کاربرد سیستم تشخیص نشت هلیوم و بازیابی محفظه خلاء در تهویه مطبوع خودرو

با توسعه شدید صنعت خودروسازی داخلی، دولت و صنعت تبرید الزامات سختگیرانه ای در مورد نشت سالانه دو کندانسور و اواپراتور تهویه مطبوع خودرو دارند. روش سنتی تشخیص آب دارای دقت کم و میزان خطای بالایی است که دیگر نمی تواند الزامات استانداردهای تشخیص تهویه مطبوع خودرو را برآورده کند. روش تشخیص نشت طیف سنج جرمی هلیوم دارای مزایای دقت تشخیص نشت بالا، میزان قضاوت نادرست کم، پاک و حفاظت از محیط زیست است و به طور فزاینده ای توسط صنعت مورد توجه و شناسایی قرار می گیرد و روند جایگزینی تدریجی تشخیص آب را دارد. Beijing Zhongke Scientific Instrument Co. Ltd. تولید کننده ای است که در زمینه تحقیق و توسعه و تولید طیف سنج جرمی هلیوم در چین فعالیت می کند. به منظور برآورده ساختن الزامات تست تهویه مطبوع خودروهای مدرن، به طور مستقل یک سیستم تشخیص نشت هلیوم و بازیابی خلاء ایجاد و تولید کرده است. محفظه ای که به طور گسترده در بسیاری از سازندگان داخلی این دو دستگاه استفاده می شود. این مقاله به طور خلاصه به معرفی اصل طراحی سیستم و کاربرد آن در تهویه مطبوع خودرو می پردازد.

• تجزیه و تحلیل دو روش تشخیص نشت: تشخیص آب و تشخیص هلیوم

در حال حاضر دو روش نشت یابی وجود دارد: تشخیص آب و تشخیص هلیوم. روش های اصلی نشت یابی دو دستگاه تهویه مطبوع در چین عبارتند از: مزایا و معایب دو روش نشت یابی در زیر مورد تجزیه و تحلیل قرار خواهد گرفت.

1.1 تشخیص و تجزیه و تحلیل روش سنتی حباب

تشخیص نشت حباب یک روش تشخیص نشت درشت با الزامات دقت تشخیص پایین است. این است که قطعه کار مورد آزمایش را با هوای فشرده خشک یا نیتروژن تحت فشار معین پر کنید و سپس آن را در آب قرار دهید تا مشاهده کنید که آیا حباب هایی از قطعه کار خارج می شود یا خیر. اگر حباب وجود داشته باشد نشان دهنده نشتی است و محل نشتی را نشان می دهد. به طور کلی، به جای تعیین کمیت، فقط باید تعیین کرد که قطعه کار مورد آزمایش نشتی دارد یا خیر. اما این بدان معنا نیست که تشخیص نشت حباب را نمی توان کمیت کرد. در برخی موارد، تشخیص نشت حباب نیز می تواند کمی باشد. میزان نشت حباب های شناسایی شده به قطر حباب، سرعت تشکیل حباب و نوع تورم مربوط می شود.

بنابراین برای نشت یابی دو کولر گازی، روش تشخیص آب از حساسیت پایینی برخوردار است. تحت تأثیر عوامل انسانی، میزان گم شدن و قضاوت نادرست به میزان قابل توجهی افزایش خواهد یافت. علاوه بر این، پس از بررسی آب قطعه کار، آب در سطح بیرونی وجود دارد که نیاز به عملیات خشک کردن دارد. این نیرو و نیروی کار بیشتری مصرف می کند. با این حال، روش تشخیص آب همچنین دارای مزایای عملیات ساده و شهودی است و می تواند محل نشتی را پیدا کند.

1.2 تجزیه و تحلیل روش های تشخیص نشت با طیف سنجی جرمی هلیوم

تشخیص نشت اسپکترومتر جرمی هلیوم یک روش ایده آل برای مکان یابی سریع و تشخیص کمی نشت در ظروف مختلف است که نیاز به آب بندی دارند، با استفاده از هلیوم به عنوان گاز اکتشافی.

روش تشخیص نشت طیف سنج جرمی هلیوم دارای مزایای زیر است: هلیوم یک گاز بی اثر است، بدون آلودگی به اتمسفر و ایمن برای استفاده است. اتم هلیوم دارای جرم کوچک، ویسکوزیته کم است و به راحتی در نشت احتمالی نفوذ می کند. محتوای هلیوم در اتمسفر کم است (5ppm) بنابراین به راحتی مختل نمی شود. نشت یاب اسپکترومتر جرمی هلیوم دارای حساسیت بالا، سرعت سریع و دامنه کاربرد وسیع است.

