С бурным развитием отечественной автомобильной промышленности государство и холодильная промышленность предъявляют строгие требования к ежегодной утечке двух конденсаторов и испарителей автомобильных кондиционеров. Традиционный метод обнаружения воды имеет низкую точность и высокую частоту ошибок, что больше не может соответствовать требованиям современных стандартов обнаружения автомобильных кондиционеров. Метод обнаружения утечек с помощью гелиевого масс-спектрометра обладает такими преимуществами, как высокая точность обнаружения утечек, низкий уровень ошибочных оценок, чистота и защита окружающей среды, он все более широко используется и признается в отрасли и постепенно заменяет обнаружение воды. Beijing Zhongke Scientific Instrument Co., Ltd. является производителем, занимающимся исследованиями и разработками и производством гелиевых масс-спектрометров в Китае. Чтобы соответствовать требованиям к испытаниям современных автомобильных кондиционеров, компания самостоятельно разработала и произвела систему обнаружения и восстановления утечки гелия для вакуума. камера, которая широко используется многими отечественными производителями двух аппаратов. В этой статье кратко представлены принципы построения системы и ее применение в автомобильном кондиционировании воздуха.
- Анализ двух методов обнаружения утечек: обнаружения воды и обнаружения гелия.
В настоящее время существует два метода обнаружения утечек: обнаружение воды и обнаружение гелия. Основные методы обнаружения утечек для двух кондиционеров в Китае: преимущества и недостатки двух методов обнаружения утечек будут проанализированы ниже.
1.1 Обнаружение и анализ традиционным пузырьковым методом
Обнаружение пузырьковой течи — это метод грубого обнаружения утечек с низкими требованиями к точности обнаружения. Он заключается в том, чтобы заполнить испытуемую заготовку сухим сжатым воздухом или азотом под определенным давлением, а затем поместить ее в воду, чтобы наблюдать, есть ли пузырьки, выходящие из испытуемой заготовки. Если есть пузырьки, это указывает на утечку и указывает на место утечки. Как правило, необходимо только определить, протекает ли проверяемая деталь, а не количественно. Но это не означает, что обнаружение пузырьковой утечки не может быть определено количественно. В некоторых случаях обнаружение пузырьковой утечки также может быть количественным. Скорость утечки обнаруженных пузырьков зависит от диаметра пузырьков, скорости образования пузырьков и типа надувания.
Поэтому для обнаружения утечек двух кондиционеров метод обнаружения воды имеет низкую чувствительность. Под влиянием человеческого фактора количество пропусков и неправильной оценки значительно возрастет. Кроме того, после осмотра заготовки водой на внешней поверхности остается вода, которая требует сушки. Это потребляет больше энергии и труда. Тем не менее, метод обнаружения воды также имеет преимущества простой и интуитивно понятной работы и может определить местонахождение точки утечки.
1.2 Анализ методов обнаружения утечек с помощью гелиевой масс-спектрометрии
Обнаружение утечек с помощью гелиевого масс-спектрометра является идеальным методом для быстрого обнаружения и количественного определения утечек в различных контейнерах, которые необходимо герметизировать, с использованием гелия в качестве разведочного газа.
Метод обнаружения утечек гелиевым масс-спектрометром имеет следующие преимущества: гелий является инертным газом, не загрязняет атмосферу и безопасен в использовании; Атом гелия имеет небольшую массу, низкую вязкость и легко проникает в места возможной утечки. Содержание гелия в атмосфере невелико (5 частей на миллион), поэтому его нелегко нарушить. Гелиевый масс-спектрометрический течеискатель обладает высокой чувствительностью, быстрым быстродействием и широким диапазоном применения.
В настоящее время минимальная обнаруживаемая скорость течеискателя гелиевого масс-спектрометра китайского производства может достигать 5,0 × 10-13 Па·м3/с. Камерный метод широко используется для обнаружения утечек двух кондиционеров в стране и за рубежом.
二、 Требования к испытаниям двух блоков автомобильного кондиционера
2.1 Фактическое рабочее состояние двух кондиционеров
1. Рабочая среда двух кондиционеров. Фреон или углеводороды используются в качестве хладагентов в автомобильных кондиционерах, а R134a в настоящее время популярен в качестве хладагента автомобильных кондиционеров.
