مع التطور القوي لصناعة السيارات المحلية ، فإن الدولة وصناعة التبريد لديها متطلبات صارمة بشأن التسرب السنوي للمكثفات والمبخرات لمكيفات هواء السيارات. تتميز طريقة الكشف عن المياه التقليدية بدقة منخفضة ومعدل خطأ مرتفع ، والتي لم تعد قادرة على تلبية متطلبات معايير الكشف عن تكييف هواء السيارات الحديثة. تتميز طريقة اكتشاف تسرب مطياف كتلة الهليوم بمزايا الدقة العالية في الكشف عن التسرب ، وانخفاض معدل سوء التقدير ، وحماية البيئة والنظافة ، وهي مهتمة على نطاق واسع ومعترف بها من قبل الصناعة ، ولديها اتجاه لاستبدال اكتشاف المياه تدريجياً. شركة Beijing Zhongke Scientific Instrument Co. ، Ltd. هي شركة مصنعة تعمل في مجال البحث والتطوير وإنتاج مطياف كتلة الهيليوم في الصين. من أجل تلبية متطلبات الاختبار لمكيفات هواء السيارات الحديثة ، فقد طورت وأنتجت بشكل مستقل نظام الكشف عن تسرب الهليوم واستعادته للفراغ الغرفة ، والتي تستخدم على نطاق واسع في العديد من الشركات المصنعة المحلية للجهازين. تقدم هذه الورقة بإيجاز مبدأ تصميم النظام وتطبيقه في تكييف هواء السيارات.
- تحليل طريقتين لكشف التسرب: كشف المياه وكشف الهيليوم
في الوقت الحالي ، هناك طريقتان لاكتشاف التسرب: كشف المياه واكتشاف الهيليوم. الطرق الرئيسية لاكتشاف التسرب لمكيفين هواء في الصين هي: سيتم تحليل مزايا وعيوب طريقتين لاكتشاف التسرب أدناه.
1.1 كشف وتحليل طريقة الفقاعة التقليدية
يعد اكتشاف تسرب الفقاعات طريقة للكشف عن التسرب الخشن مع متطلبات دقة كشف منخفضة. يتم ملء الفراغ المراد اختباره بهواء مضغوط جاف أو نيتروجين تحت ضغط معين ، ثم وضعه في الماء لملاحظة ما إذا كانت هناك فقاعات تتسرب من قطعة العمل المراد اختبارها. إذا كان هناك فقاعات ، فهذا يشير إلى التسرب ، ويوضح مكان التسرب. بشكل عام ، من الضروري فقط تحديد ما إذا كانت قطعة العمل المراد اختبارها تتسرب أم لا ، بدلاً من التحديد الكمي. لكن هذا لا يعني أن اكتشاف تسرب الفقاعة لا يمكن تحديده كمياً. في بعض الحالات ، يمكن أن يكون اكتشاف تسرب الفقاعات كميًا أيضًا. يرتبط معدل تسرب الفقاعات المكتشفة بقطر الفقاعة ومعدل تكوين الفقاعات ونوع التضخم.
لذلك ، لاكتشاف التسرب لمكيفين هواء ، فإن طريقة الكشف عن المياه لها حساسية منخفضة. تتأثر بالعوامل البشرية ، فإن معدل المفقودين وسوء التقدير سيزداد بشكل كبير. بالإضافة إلى ذلك ، بعد فحص الماء لقطعة العمل ، يوجد ماء على السطح الخارجي ، والذي يحتاج إلى معالجة التجفيف. هذا يستهلك المزيد من القوة واليد العاملة. ومع ذلك ، فإن طريقة الكشف عن المياه لها أيضًا مزايا التشغيل البسيط والبديهي ، ويمكنها العثور على موقع نقطة التسرب.
1.2 تحليل طرق كشف تسرب مطياف الهيليوم الكتلي
يعد اكتشاف التسرب بمطياف كتلة الهيليوم طريقة مثالية لتحديد الموقع السريع والكشف الكمي للتسريبات في الحاويات المختلفة التي يجب إغلاقها باستخدام الهيليوم كغاز استكشاف.
تتميز طريقة الكشف عن تسرب مطياف كتلة الهليوم بمزايا: الهيليوم غاز خامل ، لا تلوث للغلاف الجوي ، وآمن للاستخدام ؛ تحتوي ذرة الهليوم على كتلة صغيرة ولزوجة منخفضة ومن السهل اختراق التسرب المحتمل. محتوى الهيليوم في الغلاف الجوي صغير (5 جزء في المليون) ، لذلك لا يمكن إزعاجه بسهولة. كاشف تسرب مطياف كتلة الهليوم لديه حساسية عالية وسرعة عالية ونطاق تطبيق واسع.