در حال حاضر، حداقل نرخ قابل تشخیص نشت یاب اسپکترومتر جرمی هلیوم تولید شده در چین می تواند به 5.0 × 10-13 Pa·m3/s برسد. در حال حاضر، خلاء روش محفظه ای به طور گسترده برای تشخیص نشت دو دستگاه تهویه مطبوع در داخل و خارج از کشور استفاده می شود.

二、 الزامات تست برای دو واحد تهویه مطبوع خودرو

2.1 وضعیت کار واقعی دو کولر گازی

1، محیط کار دو تهویه مطبوع؛ فریون یا هیدروکربن ها به عنوان مبرد در تهویه مطبوع خودرو استفاده می شود و R134a در حال حاضر به عنوان مبرد تهویه مطبوع خودرو محبوب است.

2، محدوده فشار: حداکثر محدوده کاری دو تهویه مطبوع با مشخصات مختلف 2.0 ~ 3.5MPa است و فشار کاری معمولی 0.8 ~ 2.0MPa است. توجه: به استثنای شرایط خاص.

3، الزامات سفتی: برای دو محصول واحد، مبرد R134a را با فشار معینی شارژ کنید و نشتی کمتر از 2 گرم در سال است.

4، الزامات مقاومت در برابر فشار: محصول را تا فشار آزمایش تحت فشار قرار دهید، فشار را برای مدتی حفظ کنید و آن را به فشار عادی کاهش دهید. پس از بازرسی هیچ نشتی یا تغییر شکل غیرعادی مشاهده نمی شود.

2.2 الزامات اساسی برای تشخیص نشت هلیوم دو دستگاه تهویه مطبوع

1. الزامات تست مقاومت در برابر فشار: به طور کلی، این دو دستگاه با نیتروژن با خلوص بالا یا هوای فشرده خشک با فشار معینی (معمولاً بیش از 3.5 مگاپاسکال) قبل از تشخیص نشت هلیوم پر می شوند و قطعه کار در برابر فشار مقاومت می کند. تست. اگر تغییر شکل آشکار و نشتی زیاد وجود نداشته باشد، فرآیند تشخیص هلیوم انجام خواهد شد.

2. الزامات دقت تشخیص هلیوم: از آنجایی که تولید کنندگان مختلف الزامات تشخیص متفاوتی برای محصولات دارند، معمولاً از استانداردهای صنعت پیروی می کنند یا کمی بالاتر از استانداردهای صنعت هستند. به طور کلی، استاندارد تشخیص "دو آشکارساز" بیش از 1 گرم در سال نخواهد بود.

3. الزامات برای تشخیص ضربان: بر اساس بررسی، خروجی سالانه تولید کنندگان عمومی دو دستگاه خواهد بود بیش از 100000. برای تحقق بخشیدن به تشخیص هلیوم از تمام محصولات، سریعتر ضربان تشخیص هلیوم، بهتر است. سیستم تشخیص هلیوم تولید شده توسط Zhongke Kemei دارای ضربان تشخیص نشت 40 ثانیه در هر کندانسور و 20 ثانیه در هر اواپراتور است.

4. الزامات برای بازیابی هلیوم: سیستم تشخیص نشت هلیوم از هلیوم به عنوان گاز ردیاب استفاده می کند. از آنجایی که هلیوم گران است، اگر مستقیما تخلیه شود، به ناچار افزایش قابل توجهی در هزینه های کشف خواهد داشت. بنابراین، اکثر تولیدکنندگان به هلیوم نیاز دارند که قابل بازیافت باشد، یعنی بازیافت شود. سیستم تشخیص هلیوم، میزان بازیابی هلیوم می تواند به بیش از 95% برسد.

,اصل کار و ترکیب سیستم تشخیص و بازیابی نشت هلیوم محفظه خلاء

3.1 اصل اساسی از سیستم تشخیص و بازیابی نشت هلیوم محفظه خلاء

از روش فشار برگشتی برای تشخیص میزان نشتی قطعه کار آزمایش شده استفاده می شود و هلیوم بازیافت می شود. ابتدا قطعه کار بازرسی شده را داخل محفظه خلاء قرار دهید، آن را با نیتروژن با فشار معینی پر کنید و آزمایش ولتاژ مقاومت را انجام دهید. با نگه داشتن فشار برای تعیین افت فشار، نشت بزرگی را تعیین کنید. سپس قطعه کار آزمایش شده تخلیه شده و با فشار معینی با هلیوم پر می شود. محفظه خلاء به درگاه تشخیص نشت ردیاب متصل است. اگر قطعه کار آزمایش شده نشتی داشته باشد، هلیوم نشت شده به محفظه خلاء را می توان توسط نشتی یاب اندازه گیری کرد. متصل به قطعه کار مورد آزمایش، یک دستگاه بازیابی شارژ هوا است که پر شدن و بازیابی هلیوم را قبل و بعد از تشخیص نشت انجام می دهد.