2、Диапазон давления: максимальный рабочий диапазон двух кондиционеров с различными характеристиками составляет 2,0~3,5 МПа, а нормальное рабочее давление составляет 0,8~2,0 МПа. Примечание: за исключением особых обстоятельств.
3. Требования к герметичности: для двух единиц продукции заправляйте хладагент R134a с определенным давлением, а утечка составляет менее 2 г/год.
4. Требования к сопротивлению давлению: давление продукта до испытательного давления, поддержание давления в течение определенного периода времени и снижение его до нормального давления. После осмотра не обнаружено утечек или аномальной деформации.
2.2 Основные требования к обнаружению утечек гелия из двух кондиционеров
1. Требования к испытанию на стойкость к давлению: как правило, два устройства будут заполнены азотом высокой чистоты или сухим сжатым воздухом при определенном давлении (обычно не более 3,5 МПа) перед обнаружением утечки гелия, а заготовка будет подвергаться давлению. контрольная работа. Если нет явной деформации и большой утечки, будет проведен процесс обнаружения гелия.
2. Требования к точности обнаружения гелия: поскольку разные производители предъявляют разные требования к обнаружению продуктов, они обычно соответствуют отраслевым стандартам или немного превышают отраслевые стандарты. Как правило, стандарт обнаружения «двух детекторов» не превышает 1 г/год.
3. Требования к биению обнаружения: Согласно опросу, годовой объем производства основных производителей двух устройств будет более 100000. Чтобы реализовать обнаружение гелия во всех продуктах, чем быстрее биение обнаружения гелия, тем лучше. Система обнаружения гелия производства Zhongke Kemei имеет период обнаружения утечек 40 секунд на конденсатор и 20 секунд на испаритель;
4. Требования к извлечению гелия: система обнаружения утечек гелия использует гелий в качестве индикаторного газа. Поскольку гелий дорог, его прямой разряд неизбежно приведет к значительному увеличению затрат на обнаружение. Поэтому большинство производителей требуют, чтобы гелий поддавался переработке, то есть перерабатывался. Система обнаружения гелия, скорость извлечения гелия может достигать более 95%.
三、Принцип работы и состав системы обнаружения и восстановления утечек гелия в вакуумной камере
3.1 Основной принцип Вакуумная камера обнаружения утечек гелия и система восстановления
Метод обратного давления используется для определения скорости утечки тестируемого изделия, а гелий рециркулируется. Сначала поместите контролируемую заготовку в вакуумную камеру, заполните ее азотом под определенным давлением и проведите испытание выдерживаемым напряжением. Определите, есть ли большая утечка, удерживая давление, чтобы определить падение давления; Затем испытуемую заготовку вакуумируют и наполняют гелием под определенным давлением. Вакуумная камера соединена с портом течеискателя течеискателя. Если контролируемая заготовка негерметична, течеискателем может быть измерен просочившийся в вакуумную камеру гелий. К испытуемому изделию подсоединено устройство рекуперации заряда воздуха, которое осуществляет наполнение и рекуперацию гелия до и после обнаружения течи.
Чтобы соответствовать быстрому темпу обнаружения промышленных площадок, полностью используйте ресурсы и экономьте затраты на производство оборудования. Система использует конструкцию с двумя станциями. Принципиальная схема системы показана на рис. 1. Две станции имеют общий набор из блока грубой откачки, блока тонкой откачки, детектора утечек, блока испытания выдерживаемым напряжением, блока эвакуации обрабатываемых изделий, блока заполнения и извлечения гелия. Две станции могут поочередно выполнять различные технологические потоки. Например, когда одна станция выполняет поиск утечек, другая станция может выполнять эвакуацию, обнаружение утечек и другие действия. В соответствии с этим принципом мы проектируем систему обнаружения утечек гелия с двумя станциями.
3.2 Состав двухстанционной системы обнаружения утечек гелия
(1) Первичная насосная установка: как правило, пластинчато-роторный насос или насос с золотниковым клапаном используется для грубой перекачки, чтобы получить вакуум от одной атмосферы до килопаскаля и подготовиться к последующей тонкой перекачке.
(2) Блок тонкой откачки: насос Рутса обычно используется в качестве тонкой откачки вакуума для получения вакуума, необходимого для обнаружения утечек, который обычно составляет около 5 Па.
