[發(fā)明專利]一種用于聚變裝置的機(jī)械臂檢漏系統(tǒng)及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211335872.4
• 申請(qǐng)日: 2022-10-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115683480A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁嘯林;左桂忠;劉鵬;江明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G01M3/22
• 分類號(hào): G01M3/22;G01M3/20;G21B1/25
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 金怡

1.一種用于聚變裝置的機(jī)械臂檢漏系統(tǒng)，其特征在于：包括控制系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)、真空輔助系統(tǒng)、四極質(zhì)譜計(jì)、氦質(zhì)譜檢漏儀及六自由度機(jī)械臂；所述控制系統(tǒng)通過(guò)有線方式連接信號(hào)處理系統(tǒng)、真空輔助系統(tǒng)、四極質(zhì)譜計(jì)、氦質(zhì)譜檢漏儀及六自由度機(jī)械臂；

所述六自由度機(jī)械臂具有影像系統(tǒng)和氦氣噴吹系統(tǒng)；影像系統(tǒng)中的2D相機(jī)安裝在機(jī)械臂前端，用于法蘭、焊縫或管道泄漏的位置定位；所述氦氣噴吹系統(tǒng)包括噴吹管道、電控閥門(mén)和氦氣瓶；氦氣瓶為檢漏提供氦氣；電控閥門(mén)一端與噴吹管道連接安裝于機(jī)械臂上，另一端與氦氣輸送管道連接并遠(yuǎn)程控制氦氣噴吹流量的大小；

所述檢漏系統(tǒng)利用四極質(zhì)譜計(jì)進(jìn)行初步的泄漏檢測(cè)，并利用氦質(zhì)譜檢漏儀準(zhǔn)確的泄漏檢測(cè)，四極質(zhì)譜計(jì)通過(guò)分析真空室中的殘余氣體的質(zhì)譜圖來(lái)確定是否有漏孔，氦質(zhì)譜檢漏儀工作在進(jìn)行檢漏期間，在機(jī)械臂噴吹氦氣之后，實(shí)時(shí)測(cè)繪真空室內(nèi)氦氣壓強(qiáng)曲線，并指示出被噴吹氦氣的位置是否出現(xiàn)泄漏及漏孔的漏率；

所述信號(hào)處理系統(tǒng)用于接收四極質(zhì)譜計(jì)傳輸過(guò)來(lái)的質(zhì)譜數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，若發(fā)生泄漏，則將分析推測(cè)的結(jié)果傳送給用戶端以指導(dǎo)工作人員進(jìn)行檢漏和對(duì)漏縫應(yīng)急處理；

所述真空輔助系統(tǒng)通過(guò)真空管道和閥門(mén)對(duì)聚變裝置進(jìn)行抽真空，保證聚變裝置正常運(yùn)行所需真空狀態(tài)；

所述控制系統(tǒng)用于進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，為數(shù)據(jù)交互提供集成的控制平臺(tái)及接口，以便實(shí)現(xiàn)六自由度機(jī)械臂的遠(yuǎn)程檢漏工作。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于聚變裝置的機(jī)械臂檢漏系統(tǒng)，其特征在于：所述真空室為全超導(dǎo)托卡馬克聚變裝置，用于聚變實(shí)驗(yàn)，16個(gè)大型“D”形超導(dǎo)縱場(chǎng)磁體產(chǎn)生縱場(chǎng)強(qiáng)度BT＝3.5T；12個(gè)大型極向場(chǎng)超導(dǎo)磁體提供磁通變化ΔФ≥10伏秒；通過(guò)這些極向場(chǎng)超導(dǎo)磁體，將能產(chǎn)生大于或等于100萬(wàn)安培的等離子體電流；持續(xù)時(shí)間達(dá)到1000秒，在高功率加熱下溫度超過(guò)一億度。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于聚變裝置的機(jī)械臂檢漏系統(tǒng)，其特征在于：所述聚變裝置連接有真空管道，所述氦質(zhì)譜檢漏儀安裝于真空管道上；真空管道和閥門(mén)用于真空室獲得超高真空環(huán)境氣體的傳輸管道，通過(guò)其進(jìn)行氣體釋放。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于聚變裝置的機(jī)械臂檢漏系統(tǒng)，其特征在于：所述四極質(zhì)譜計(jì)對(duì)真空室和真空管道的氣體成分及其分壓實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，了解真空室和真空管道的真空狀態(tài)，判斷是否發(fā)生泄漏。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的一種用于聚變裝置的機(jī)械臂檢漏系統(tǒng)的檢漏方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、首先在聚變裝置運(yùn)行時(shí)，通過(guò)控制系統(tǒng)控制各子系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)；

步驟2、通過(guò)四極質(zhì)譜計(jì)對(duì)真空室和真空管道的氣體成分及其分壓實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將采集到信息發(fā)送給信號(hào)處理系統(tǒng)，觀察是否出現(xiàn)氣體壓強(qiáng)大范圍變化及氣體成分進(jìn)行泄漏判斷；

步驟3、當(dāng)聚變裝置發(fā)生泄漏時(shí)，通過(guò)信號(hào)處理系統(tǒng)分析，若泄漏發(fā)生在外部空氣泄漏，控制六自由度機(jī)械臂進(jìn)行遠(yuǎn)程檢漏；

步驟4、控制六自由度機(jī)械臂，利用六自由度機(jī)械臂的影像系統(tǒng)，對(duì)當(dāng)前六自由度機(jī)械臂可移動(dòng)范圍內(nèi)的法蘭、焊縫或真空管道進(jìn)行定點(diǎn)泄漏檢測(cè)，控制六自由度機(jī)械臂上的電控閥門(mén)對(duì)泄漏范圍進(jìn)行氦氣噴吹；

步驟5、噴吹預(yù)定時(shí)間后，利用氦質(zhì)譜檢漏儀指示出被檢測(cè)位置是否存在泄漏及漏孔的漏率，若出現(xiàn)泄漏，氦質(zhì)譜檢漏儀中氦曲線上升，漏率值增大；

步驟6、檢漏過(guò)程中監(jiān)測(cè)的質(zhì)譜數(shù)據(jù)也會(huì)被送到信號(hào)處理系統(tǒng)進(jìn)行分析處理，評(píng)估泄漏情況以及泄漏對(duì)裝置運(yùn)行的危險(xiǎn)性，并給出應(yīng)急的解決方案，指導(dǎo)工作人員對(duì)漏點(diǎn)進(jìn)行可靠的處理。