به منظور پاسخگویی به سرعت سریع تشخیص سایت صنعتی، استفاده کامل از منابع و صرفه جویی در هزینه های ساخت تجهیزات را داشته باشید. این سیستم از طراحی ایستگاه دوگانه استفاده می کند. نمودار شماتیک سیستم در شکل 1 نشان داده شده است. دو ایستگاه مجموعه ای از واحد پمپاژ ناهموار، واحد پمپاژ خوب، آشکارساز نشت، واحد تست ولتاژ مقاومت، واحد تخلیه قطعه کار، پر کردن هلیوم و واحد بازیابی مشترک هستند. دو ایستگاه می توانند به طور متناوب جریان های فرآیندی متفاوتی را اجرا کنند. به عنوان مثال، هنگامی که یک ایستگاه در حال شناسایی نشت است، ایستگاه دیگر می تواند تخلیه، تشخیص نشت و سایر مراحل را انجام دهد. با توجه به این اصل، ما یک سیستم تشخیص نشت هلیوم دو ایستگاهی را طراحی می کنیم.

3.2 ترکیب سیستم تشخیص نشت هلیوم ایستگاه دوگانه

(1) واحد پمپاژ خشن: به طور کلی، پمپ پره ای دوار یا پمپ شیر کشویی برای پمپاژ خشن برای به دست آوردن خلاء از یک اتمسفر به کیلوپاسکال و آماده سازی برای پمپاژ خوب بعدی استفاده می شود.

(2) واحد پمپاژ خوب: پمپ ریشه به طور کلی به عنوان خلاء پمپاژ خوب برای به دست آوردن خلاء مورد نیاز برای تشخیص نشتی استفاده می شود که به طور کلی حدود 5Pa است.

نشت یاب: جزء اصلی سیستم تشخیص نشت است. هنگامی که نشت یاب تشخیص نشت را انجام می دهد، مقدار نشتی قطعه کار را می دهد، قضاوت می کند که آیا قطعه کار واجد شرایط است یا خیر، و سیگنال های کنترلی را خروجی می دهد.

واحد تست ولتاژ مقاومتی: عملکرد ولتاژ مقاومت قطعه کار را با پر کردن قطعه کار با گاز پرفشار آزمایش می کند. از طرف دیگر، از طریق فرآیند تعادل و حفظ فشار، سنسورهایی برای تشخیص اختلاف فشار وجود دارد و سیستم کنترل با محاسبه و تجزیه و تحلیل تعیین می کند که آیا نشت زیادی وجود دارد یا خیر.

واحد تخلیه قطعه کار: به منظور اطمینان از خلوص هلیوم در فرآیند گردش هلیوم، قبل از پر کردن آن با هلیوم، هوای موجود در قطعه کار را استخراج کنید.

واحد پر کردن و بازیابی هلیوم: فرآیند پر کردن هلیوم به این صورت است: پس از تخلیه قطعه کار آزمایش شده، V1 را باز کنید و بعد از پر شدن قطعه کار با هلیوم تا فشار مشخص شده، V1 را ببندید. پس از تشخیص نشت، V2 باز می شود و هلیوم موجود در قطعه کار به طور خودکار به مخزن بازیابی جریان می یابد. سپس V2 بسته و V3 باز می شود و هلیوم باقیمانده در قطعه کار توسط پمپ مکانیکی پمپ شده و به مخزن بازیابی ارسال می شود. در عین حال، کمپرسور اصلی هلیوم موجود در مخزن بازیافت را به مخزن ذخیره گاز فشرده می کند. از آنجا که هلیوم در طول آزمایش از بین می رود، زمانی که فشار در مخزن گاز کمتر از مقدار مشخص شده باشد، V6 باید برای تکمیل هلیوم باز شود تا فشار و غلظت هلیوم کافی در مخزن گاز حفظ شود.