في الوقت الحاضر ، يمكن أن يصل الحد الأدنى للمعدل القابل للاكتشاف لكاشف تسرب مطياف كتلة الهيليوم المنتج في الصين إلى 5.0 × 10-13 باسكال · م 3 / ثانية。 في الوقت الحاضر ، الفراغ تستخدم طريقة الغرفة على نطاق واسع للكشف عن تسرب اثنين من مكيفات الهواء في الداخل والخارج.
二 、 متطلبات الاختبار لوحدتين من مكيفات هواء السيارات
2.1 حالة العمل الفعلية لاثنين من مكيفات الهواء
1 ، وسيط العمل لاثنين من مكيفات الهواء ؛ يتم استخدام الفريون أو الهيدروكربونات كمبردات في مكيفات هواء السيارات ، و R134a مشهور حاليًا كمبرد لمكيفات هواء السيارات.
نطاق الضغط 2 、: أقصى نطاق عمل لاثنين من مكيفات الهواء بمواصفات مختلفة هو 2.0 ~ 3.5MPa ، وضغط العمل العادي هو 0.8 ~ 2.0MPa. ملاحظة: باستثناء الظروف الخاصة.
3 、 متطلبات الشد: بالنسبة لمنتجي الوحدة ، يتم شحن غاز التبريد R134a بضغط معين ، ويكون التسرب أقل من 2 جم / سنة.
4 ، متطلبات مقاومة الضغط: ضغط المنتج على ضغط الاختبار ، والحفاظ على الضغط لفترة من الوقت ، وتقليله إلى الضغط العادي. لا يوجد تسرب أو تشوه غير طبيعي بعد الفحص.
2.2 المتطلبات الأساسية لاكتشاف تسرب الهيليوم لمكيفين هواء
1- متطلبات اختبار تحمل الضغط: بشكل عام ، سيتم تعبئة الجهازين بالنيتروجين عالي النقاء أو الهواء المضغوط الجاف عند ضغط معين (لا يزيد بشكل عام عن 3.5 ميجا باسكال) قبل اكتشاف تسرب الهيليوم ، وستكون قطعة العمل عرضة لتحمل الضغط امتحان. إذا لم يكن هناك تشوه واضح وتسرب كبير ، فسيتم تنفيذ عملية الكشف عن الهيليوم.
2- متطلبات دقة الكشف عن الهيليوم: نظرًا لأن الشركات المصنعة المختلفة لديها متطلبات مختلفة للكشف عن المنتجات ، فإنها تتبع بشكل عام معايير الصناعة أو تكون أعلى قليلاً من معايير الصناعة. بشكل عام ، لن يتجاوز معيار الكشف "لكاشفين" 1 جرام / سنة.
3- متطلبات الكشف عن الهيليوم: وفقًا للمسح ، سيكون الناتج السنوي للمصنعين العامين للجهازين أكثر من 100000. لتحقيق اكتشاف الهيليوم لجميع المنتجات ، كلما كانت سرعة اكتشاف الهيليوم أسرع ، كان ذلك أفضل. يتميز نظام الكشف عن الهيليوم الذي تنتجه شركة Zhongke Kemei بقدرة اكتشاف تسرب تبلغ 40 ثانية لكل مكثف و 20 ثانية لكل مبخر ؛
4- متطلبات استعادة الهيليوم: يستخدم نظام الكشف عن تسرب الهيليوم الهيليوم كغاز تتبع. لأن الهيليوم باهظ الثمن ، إذا تم تفريغه مباشرة ، فإنه سيؤدي حتما إلى زيادة كبيرة في تكاليف الكشف. لذلك ، تتطلب معظم الشركات المصنعة الهيليوم لإعادة التدوير ، أي إعادة التدوير. نظام الكشف عن الهيليوم ، يمكن أن يصل معدل استرداد الهيليوم إلى أكثر من 95%.
