泄漏檢測技術在生產應用中問題的探討
2013-08-12
傳統的泄漏檢測方法是將待測物品充入水或其它介質，通過觀察，測量在特定時間內充入介質的減少量(如通過檢測液面的降低等)來實現的，這是一種直接的測量方式。基于這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(通常為壓縮空氣)，而后置水中觀察，以被測物品周圍是否產生氣泡作為是否泄漏的標準。
隨著技術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確的、數量上的標準，特別是對一些需測量微小泄漏的場合。
泄漏檢查儀的出現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，測量結果也更為可靠。在采用泄漏檢查儀的基礎上，再輔以上、下料機構、自動密封裝置及電氣控測量過程如下：
充氣：充氣閥開啟，向待測件內充入規定壓力的氣體；
穩定：充氣閥關閉，經過一定時間后使得充入氣體達到一個測量所必須的穩定狀態。壓力傳感器將穩定階段結束(測量階段開始)前的壓力值設定為一個測量的零點；
測量：在規定的測量時間內，檢測系統檢出壓力的變化值ΔP，與設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：測量結束后將測試件內部氣體排入大氣中。
典型的測量壓力-時間之間關系如圖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定壓力Pt的試驗氣體，達到設定壓力Pt后，充氣閥關閉，進入穩定階段，穩定階段結束后，待測工件及參考件之間的平衡閥關閉，若測試件處存在泄漏則有壓縮空氣經層流管至被測工件。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測量壓力作為測試零點，只是記錄壓力與系統壓力的偏移值，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，而與測試時的測量壓力無關。舉例來說：1/1000的飄移量對測試壓力1bar系統而言，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，測量系統也就比較簡單，相應造價也就可以降低。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，則相應的壓力降低的速度就降低，因而測量時間需要相應增加。在一些特定的條件下，若不設法減少測量容積，則可能無法達到測量需要的靈敏度。
當充氣時，壓縮空氣由受壓狀態進入一個密閉容器后，將引起一系列的熱力學—動力學變化，即當一定體積的壓縮空氣迅速移至一密閉容器后，其壓力會發生降低，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，影響測量結果的準確性。
這種“沖氣效應”受充氣壓力、測試容積及測試件材料影響。當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定時間來消除這種影響。穩定時間需要多長要根據具體測量對象來確定。例如，對一個內腔容積為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，穩定時間大約需要30s。
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