四、تکنولوژی کلیدی تشخیص نشت هلیوم و طراحی سیستم بازیابی مخزن خلاء

(1) اول از همه، لازم است اطمینان حاصل شود که جعبه در طول فرآیند پمپاژ خلاء در معرض تغییر شکل غیر ارتجاعی قرار می گیرد و باعث ترک خوردن جعبه می شود. دوم، برای اطمینان از سفتی هوا، محفظه خلاء معمولاً با جوشکاری تشکیل می شود. با توجه به الزامات سیستم خلاء، درز جوش عاری از سوراخ های هوا و علائم تماس است و سطح صاف است. پس از جوشکاری سطح درز جوش صیقلی شده و در نهایت همراه با صفحه جعبه صیقل داده می شود. سطح داخلی محفظه ای که به این روش درمان می شود صاف و تمیز است و گاز کمتری روی سطح وجود دارد. سوم، درب محفظه خلاء را می توان آزادانه بدون خراشیدن حلقه مهر و موم جعبه باز و بسته کرد. به منظور بهبود عمر مفید حلقه مهر و موم جعبه، طراحی باید سعی کند تا حلقه مهر و موم نیرو را در جهت عمود بر صفحه فلنج جعبه تحمل کند و سعی شود از نیروی مورب جلوگیری شود.

（2）طراحی خط لوله خلاء: در طراحی خط لوله خلاء ابتدا در نظر بگیرید که راهنمای جریان خط لوله باید با سرعت پمپاژ پمپ خلاء مطابقت داشته باشد تا از پدیده ای که اسب چرخ دستی را می کشد جلوگیری شود.

• طراحی سیستم نشت یابی: ابتدا سیستم باید وظیفه تشخیص نشتی های بزرگ، متوسط و میکرو را داشته باشد. هنگامی که سیستم دارای نشتی بزرگ است، باید فورا نشت یابی را متوقف کند و برای جلوگیری از ادامه فرآیند تشخیص هلیوم پس از وقوع یک نشتی بزرگ، که باعث انباشته شدن مقدار زیادی هلیوم در سیستم می شود و نمی توان آن را حذف کرد، هشدار دهد. به عنوان "مسمومیت هلیوم" شناخته می شود. ثانیاً، در صورت نشتی عمده، اقدامات تمیز کردن هلیوم باید انجام شود تا زمینه هلیوم تا حد زیادی حذف شود.

طراحی پر کردن و بازیابی هلیوم: ابتدا از ایمنی اطمینان حاصل کنید. از آنجایی که گاز پرفشار درگیر است، مخزن گاز باید مجهز به شیر اطمینان و دستگاه تشخیص فشار به موقع باشد تا از ایمنی مخزن تحت فشار اطمینان حاصل شود. دوم، لوله تحت فشار باید به خوبی آب بندی شود تا از مخلوط شدن هوا در سیستم در هنگام باد کردن و بازیابی جلوگیری شود که باعث افت خلوص هلیوم می شود. سوم، یک دستگاه تشخیص غلظت هلیوم مورد نیاز است تا اطمینان حاصل شود که هلیوم تازه در زمانی که فشار و خلوص هلیوم نمی تواند الزامات را برآورده کند، اضافه می شود. چهارم، فیلتر روغن برای جلوگیری از ورود بخار روغن موجود در بوستر پمپ هلیوم و پمپ خلاء به مخزن گاز و آلودگی سیستم ارائه شده است.

五、تجربه سیستم نشت یابی هلیوم اتاق خلاء در نشت یابی دو راکتور

5.1 تنظیم آستانه زنگ نرخ نشت واقعی محصول

هنگام تست دو کولر گازی، تنظیم نقطه ضایعات محصول بسیار مهم است. اگر الزامات شاخص خیلی زیاد باشد، تعداد زیادی از محصولات فاقد صلاحیت خواهند بود. اگر شاخص ها خیلی پایین باشند، کیفیت محصول تضمین نمی شود. برای تعیین صحیح نقطه هشدار محصول مراحل زیر لازم است:

(1) نرخ نشت مبرد را به نرخ نشت گاز تبدیل کنید

گاز اغلب برای جایگزینی مبرد برای تشخیص نشت دو دستگاه تهویه مطبوع استفاده می شود. بنابراین لازم است یک تبدیل معادل بین نرخ نشت مایع و نرخ نشت گاز انجام شود.

2.

ابتدا میزان نشت مایع مبرد به نرخ نشت گاز تبدیل می شود:

3. ضریب شنت سیستم را تعیین کنید

در حین تشخیص نشت واقعی، به دلیل تأثیر پمپ کمکی و سایر عوامل، تمام هلیوم وارد نشت یاب هلیوم نمی شود، بنابراین درجه خاصی از انحراف هلیوم وجود دارد. یعنی میزان نشتی که توسط نشتی یاب نشان داده شده است، میزان نشتی واقعی قطعه کار نیست. برای تعیین ضریب شنت سیستم مراحل زیر را انجام دهید.

