[發明專利]一種用于聚變裝置的機械臂檢漏系統及方法

在審

• 申請號: 202211335872.4
• 申請日: 2022-10-28
• 公開（公告）號: CN115683480A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 袁嘯林;左桂忠;劉鵬;江明
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01M3/22
• 分類號: G01M3/22;G01M3/20;G21B1/25
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 金怡

本發明提供一種用于聚變裝置的機械臂檢漏系統及方法，通過四極質譜計實時檢測真空室和真空管道中氣體成分變化情況，信號處理系統接收質譜計傳輸的信號，進行泄漏判斷，若判斷真空室或真空管道發生外部空氣泄漏，利用機械臂進行檢漏，檢漏工作人員控制機械臂，通過機械臂影像系統定點檢測機械臂可移動范圍內的法蘭、焊縫和管道的外部空氣泄漏，通過影像系統實時觀察現場畫面，控制機械臂對泄漏的大致范圍進行定點氦氣噴吹，再利用氦質譜檢漏儀確定泄漏位置及漏率的大小。利用本發明來替代人工檢漏的方法，大大提高了檢漏效率，降低了核環境下工作人員的暴露風險，保證了檢漏工作人員的安全性。

技術領域

本發明屬于核聚變真空檢漏技術領域，具體涉及一種用于聚變裝置的機械臂檢漏系統及方法。

背景技術

隨著科學技術的進步，某些用途的真空裝置向大型化，高真空度的方向發展。在宇航模擬、國防科技、核電及高能物理等領域，許多真空容器容積在幾百至幾千立方米，真空度可達到高真空甚至超高真空。檢漏是真空獲得的一個重要步驟，對于危及人員安全的高危環境，或者結構復雜而不能停機的情況，無法按照目前常規做法逐個漏孔實施檢漏。在檢漏過程中同時控制檢漏儀及附屬噴槍，及時觀察漏率變化、數據分析以及反饋操作等，往往同時需要多個操作人員分工協作，大大降低了測量的效率和精度。

EAST裝置是我國自行設計研制的國際首個全超導托卡馬克裝置，EAST裝置的主機部分高11米，直徑8米，重400噸，由超高真空室、縱場線圈、極向場線圈、內外冷屏、外真空杜瓦、支撐系統等六大部件組成。其實驗運行需要有大規模低溫氦制冷、大型高功率脈沖電源及其回路、大型超導體測試、大型計算機控制和數據采集處理、兆瓦級低雜波電流驅動和射頻波加熱、大型超高真空、以及多種先進診斷測量等系統支撐。在聚變裝置真空室的制造、窗口設備安裝、及裝置實驗過程，由于真空室殼體材料的缺陷、窗口設備的安裝偏差、實驗中電磁力或等離子體破裂的影響會造成真空室本體及連接組件出現微小漏氣點，這直接會影響聚變裝置正常的等離子體放電實驗，造成聚變裝置停止運行。如果漏氣點不斷增大，將會對聚變裝置周圍的真空設備及診斷設備造成物理性破壞。因而發展與運用有效的真空檢漏系統與檢漏方法是當前托卡馬克等離子體工程研究的重點之一。

為保證未來聚變反應裝置要保證長時間安全地運行，需要提供一種適用于核聚變反應裝置的真空氦檢漏工具及方法，以解決現有技術存在的不足。

發明內容

針對現有技術中存在的上述不足之處，本發明提供一種用于聚變裝置的機械臂檢漏系統及方法，用以解決現有檢漏方法無法滿足未來核聚變裝置泄漏檢測的新需求。本發明應用于聚變裝置運行過程中真空泄漏的檢測與精準定位：通過四極質譜計實時檢測真空室和真空管道中氣體成分變化情況，信號處理系統接收質譜計傳輸的信號，進行泄漏判斷，若判斷真空室或真空管道發生外部空氣泄漏，利用機械臂進行檢漏，檢漏工作人員控制機械臂，通過機械臂影像系統定點檢測機械臂可移動范圍內的法蘭、焊縫和管道的外部空氣泄漏，通過影像系統實時觀察現場畫面，控制機械臂對泄漏的大致范圍進行定點氦氣噴吹，再利用氦質譜檢漏儀確定泄漏位置及漏率的大小。利用本發明來替代人工檢漏的方法，大大提高了檢漏效率，降低了核環境下工作人員的暴露風險，保證了檢漏工作人員的安全性。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種用于聚變裝置的機械臂檢漏系統，包括控制系統、信號處理系統、真空輔助系統、四極質譜計、氦質譜檢漏儀及六自由度機械臂；所述控制系統通過有線方式連接信號處理系統、真空輔助系統、四極質譜計、氦質譜檢漏儀及六自由度機械臂；

所述六自由度機械臂具有影像系統和氦氣噴吹系統；影像系統中的2D相機安裝在機械臂前端，用于法蘭、焊縫或管道泄漏的位置定位；所述氦氣噴吹系統包括噴吹管道、電控閥門和氦氣瓶；氦氣瓶為檢漏提供氦氣；電控閥門一端與噴吹管道連接安裝于機械臂上，另一端與氦氣輸送管道連接并遠程控制氦氣噴吹流量的大小；