三 、مبدأ العمل وتكوين نظام الكشف عن تسرب الهليوم واسترداده لغرفة الفراغ
3.1 المبدأ الأساسي لـ نظام الكشف عن تسرب الهليوم واستعادته في غرفة التفريغ
يتم استخدام طريقة الضغط الخلفي للكشف عن معدل التسرب لقطعة الشغل المختبرة ، ويتم إعادة تدوير الهيليوم. أولاً ، ضع قطعة العمل التي تم فحصها في غرفة التفريغ ، واملأها بالنيتروجين عند ضغط معين ، وقم بإجراء اختبار تحمل الجهد. تحديد ما إذا كان هناك تسرب كبير عن طريق الضغط على الضغط لتحديد انخفاض الضغط ؛ ثم يتم تفريغ قطعة العمل المختبرة وتعبئتها بالهيليوم عند ضغط معين. حجرة التفريغ متصلة بمنفذ كشف التسرب الخاص بكاشف التسرب. في حالة تسرب قطعة العمل المختبرة ، يمكن قياس الهيليوم المتسرب إلى غرفة التفريغ بواسطة كاشف التسرب. يتصل بقطعة العمل المراد اختبارها جهاز استرداد شحن الهواء ، والذي يحقق تعبئة الهليوم واستعادته قبل وبعد اكتشاف التسرب.
من أجل تلبية الوتيرة السريعة لاكتشاف المواقع الصناعية ، استخدم الموارد بشكل كامل ووفر تكاليف تصنيع المعدات. يعتمد النظام على تصميم المحطة المزدوجة. يظهر الرسم التخطيطي للنظام في الشكل 1. تشترك المحطتان في مجموعة من وحدة الضخ الخشنة ، ووحدة الضخ الدقيقة ، وكاشف التسرب ، ووحدة اختبار تحمل الجهد ، ووحدة إخلاء قطعة العمل ، ووحدة تعبئة واسترداد الهيليوم. يمكن للمحطتين تنفيذ تدفقات عملية مختلفة بالتناوب. على سبيل المثال ، عندما تقوم إحدى المحطات باكتشاف التسرب ، يمكن للمحطة الأخرى تنفيذ عمليات الإخلاء واكتشاف التسرب وخطوات أخرى. وفقًا لهذا المبدأ ، نصمم نظامًا مزدوجًا لاكتشاف تسرب الهيليوم.
3.2 تكوين نظام كشف تسرب الهليوم ثنائي المحطة
(1) وحدة الضخ الخشنة: بشكل عام ، تُستخدم مضخة دوارة دوارة أو مضخة صمام منزلق للضخ الخام للحصول على فراغ من جو واحد إلى كيلوباسكال والاستعداد للضخ الناعم اللاحق.
（2） وحدة الضخ الدقيقة: تُستخدم مضخة الجذور عمومًا كفراغ ضخ دقيق للحصول على الفراغ المطلوب لاكتشاف التسرب ، والذي يكون عمومًا حوالي 5 باسكال
كاشف التسرب: هو المكون الأساسي لنظام كشف التسرب. عندما يقوم كاشف التسرب بالكشف عن التسرب ، فإنه يعطي مقدار التسرب من قطعة العمل ، ويحكم ما إذا كانت قطعة العمل مؤهلة ، ويخرج إشارات التحكم.
وحدة اختبار تحمل الجهد: تختبر أداء تحمل الجهد لقطع العمل عن طريق ملء قطعة العمل بغاز الضغط العالي. من ناحية أخرى ، من خلال عملية الموازنة والحفاظ على الضغط ، توجد مستشعرات لاستشعار فرق الضغط ، ويحدد نظام التحكم ما إذا كان هناك تسرب كبير من خلال الحساب والتحليل.
وحدة إخلاء الشغل: من أجل ضمان نقاء الهيليوم في عملية دوران الهيليوم ، قم بإخراج الهواء من قطعة العمل قبل ملئه بالهيليوم.
وحدة تعبئة واسترداد الهيليوم: عملية تعبئة الهيليوم هي: بعد إخلاء قطعة العمل المختبرة ، افتح V1 ، وأغلق V1 بعد ملء قطعة العمل بالهيليوم إلى الضغط المحدد. بعد اكتشاف التسرب ، يتم فتح V2 ، ويتدفق الهيليوم الموجود في قطعة العمل تلقائيًا إلى خزان الاسترداد. ثم يتم إغلاق V2 وفتح V3 ، ويتم ضخ الهيليوم المتبقي في قطعة العمل بواسطة المضخة الميكانيكية وإرسالها إلى خزان الاسترداد. في نفس الوقت ، يقوم الضاغط الرئيسي بضغط الهيليوم الموجود في خزان الاسترداد إلى خزان تخزين الغاز. نظرًا لأنه سيتم فقد الهيليوم أثناء الاختبار ، عندما يكون الضغط في خزان الغاز أقل من القيمة المحددة ، يجب فتح V6 لتكملة الهيليوم للحفاظ على ضغط وتركيز كافيين للهيليوم في خزان الغاز.
