【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电解槽密封连接系统，尤其涉及一种高温工况下电解槽密封连接系统泄漏率的预测方法。
技术介绍
1、电解槽的可靠性和安全性在很大程度上依赖于电解槽密封连接系统的密封效果，检验密封效果通常以泄漏率来表示。目前，对电解槽密封连接系统的泄漏率的计算是以电解槽密封连接系统中处于常温环境中的垫片来进行泄漏率计算的，上述方式并未考虑到高温问题，高温会导致垫片材质发生蜕变和老化，从而对垫片的整体结构产生蠕变和松弛，减弱了垫片的回弹能力和密封性能，因而在高温环境下垫片容易出现失效问题，导致无法可靠精准预测泄漏率，因而无法确保电解槽密封连接系统在高温环境下的安全性和能效。
技术实现思路
1、本专利技术所需解决的技术问题是：提供一种能可靠精准预测泄漏率的高温工况下电解槽密封连接系统泄漏率的预测方法。采用该方法有助于确保电解槽密封连接系统在高温环境下的安全性以及提高其能效。
2、传统认为电解槽密封连接系统的紧密性仅与垫片有关，并未考虑到高温环境下垫片的实际工况，实际上在高温环境下的垫片容易出现失效问题。为解决上述问题，本专利技术通过解析方法，综合考虑了垫片应力在预紧和工作条件下沿径向的分布规律，且结合了垫片的蠕变和非线性特性。
3、特别是，本专利技术关注了螺栓碟簧端压板连接的电解槽结构形式，考虑了操作工况下碟簧对于螺栓、垫片蠕变，以及端压板偏转、极板膨胀、螺栓拉伸变形所导致的系统松弛的补偿作用，从而有效降低高温工况下垫片残余应力下降造成的介质泄漏率。
4、本专
5、步骤一、测定参数：
6、对于有碟簧的电解槽密封连接系统，测定垫片、螺栓、端压板、碟簧、极板的尺寸参数以及材料特性参数；对于无碟簧的电解槽密封连接系统，测定垫片、螺栓、端压板、极板的尺寸参数以及材料特性参数。
7、步骤二、确定工作条件：操作温度和工作压力。
8、步骤三、计算及判断：
9、(1)建立电解槽连接系统的变形协调方程：
10、ξ＝δspring+n_tg*δug-δll-δuf–δuj。
11、(2)计算操作工况下垫片压缩量ur、操作工况下垫片残余应力σr：
12、具体为：
13、(a)设ur∈[0,1]，即ur_top＝1，ur_bot＝0；设初始残差值ξ’为999；设容差值θ为10-5；其中，ur_top是ur的上限值，ur_bot是ur的下限值；
14、(b)以ur初始值为0开始，依靠电解槽连接系统的变形协调方程计算残差值ξ，判断残差值ξ：
15、如若残差值ξ小于等于容差值θ，输出计算得到的垫片残余应力σr；
16、如若残差值ξ大于容差值θ，则让ur＝(ur_top+ur_bot)/2，继续计算残差值ξ，判断残差值ξ：如若残差值ξ大于o，则让当前ur取值作为ur_top的取值；如若残差值ξ小于等于o，则让当前ur取值作为ur_bot的取值；
17、以当前ur取值，循环步骤(b)，直至残差值ξ小于等于容差值θ，输出计算得到的操作工况下垫片残余应力σr。
18、(3)计算修正后的修正电解槽泄漏率lr：
19、将步骤(2)中计算得到的操作工况下垫片残余应力σr的数值代入泄漏率经验公式：lr＝l*(ν1/ν2)/dg_out中。
20、(4)密封等级判断：
21、将步骤(3)中计算得到的修正后的修正电解槽泄漏率lr与泄漏率指标进行比较，确定安全性等级和相应的紧密度等级。
22、进一步地，前述的一种高温工况下电解槽密封连接系统泄漏率的预测方法，其中，建立电解槽连接系统的变形协调方程的具体步骤为：
23、(a)通过压缩回弹试验，得到垫片在不同温度，不同载荷，不同卸载载荷时的压缩回弹曲线，经拟合后，得到垫片在电解槽预紧工况和操作工况时的压缩-应力公式；
24、采用上述拟合得到的垫片在电解槽预紧工况和操作工况时的压缩-应力公式，或者使用垫片预紧工况的通用压缩应力经验公式(公式1)和垫片操作工况的通用压缩应力经验公式(公式2)；
25、(b)通过垫片蠕变试验，得到垫片在不同温度，不同载荷下随时间增加的应变值，经拟合后，得到垫片的蠕变公式；
