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泄漏檢測技術(shù)在生產(chǎn)應(yīng)用中問題的探討
2013-08-12
傳統(tǒng)的泄漏檢測方法是將待測物品充入水或其它介質(zhì)，通過觀察，測量在特定時間內(nèi)充入介質(zhì)的減少量(如通過檢測液面的降低等)來實現(xiàn)的，這是一種直接的測量方式?；谶@種方法又派生出另一種方法，即將待測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)的進步及檢測方法的改善，所謂“絕對不漏”或“無泄漏”只是一個數(shù)量上的概念，這一觀念，已被人們所接受。判別一個測量物品漏或者不漏需要一個更為準(zhǔn)確的、數(shù)量上的標(biāo)準(zhǔn)，特別是對一些需測量微小泄漏的場合。
泄漏檢查儀的出現(xiàn)為以上問題提供了一個較好的解決辦法，它使得泄漏檢測過程更加便捷，測量結(jié)果也更為可靠。在采用泄漏檢查儀的基礎(chǔ)上，再輔以上、下料機構(gòu)、自動密封裝置及電氣控測量過程如下：
充氣：充氣閥開啟，向待測件內(nèi)充入規(guī)定壓力的氣體；
穩(wěn)定：充氣閥關(guān)閉，經(jīng)過一定時間后使得充入氣體達到一個測量所必須的穩(wěn)定狀態(tài)。壓力傳感器將穩(wěn)定階段結(jié)束(測量階段開始)前的壓力值設(shè)定為一個測量的零點；
測量：在規(guī)定的測量時間內(nèi)，檢測系統(tǒng)檢出壓力的變化值ΔP，與設(shè)定的壓力變化極限值進行比較，從而做出合格或不合格的判定；
排氣：測量結(jié)束后將測試件內(nèi)部氣體排入大氣中。
典型的測量壓力-時間之間關(guān)系如圖2所示。
圖2測量壓力-時間曲線
2.2壓差法測量
壓差法測量原理見圖3。壓差法測量過程與絕對壓力法相似，與絕對壓力法不同之處在于壓差法采用一個參考件加入測量系統(tǒng)中，用壓差傳感器記錄測量階段測量件與參考件之間的壓力變化值ΔP。
圖3壓差法測量原理圖
壓差法與絕對壓力法類似，都是通過測量壓力變化值間接地測量泄漏率值。
2.3層流管（Laminar orifice)的流量式檢測法
采用層流管的檢測系統(tǒng)有如圖4所示部分組成。測試時首先向待測工件及參考件充入規(guī)定壓力Pt的試驗氣體，達到設(shè)定壓力Pt后，充氣閥關(guān)閉，進入穩(wěn)定階段，穩(wěn)定階段結(jié)束后，待測工件及參考件之間的平衡閥關(guān)閉，若測試件處存在泄漏則有壓縮空氣經(jīng)層流管至被測工件。這種測量方法屬于直接對泄漏流量進行檢測。
圖4層流管檢測系統(tǒng)圖
3泄漏檢測方法的選擇
先對絕對壓力法與壓差法進行比較。一般而言，對一個壓力傳感器來講，其所能達到的分辨率為1/5000；對于一個5bar的傳感器而言即為10Pa，而對于一個0.5bar的傳感器而言，即為1Pa。由于壓差式測量的傳感器只需測量系統(tǒng)壓力相對于測量壓力的改變值，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)測量壓力作為測試零點，只是記錄壓力與系統(tǒng)壓力的偏移值，因而諸如零點飄移，溫度飄移的影響只與壓差傳感器的測量范圍有關(guān)，而與測試時的測量壓力無關(guān)。舉例來說：1/1000的飄移量對測試壓力1bar系統(tǒng)而言，其值為100Pa；相反采用壓差法測量1/1000的飄移對于2000Pa量程的傳感器而言，其值為2Pa。
由此可見，如果從測量精度上講，壓差法測量精度要高于絕對壓力法。但在實際生產(chǎn)條件中，一般而言，絕對壓力法的測量精度已能滿足測量要求，且由于采用絕對壓力法不需參考件，測量系統(tǒng)也就比較簡單，相應(yīng)造價也就可以降低。至于對于大泄漏量的情況，則推薦使用流量法進行測試。
4影響泄漏檢測精度的因素
4.1檢測容積的影響
對于一個特定的泄漏率值而言，若檢測容積增大，則相應(yīng)的壓力降低的速度就降低，因而測量時間需要相應(yīng)增加。在一些特定的條件下，若不設(shè)法減少測量容積，則可能無法達到測量需要的靈敏度。
當(dāng)充氣時，壓縮空氣由受壓狀態(tài)進入一個密閉容器后，將引起一系列的熱力學(xué)—動力學(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，其壓力會發(fā)生降低，若此時進行測量，則這種壓力的變化會被視作一個由泄漏所引起的壓力變化，影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
這種“沖氣效應(yīng)”受充氣壓力、測試容積及測試件材料影響。當(dāng)充氣壓力或測試容積增加時，這種充氣引起的壓力降低會隨之變得明顯。
解決這個問題的辦法之一是在充氣與測量之間增加一段穩(wěn)定時間來消除這種影響。穩(wěn)定時間需要多長要根據(jù)具體測量對象來確定。例如，對一個內(nèi)腔容積為1000cc、充氣壓力為3bar的鑄鐵測試對象的測試表明，要完全消除這種效應(yīng)，穩(wěn)定時間大約需要30s。
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