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泄漏檢測(cè)技術(shù)在生產(chǎn)應(yīng)用中問(wèn)題的探討
2013-08-12
傳統(tǒng)的泄漏檢測(cè)方法是將待測(cè)物品充入水或其它介質(zhì)，通過(guò)觀察，測(cè)量在特定時(shí)間內(nèi)充入介質(zhì)的減少量(如通過(guò)檢測(cè)液面的降低等)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這是一種直接的測(cè)量方式。基于這種方法又派生出另一種方法，即將待測(cè)物品充入一定壓力的氣體介質(zhì)(通常為壓縮空氣)，而后置水中觀察，以被測(cè)物品周圍是否產(chǎn)生氣泡作為是否泄漏的標(biāo)準(zhǔn)。
隨著技術(shù)的進(jìn)步及檢測(cè)方法的改善，所謂“絕對(duì)不漏”或“無(wú)泄漏”只是一個(gè)數(shù)量上的概念，這一觀念，已被人們所接受。判別一個(gè)測(cè)量物品漏或者不漏需要一個(gè)更為準(zhǔn)確的、數(shù)量上的標(biāo)準(zhǔn)，特別是對(duì)一些需測(cè)量微小泄漏的場(chǎng)合。
泄漏檢查儀的出現(xiàn)為以上問(wèn)題提供了一個(gè)較好的解決辦法，它使得泄漏檢測(cè)過(guò)程更加便捷，測(cè)量結(jié)果也更為可靠。在采用泄漏檢查儀的基礎(chǔ)上，再輔以上、下料機(jī)構(gòu)、自動(dòng)密封裝置及電氣控測(cè)量過(guò)程如下：
充氣：充氣閥開(kāi)啟，向待測(cè)件內(nèi)充入規(guī)定壓力的氣體；
穩(wěn)定：充氣閥關(guān)閉，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后使得充入氣體達(dá)到一個(gè)測(cè)量所必須的穩(wěn)定狀態(tài)。壓力傳感器將穩(wěn)定階段結(jié)束(測(cè)量階段開(kāi)始)前的壓力值設(shè)定為一個(gè)測(cè)量的零點(diǎn)；
測(cè)量：在規(guī)定的測(cè)量時(shí)間內(nèi)，檢測(cè)系統(tǒng)檢出壓力的變化值ΔP，與設(shè)定的壓力變化極限值進(jìn)行比較，從而做出合格或不合格的判定；
排氣：測(cè)量結(jié)束后將測(cè)試件內(nèi)部氣體排入大氣中。
典型的測(cè)量壓力-時(shí)間之間關(guān)系如圖2所示。
圖2測(cè)量壓力-時(shí)間曲線
2.2壓差法測(cè)量
壓差法測(cè)量原理見(jiàn)圖3。壓差法測(cè)量過(guò)程與絕對(duì)壓力法相似，與絕對(duì)壓力法不同之處在于壓差法采用一個(gè)參考件加入測(cè)量系統(tǒng)中，用壓差傳感器記錄測(cè)量階段測(cè)量件與參考件之間的壓力變化值ΔP。
圖3壓差法測(cè)量原理圖
壓差法與絕對(duì)壓力法類似，都是通過(guò)測(cè)量壓力變化值間接地測(cè)量泄漏率值。
2.3層流管（Laminar orifice)的流量式檢測(cè)法
采用層流管的檢測(cè)系統(tǒng)有如圖4所示部分組成。測(cè)試時(shí)首先向待測(cè)工件及參考件充入規(guī)定壓力Pt的試驗(yàn)氣體，達(dá)到設(shè)定壓力Pt后，充氣閥關(guān)閉，進(jìn)入穩(wěn)定階段，穩(wěn)定階段結(jié)束后，待測(cè)工件及參考件之間的平衡閥關(guān)閉，若測(cè)試件處存在泄漏則有壓縮空氣經(jīng)層流管至被測(cè)工件。這種測(cè)量方法屬于直接對(duì)泄漏流量進(jìn)行檢測(cè)。
圖4層流管檢測(cè)系統(tǒng)圖
3泄漏檢測(cè)方法的選擇
先對(duì)絕對(duì)壓力法與壓差法進(jìn)行比較。一般而言，對(duì)一個(gè)壓力傳感器來(lái)講，其所能達(dá)到的分辨率為1/5000；對(duì)于一個(gè)5bar的傳感器而言即為10Pa，而對(duì)于一個(gè)0.5bar的傳感器而言，即為1Pa。由于壓差式測(cè)量的傳感器只需測(cè)量系統(tǒng)壓力相對(duì)于測(cè)量壓力的改變值，因而傳感器的量程可大大縮小。再者，由于壓差法是將系統(tǒng)測(cè)量壓力作為測(cè)試零點(diǎn)，只是記錄壓力與系統(tǒng)壓力的偏移值，因而諸如零點(diǎn)飄移，溫度飄移的影響只與壓差傳感器的測(cè)量范圍有關(guān)，而與測(cè)試時(shí)的測(cè)量壓力無(wú)關(guān)。舉例來(lái)說(shuō)：1/1000的飄移量對(duì)測(cè)試壓力1bar系統(tǒng)而言，其值為100Pa；相反采用壓差法測(cè)量1/1000的飄移對(duì)于2000Pa量程的傳感器而言，其值為2Pa。
由此可見(jiàn)，如果從測(cè)量精度上講，壓差法測(cè)量精度要高于絕對(duì)壓力法。但在實(shí)際生產(chǎn)條件中，一般而言，絕對(duì)壓力法的測(cè)量精度已能滿足測(cè)量要求，且由于采用絕對(duì)壓力法不需參考件，測(cè)量系統(tǒng)也就比較簡(jiǎn)單，相應(yīng)造價(jià)也就可以降低。至于對(duì)于大泄漏量的情況，則推薦使用流量法進(jìn)行測(cè)試。
4影響泄漏檢測(cè)精度的因素
4.1檢測(cè)容積的影響
對(duì)于一個(gè)特定的泄漏率值而言，若檢測(cè)容積增大，則相應(yīng)的壓力降低的速度就降低，因而測(cè)量時(shí)間需要相應(yīng)增加。在一些特定的條件下，若不設(shè)法減少測(cè)量容積，則可能無(wú)法達(dá)到測(cè)量需要的靈敏度。
當(dāng)充氣時(shí)，壓縮空氣由受壓狀態(tài)進(jìn)入一個(gè)密閉容器后，將引起一系列的熱力學(xué)—動(dòng)力學(xué)變化，即當(dāng)一定體積的壓縮空氣迅速移至一密閉容器后，其壓力會(huì)發(fā)生降低，若此時(shí)進(jìn)行測(cè)量，則這種壓力的變化會(huì)被視作一個(gè)由泄漏所引起的壓力變化，影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
這種“沖氣效應(yīng)”受充氣壓力、測(cè)試容積及測(cè)試件材料影響。當(dāng)充氣壓力或測(cè)試容積增加時(shí)，這種充氣引起的壓力降低會(huì)隨之變得明顯。
解決這個(gè)問(wèn)題的辦法之一是在充氣與測(cè)量之間增加一段穩(wěn)定時(shí)間來(lái)消除這種影響。穩(wěn)定時(shí)間需要多長(zhǎng)要根據(jù)具體測(cè)量對(duì)象來(lái)確定。例如，對(duì)一個(gè)內(nèi)腔容積為1000cc、充氣壓力為3bar的鑄鐵測(cè)試對(duì)象的測(cè)試表明，要完全消除這種效應(yīng)，穩(wěn)定時(shí)間大約需要30s。
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