié)果可靠的專用氫工質(zhì)泄漏檢測(cè)系統(tǒng)。

本發(fā)明由質(zhì)譜分析裝置和樣品檢測(cè)裝置兩部分組成。樣品檢測(cè)裝置用于為樣品的真空檢漏提供真空條件，質(zhì)譜分析裝置用于對(duì)樣品檢測(cè)裝置提供的氣體作氫成份檢測(cè)，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)漏孔校準(zhǔn)值確定樣品的漏率。質(zhì)譜分析裝置由四極質(zhì)譜計(jì)、冷陰極電離真空計(jì)、質(zhì)譜室、高真空抽氣機(jī)組組成。樣品檢測(cè)裝置由被測(cè)樣品、檢測(cè)室、電離真空規(guī)、放氣閥、標(biāo)準(zhǔn)漏孔、充氣閥、氫氣袋、預(yù)抽機(jī)組、檢測(cè)室抽氣機(jī)組、插板閥組成。

連接關(guān)系：質(zhì)譜分析裝置中，四極質(zhì)譜計(jì)、冷陰極電離真空計(jì)、高真空抽氣機(jī)組均直接和質(zhì)譜室相連；樣品檢測(cè)裝置中，被測(cè)樣品放在檢測(cè)室中，電離真空規(guī)、放氣閥、標(biāo)準(zhǔn)漏孔、充氣閥、預(yù)抽機(jī)組通過(guò)檢測(cè)室的各個(gè)接口和檢測(cè)室筒體相連，檢測(cè)室抽氣機(jī)組通過(guò)插板閥和檢測(cè)室的底部連接，氫氣袋和充氣閥相連。質(zhì)譜分析裝置中的質(zhì)譜室和樣品檢測(cè)裝置中的檢測(cè)室之間通過(guò)高真空角閥連接。

該系統(tǒng)的工作原理如下：

樣品以一定的漏率向檢測(cè)室泄漏氫氣，在對(duì)檢測(cè)室抽速恒定的條件下，檢測(cè)室的氫分壓力恒定，其中檢測(cè)室的氣體通過(guò)高真空角閥引入到質(zhì)譜分析系統(tǒng)，氫分壓力被四極質(zhì)譜計(jì)測(cè)量，通過(guò)測(cè)量氫離子流強(qiáng)度并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)漏孔校準(zhǔn)值就可以確定樣品的漏率。

檢測(cè)步驟：

第一步、系統(tǒng)有效最小可檢漏率測(cè)量

(1)將材料、體積和產(chǎn)品相同的等效樣品裝入檢測(cè)室，啟動(dòng)預(yù)抽機(jī)組對(duì)檢測(cè)室進(jìn)行抽氣，同時(shí)在插板閥14關(guān)閉的情況下啟動(dòng)檢測(cè)室抽氣機(jī)組；

(2)當(dāng)檢測(cè)室壓力小于10Pa時(shí)，關(guān)閉預(yù)抽機(jī)組，打開(kāi)插板閥，利用檢測(cè)室抽氣機(jī)組對(duì)檢測(cè)室進(jìn)行抽氣；

(3)啟動(dòng)高真空抽氣機(jī)組對(duì)質(zhì)譜室抽氣；

(4)當(dāng)質(zhì)譜室的壓力小于1×10^-3Pa時(shí)，啟動(dòng)四極質(zhì)譜計(jì)；

(5)對(duì)檢測(cè)室抽真空30分鐘后，打開(kāi)高真空角閥，關(guān)閉插板閥，使系統(tǒng)處于無(wú)分流狀態(tài)；

(6)用四極質(zhì)譜計(jì)測(cè)量3分鐘后氫本底離子流信號(hào)I₀，同時(shí)記錄噪聲離子流信號(hào)I_n；