26、采用上述拟合得到的垫片的蠕变公式，或者使用通用的垫片蠕变经验公式(公式3)；
27、(c)通过螺栓蠕变试验，得到螺栓在不同温度，不同应力下随时间增加的应变值，经拟合后，得到螺栓的蠕变公式；
28、采用上述拟合得到的螺栓的蠕变公式，或者使用通用的螺栓蠕变经验公式(公式4)；
29、(d)对于有碟簧的电解槽密封连接系统，通过碟簧的压缩回弹试验或仿真，得到指定碟簧尺寸时不同温度、不同载荷下碟簧的压缩、回弹数据，经拟合后，得到碟簧的压力位移公式；
30、采用上述拟合得到的碟簧的压力位移公式，或者使用碟簧预紧工况的通用载荷位移经验公式(公式5)和碟簧操作工况的通用载荷位移经验公式(公式6)；
31、对于无碟簧的电解槽密封连接系统，则跳过该步骤进入下一步骤(e)中；
32、(e)其中，
33、公式1:σl＝(σl/(ac-bc*t2))^(1/nc)；
34、公式2:σr＝(as+bs*(ur/ul)^(at+bt*t2))*σl；
35、公式3:up＝ul*(br+cr*t2)*log(t_gasket)；
36、公式4:ubc＝l0*(a1*(σb^b1)*(t_bolt^(1+m))+a2*(σb^b2)*t_bolt)；
37、公式5:w1/n＝0.179*u_spring*s0.42*ct1*
38、((h-1.03/s0.163)*(h0.629/s0.0216-1.17*u_spring/s0.163)+0.3)/β1.04*d21.26；
39、公式6:w2/n＝w1/n+0.455*(f-fk)*s2.98*ct2*
40、((h-1.3/s0.0698)*(h0.66/s0.143+1.15*(u_spring_r-u_spring)/s0.0303)+0.779)/β1.11*d21.92；
41、根据上述各步骤中的公式，建立电解槽连接系统的变形协调方程：
42、δspring+n_tg*δug-δll-δuf-δuj＝ξ。
43、本专利技术的有益效果是：采用上述方法可以可靠性评估，对泄漏率的准确预测，有助于确保电解槽密封连接系统在高温环境下的安全性，提高电解槽密封连接系统的能效及寿命。
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1.一种高温工况下电解槽密封连接系统泄漏率的预测方法，其特征在于：所述方法的具体步骤为：
2.根据权利要求1所述的一种高温工况下电解槽密封连接系统泄漏率的预测方法，其特征在于：步骤三中的第(3)步中，计算操作工况下压缩量Ur、操作工况下垫片残余应力σr的具体步骤为：
3.根据权利要求1或2所述的一种高温工况下电解槽密封连接系统泄漏率的预测方法，其特征在于：建立电解槽连接系统的变形协调方程的具体步骤为：
4.根据权利要求3所述的一种高温工况下电解槽密封连接系统泄漏率的预测方法，其特征在于：步骤(A)中，垫片预紧工况的通用压缩应力经验公式记为公式1，垫片操作工况的通用压缩应力经验公式记为公式2；步骤(B)中，通用的垫片蠕变经验公式记为公式3；步骤(C)中，通用的螺栓蠕变经验公式记为公式4；步骤(D)中，碟簧预紧工况的通用载荷位移经验公式记为公式5，碟簧操作工况的通用载荷位移经验公式记为公式6；
【技术特征摘要】
1.一种高温工况下电解槽密封连接系统泄漏率的预测方法，其特征在于：所述方法的具体步骤为：
2.根据权利要求1所述的一种高温工况下电解槽密封连接系统泄漏率的预测方法，其特征在于：步骤三中的第(3)步中，计算操作工况下压缩量ur、操作工况下垫片残余应力σr的具体步骤为：
3.根据权利要求1或2所述的一种高温工况下电解槽密封连接系统泄漏率的预测方法，其特征在于：建立电解槽连接系统的变形协调方程的具...
【专利技术属性】
技术研发人员：何春辉，金碧辉，王朝，朱自政，苏红艳，
申请(专利权)人：张家港氢云新能源研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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