ابزار را در بهترین شرایط کاری تنظیم کنید، یک نشتی استاندارد با نرخ نشتی شناخته شده (Q1) را در جعبه خلاء قرار دهید، سیستم را باز کنید، نرخ نشتی (Q2) را که توسط نشتی یاب نشان داده شده است را مشاهده کنید و سپس شنت سیستم Q3= Q1/Q2.

（4）نقطه هشدار سیستم را تعیین کنید

نقطه هشدار قطعه کار را می توان با توجه به نرخ نشت هلیوم معادل به دست آمده در (2) از این بخش و ضریب جریان تقسیم سیستم به دست آمده در (3) تعیین کرد:

Q= QHe/Q3.

5.2 کالیبراسیون سیستم تشخیص نشت هلیوم

پس از استفاده از سیستم تشخیص نشت هلیوم برای مدتی، نشت یاب ممکن است به دلیل عوامل محیطی و سایر عوامل از بین برود. بنابراین، سیستم باید به طور منظم کالیبره شود. کالیبراسیون سیستم به دو دسته کالیبراسیون داخلی و کالیبراسیون خارجی تقسیم می شود.

(1) کالیبراسیون داخلی

کالیبراسیون داخلی به کالیبراسیون خود نشتی یاب اشاره دارد. برای انجام کالیبراسیون داخلی، یک نشتی استاندارد با میزان نشتی شناخته شده برای کالیبره کردن نشتی یاب تهیه کنید. با توجه به روش های مختلف کالیبراسیون هر نوع نشت یاب، این مقاله به دلیل محدودیت فضا توضیح بیشتری نخواهد داد. شایان ذکر است برخی از نشت یاب ها دارای نشتی استاندارد داخلی هستند. میزان نشت نشت استاندارد داخلی پس از یک دوره استفاده کاهش می یابد. بنابراین لازم است یک واحد اندازه گیری ویژه برای کالیبره کردن نشتی تعبیه شده پیدا شود که معمولاً سالی یک بار کالیبره می شود.

(2) کالیبراسیون خارجی

کالیبراسیون خارجی به کالیبراسیون کل سیستم تشخیص نشت اشاره دارد. پس از استفاده از سیستم برای مدتی، ضریب شنت سیستم ممکن است تغییر کند. بنابراین، لازم است سیستم را با یک نشتی استاندارد به طور مرتب کالیبره کنید تا مشخص شود آیا نسبت شانت تغییر کرده است یا خیر. در صورت تغییر، لازم است نقطه هشدار سیستم به طور مناسب تنظیم شود.

5.3 سایر اقدامات احتیاطی

• هنگام استفاده از سیستم تشخیص نشت هلیوم، برخی از کاربران امیدوارند که هر جعبه بتواند چندین قطعه کار را در یک زمان شناسایی کند تا کارایی تشخیص را بهبود بخشد. خطرات احتمالی در انجام این کار وجود دارد. اول، ممکن است اثر تجمعی وجود داشته باشد، یعنی میزان نشت تجمعی چندین قطعه کار ممکن است از نقطه هشدار فراتر رود، در حالی که تک قطعه کار واقعی در محدوده مجاز است. ثانیاً، پس از عدم صلاحیت، یک بازرسی مجدد مورد نیاز است که ساعت‌ها وقت صرف می‌کند. مبنای تشخیص هر جعبه چند قطعه کار در یک زمان این است که میزان صلاحیت قطعه کار بیش از 90% باشد و کیفیت قطعه کار خوب باشد.

(2) از آنجایی که سیستم تشخیص نشت هلیوم نوعی ابزار تشخیص دقیق است، برای محیط استفاده نسبتاً خواستار است. ابتدا قطعه کار باید تمیز و خشک باشد. دوم اینکه دما و رطوبت محیط نباید خیلی زیاد باشد.

(3) به منظور اطمینان از عمر مفید و عملکرد پایدار سیستم، سیستم نیاز به تعمیر و نگهداری منظم دارد. به عنوان مثال روغن پمپ را تعویض کنید، خط لوله را تمیز کنید، لوازم جانبی را تعویض کنید و ... در صورت عدم رعایت شرایط، باید تکنسین های سازنده برای تعمیر و نگهداری منظم دعوت شوند.