Течеискатель: это основной компонент системы обнаружения утечек. Когда течеискатель выполняет обнаружение утечек, он выдает величину утечки из заготовки, оценивает, соответствует ли заготовка требованиям, и выдает управляющие сигналы.
Блок испытания на выдерживаемое напряжение: он проверяет характеристики выдерживаемого напряжения для заготовки, заполняя заготовку газом под высоким давлением. С другой стороны, в процессе балансировки и поддержания давления используются датчики для определения разницы давлений, а система управления определяет наличие большой утечки с помощью расчетов и анализа.
Блок вакуумирования заготовки: для обеспечения чистоты гелия в процессе циркуляции гелия перед заполнением заготовки гелием удаляют воздух из заготовки.
Блок наполнения и восстановления гелия: процесс наполнения гелием: после вакуумирования испытуемой заготовки открыть V1 и закрыть V1 после заполнения заготовки гелием до заданного давления. После обнаружения утечки V2 открывается, и гелий в заготовке автоматически поступает в рекуперационный резервуар. Затем V2 закрывается, а V3 открывается, а остаточный гелий в заготовке откачивается механическим насосом и направляется в рекуператор. В то же время главный компрессор сжимает гелий в баке-утилизаторе в бак-хранилище газа. Поскольку гелий будет потерян во время испытания, когда давление в бензобаке ниже указанного значения, V6 необходимо открыть, чтобы добавить гелий для поддержания достаточного давления и концентрации гелия в бензобаке.
四、Ключевая технология проектирования системы обнаружения и восстановления утечек гелия для вакуумного резервуара
（1）Прежде всего необходимо убедиться, что коробка подвергается неупругой деформации в процессе вакуумной откачки, что приводит к растрескиванию коробки. Во-вторых, для обеспечения хорошей воздухонепроницаемости вакуумная камера обычно изготавливается с помощью сварки. В соответствии с требованиями вакуумной системы сварной шов не имеет отверстий для воздуха и контактных пятен, а поверхность гладкая. После сварки поверхность сварного шва шлифуется и окончательно полируется вместе с коробчатой плитой. Обработанная таким образом внутренняя поверхность камеры гладкая и чистая, газа на поверхности меньше. В-третьих, дверь вакуумной камеры можно свободно открывать и закрывать, не царапая уплотнительное кольцо коробки. Чтобы увеличить срок службы уплотнительного кольца коробки, конструкция должна быть направлена на то, чтобы уплотнительное кольцо выдерживало силу в направлении, перпендикулярном поверхности фланца коробки, и стараться избегать косой силы.
（2）Конструкция вакуумного трубопровода: При проектировании вакуумного трубопровода сначала следует учитывать, что направление потока трубопровода должно соответствовать скорости откачки вакуумного насоса, чтобы избежать явления, когда лошадь тянет тележку.
- Дизайн системы обнаружения утечек: во-первых, система должна иметь функцию обнаружения больших, средних и микроутечек. Как только в системе возникает большая утечка, она должна немедленно прекратить обнаружение утечек и подать сигнал тревоги, чтобы предотвратить продолжение процесса обнаружения гелия после возникновения большой утечки, в результате чего система накапливает большое количество гелия и не может быть удалена, что также известное как «отравление гелием». Во-вторых, в случае большой утечки должны быть приняты меры по очистке от гелия, чтобы максимально удалить гелиевый фон.
Дизайн наполнения и восстановления гелия: во-первых, обеспечьте безопасность. Поскольку речь идет о газе под высоким давлением, газовый баллон должен быть оснащен предохранительным клапаном и устройством своевременного обнаружения давления, чтобы обеспечить безопасность сосуда под давлением. Во-вторых, напорная труба должна быть хорошо герметизирована, чтобы предотвратить смешивание воздуха с системой во время надувания и извлечения, что приведет к падению чистоты гелия. В-третьих, требуется устройство определения концентрации гелия, чтобы обеспечить добавление свежего гелия, когда давление и чистота гелия не соответствуют требованиям. В-четвертых, масляный фильтр предназначен для предотвращения попадания паров масла в гелиевом бустерном насосе и вакуумном насосе в бензобак и загрязнения системы.