四 、 التكنولوجيا الرئيسية لتصميم نظام الكشف عن تسرب الهيليوم واسترداده لخزان التفريغ
（1） بادئ ذي بدء ، من الضروري التأكد من أن الصندوق عرضة للتشوه غير المرن أثناء عملية ضخ الفراغ ، مما يتسبب في تشقق الصندوق. ثانيًا ، لضمان إحكام جيد للهواء ، يتم تشكيل غرفة التفريغ عمومًا عن طريق اللحام. وفقًا لمتطلبات نظام التفريغ ، فإن خط اللحام خالي من ثقوب الهواء وعلامات الاتصال ، والسطح أملس. بعد اللحام ، يتم صقل سطح خط اللحام وصقله أخيرًا مع لوحة الصندوق. السطح الداخلي للغرفة المعالجة بهذه الطريقة أملس ونظيف ، ويوجد غاز أقل على السطح. ثالثًا ، يمكن فتح باب غرفة التفريغ وإغلاقه بحرية دون خدش حلقة ختم الصندوق. من أجل تحسين عمر خدمة حلقة ختم الصندوق ، يجب أن يحاول التصميم جعل حلقة الختم تتحمل القوة في الاتجاه العمودي على وجه حافة الصندوق ، ومحاولة تجنب القوة المائلة.
（2） تصميم خط أنابيب الفراغ: في تصميم خط الأنابيب الفراغي ، ضع في اعتبارك أولاً أن دليل تدفق خط الأنابيب يجب أن يتطابق مع سرعة ضخ مضخة التفريغ لتجنب ظاهرة سحب الحصان للعربة.
- تصميم نظام كشف التسرب: أولاً ، يجب أن يكون للنظام وظيفة الكشف عن التسريبات الكبيرة والمتوسطة والمتناهية الصغر. بمجرد حدوث تسرب كبير في النظام ، يجب أن يتوقف فورًا عن اكتشاف التسرب ويعطي إنذارًا لمنع استمرار عملية اكتشاف الهيليوم بعد حدوث تسرب كبير ، مما يتسبب في تراكم كمية كبيرة من الهيليوم في النظام ولا يمكن إزالته ، وهو أيضًا المعروف باسم "التسمم بالهيليوم". ثانيًا ، في حالة حدوث تسرب كبير ، يجب اتخاذ تدابير تنظيف بالهيليوم لإزالة خلفية الهيليوم إلى أقصى حد.
تصميم تعبئة واسترداد الهيليوم: أولاً ، ضمان السلامة. نظرًا لوجود غاز عالي الضغط ، يجب أن يكون خزان الغاز مزودًا بصمام أمان وجهاز للكشف عن الضغط في الوقت المناسب لضمان سلامة وعاء الضغط. ثانيًا ، يجب أن يكون أنبوب الضغط مغلقًا جيدًا لمنع الهواء من الاختلاط بالنظام أثناء النفخ والتعافي ، مما يؤدي إلى انخفاض نقاء الهيليوم. ثالثًا ، يلزم وجود جهاز للكشف عن تركيز الهيليوم لضمان إضافة الهيليوم الطازج عندما يتعذر على ضغط الهيليوم ونقاوته تلبية المتطلبات. رابعًا ، يتم توفير فلتر الزيت لمنع بخار الزيت في مضخة تعزيز الهليوم ومضخة التفريغ من دخول خزان الغاز وتلويث النظام.
五 、 تجربة نظام الكشف عن تسرب الهيليوم في غرفة التفريغ في الكشف عن تسرب مفاعلين
5.1 تحديد عتبة الإنذار لمعدل تسرب المنتج الفعلي
عند اختبار جهازي تكييف ، من المهم جدًا ضبط نقطة خردة المنتج. إذا كانت متطلبات المؤشر عالية جدًا ، فسيكون عدد كبير من المنتجات غير مؤهل. إذا كانت المؤشرات منخفضة جدًا ، فلن يتم ضمان جودة المنتج. الخطوات التالية مطلوبة لتحديد نقطة الإنذار للمنتج بشكل صحيح:
（1 ، تحويل معدل تسرب المبرد إلى معدل تسرب الغاز
غالبًا ما يستخدم الغاز لتحل محل مادة التبريد للكشف عن التسرب في اثنين من مكيفات الهواء. لذلك ، من الضروري إجراء تحويل مكافئ بين معدل تسرب السائل ومعدل تسرب الغاز.
2.