五、Опыт использования системы обнаружения утечек гелия в вакуумной камере при обнаружении утечек двух реакторов
5.1 Установка порога срабатывания сигнализации фактической скорости утечки продукта
При тестировании двух кондиционеров очень важно установить точку брака продукта. Если требования к показателю слишком высоки, большое количество продуктов будет неквалифицированным. Если показатели будут слишком низкими, качество продукции не будет гарантировано. Для правильного определения точки срабатывания продукта необходимо выполнить следующие шаги:
（1）Перевести скорость утечки хладагента в скорость утечки газа
Газ часто используется для замены хладагента для обнаружения утечек двух кондиционеров. Следовательно, необходимо сделать эквивалентное преобразование между скоростью утечки жидкости и скоростью утечки газа.
2.
Во-первых, скорость утечки жидкого хладагента преобразуется в скорость утечки газа:
3. Определите коэффициент шунтирования системы.
Во время фактического обнаружения утечек из-за влияния вспомогательного насоса и других факторов не весь гелий попадает в гелиевый течеискатель, поэтому имеет место определенная степень отклонения гелия. То есть скорость утечки, указанная течеискателем, не является фактической скоростью утечки заготовки. Чтобы определить коэффициент шунтирования системы, выполните следующие шаги.
Настройте прибор на наилучшие рабочие условия, поместите стандартную утечку с известной интенсивностью утечки (Q1) в вакуумную камеру, откройте систему, наблюдайте скорость утечки (Q2), указанную течеискателем, а затем система шунтирует Q3= Q1/Q2.
（4）Определить точку срабатывания системы
Аварийная точка изделия может быть определена в соответствии с эквивалентной скоростью утечки гелия, полученной в (2) этого раздела, и коэффициентом разделенного потока системы, полученным в (3):
Q=QHe/Q3。
5.2 Калибровка системы обнаружения утечек гелия
После того, как гелиевая система обнаружения утечек использовалась в течение определенного периода времени, течеискатель может дрейфовать из-за воздействия окружающей среды и других факторов. Поэтому система нуждается в регулярной калибровке. Калибровка системы делится на внутреннюю калибровку и внешнюю калибровку.
(1) Внутренняя калибровка
Внутренняя калибровка относится к калибровке самого течеискателя. Чтобы выполнить внутреннюю калибровку, подготовьте стандартную течь с известной скоростью утечки для калибровки течеискателя. Из-за различных методов калибровки каждого типа течеискателя эта статья не будет подробно описана из-за ограничения объема. Стоит отметить, что некоторые течеискатели имеют встроенные стандартные течеискатели. Скорость утечки встроенной стандартной утечки уменьшится после определенного периода использования. Поэтому необходимо найти специальную единицу измерения для калибровки встроенной течи, которая обычно калибруется раз в год.
(2) Внешняя калибровка
Внешняя калибровка относится к калибровке всей системы обнаружения утечек. После того, как система используется в течение определенного периода времени, коэффициент шунтирования системы может измениться. Поэтому необходимо регулярно калибровать систему со стандартной утечкой, чтобы определить, изменился ли коэффициент шунтирования. В случае изменения необходимо соответствующим образом отрегулировать точку срабатывания системы.
5.3 Другие меры предосторожности
- При использовании системы обнаружения утечек гелия некоторые пользователи надеются, что каждая коробка может обнаруживать несколько заготовок одновременно, чтобы повысить эффективность обнаружения. При этом возможны риски. Во-первых, может иметь место кумулятивный эффект, то есть совокупная скорость утечки нескольких деталей может превышать пороговое значение, в то время как фактическая отдельная деталь находится в пределах допустимого диапазона. Во-вторых, после неквалифицированного требуется однократная повторная проверка, на которую уходит человеко-час. Основанием для того, чтобы каждая коробка обнаруживала несколько заготовок одновременно, является то, что скорость квалификации заготовок превышает 90%, а качество заготовок хорошее.
（2）Поскольку система обнаружения утечек гелия является своего рода точным прибором обнаружения, она относительно требовательна к среде использования. Во-первых, заготовка должна быть чистой и сухой. Во-вторых, температура и влажность окружающей среды не должны быть слишком высокими.
（3）Чтобы обеспечить срок службы и стабильную работу системы, система нуждается в регулярном обслуживании. Например, замените масло в насосе, очистите трубопровод, замените принадлежности и т. д. Если условия не соблюдены, необходимо пригласить технических специалистов производителя для регулярного технического обслуживания.