أولاً ، يتم تحويل معدل تسرب سائل التبريد إلى معدل تسرب الغاز:
3. تحديد عامل التحويل للنظام
أثناء اكتشاف التسرب الفعلي ، نظرًا لتأثير المضخة المساعدة وعوامل أخرى ، لا يدخل كل الهيليوم إلى كاشف تسرب الهيليوم ، لذلك هناك درجة معينة من تحويل الهيليوم. وهذا يعني أن معدل التسرب الذي يشير إليه كاشف التسرب ليس معدل التسرب الفعلي لقطعة العمل. لتحديد عامل التحويل في النظام ، قم بتنفيذ الخطوات التالية.
اضبط الجهاز على أفضل حالة عمل ، ضع تسربًا قياسيًا بمعدل تسرب معروف (Q1) في صندوق الفراغ ، وافتح النظام ، ولاحظ معدل التسرب (Q2) الذي يشير إليه كاشف التسرب ، ثم تحويل النظام Q3 = Q1 / Q2.
（4 تحديد نقطة الإنذار للنظام
يمكن تحديد نقطة الإنذار لقطعة العمل وفقًا لمعدل تسرب الهيليوم المكافئ الذي تم الحصول عليه في (2) من هذا القسم وعامل تدفق تقسيم النظام الذي تم الحصول عليه في (3):
س = QHe / Q3。
5.2 معايرة نظام كشف تسرب الهليوم
بعد استخدام نظام اكتشاف تسرب الهليوم لفترة من الوقت ، قد ينجرف كاشف التسرب بسبب العوامل البيئية وعوامل أخرى. لذلك ، يجب معايرة النظام بانتظام. تنقسم معايرة النظام إلى معايرة داخلية ومعايرة خارجية.
（1 المعايرة الداخلية
تشير المعايرة الداخلية إلى معايرة كاشف التسرب نفسه. لإجراء معايرة داخلية ، قم بإعداد تسريب قياسي بمعدل تسرب معروف لمعايرة كاشف التسرب. نظرًا لطرق المعايرة المختلفة لكل نوع من أنواع أجهزة الكشف عن التسرب ، لن تتناول هذه المقالة بالتفصيل بسبب محدودية المساحة. الجدير بالذكر أن بعض أجهزة كشف التسريب بها تسريبات قياسية مدمجة. سينخفض معدل التسرب الخاص بالتسرب القياسي المدمج بعد فترة من الاستخدام. لذلك ، من الضروري إيجاد وحدة قياس خاصة لمعايرة التسرب الداخلي ، والتي عادة ما تتم معايرتها مرة واحدة في السنة.
（2） المعايرة الخارجية
تشير المعايرة الخارجية إلى معايرة نظام اكتشاف التسرب بالكامل. بعد استخدام النظام لفترة من الوقت ، قد يتغير عامل التحويل الخاص بالنظام. لذلك ، من الضروري معايرة النظام مع تسرب قياسي بانتظام لتحديد ما إذا كانت نسبة التحويل قد تغيرت. في حالة التغيير ، من الضروري ضبط نقطة الإنذار للنظام بشكل مناسب.
5.3 احتياطات أخرى
- عند استخدام نظام الكشف عن تسرب الهيليوم ، يأمل بعض المستخدمين أن يتمكن كل صندوق من اكتشاف قطع عمل متعددة في وقت واحد لتحسين كفاءة الكشف. هناك مخاطر محتملة في القيام بذلك. أولاً ، قد يكون هناك تأثير تراكمي ، أي أن معدل التسرب التراكمي لقطع العمل المتعددة قد يتجاوز نقطة الإنذار ، في حين أن قطعة العمل الفردية الفعلية مؤهلة ضمن النطاق المسموح به. ثانيًا ، بمجرد عدم الأهلية ، يلزم إعادة فحص واحدة ، والتي تستهلك ساعات عمل. أساس كل صندوق للكشف عن قطع عمل متعددة في وقت واحد هو أن معدل تأهيل قطع العمل أكثر من 90% وجودة قطع العمل جيدة.
（2） نظرًا لأن نظام الكشف عن تسرب الهيليوم هو نوع من أدوات الكشف الدقيقة ، فإنه يتطلب نسبيًا بيئة الاستخدام. أولاً ، يجب أن تكون قطعة العمل نظيفة وجافة. ثانيًا ، يجب ألا تكون درجة الحرارة المحيطة والرطوبة عالية جدًا.
（3） من أجل ضمان عمر الخدمة والتشغيل المستقر للنظام ، يحتاج النظام إلى صيانة دورية. على سبيل المثال ، استبدل زيت المضخة ، ونظف خط الأنابيب ، واستبدل الملحقات ، وما إلى ذلك. إذا لم يتم استيفاء الشروط ، فيجب دعوة فنيي الشركة المصنعة للصيانة الدورية.