泄漏检测技术在生产应用中问题的探讨
2013-08-12
传统的泄漏检测方法是将待测物品充入水或其它介质，通过观察，测量在特定时间内充入介质的减少量(如通过检测液面的降低等)来实现的，这是一种直接的测量方式。基于这种方法又派生出另一种方法，即将待测物品充入一定压力的气体介质(通常为压缩空气)，而后置水中观察，以被测物品周围是否产生气泡作为是否泄漏的标准。
随着技术的进步及检测方法的改善，所谓“绝对不漏”或“无泄漏”只是一个数量上的概念，这一观念，已被人们所接受。判别一个测量物品漏或者不漏需要一个更为准确的、数量上的标准，特别是对一些需测量微小泄漏的场合。
泄漏检查仪的出现为以上问题提供了一个较好的解决办法，它使得泄漏检测过程更加便捷，测量结果也更为可靠。在采用泄漏检查仪的基础上，再辅以上、下料机构、自动密封装置及电气控测量过程如下：
充气：充气阀开启，向待测件内充入规定压力的气体；
稳定：充气阀关闭，经过一定时间后使得充入气体达到一个测量所必须的稳定状态。压力传感器将稳定阶段结束(测量阶段开始)前的压力值设定为一个测量的零点；
测量：在规定的测量时间内，检测系统检出压力的变化值ΔP，与设定的压力变化极限值进行比较，从而做出合格或不合格的判定；
排气：测量结束后将测试件内部气体排入大气中。
典型的测量压力-时间之间关系如图2所示。
图2测量压力-时间曲线
2.2压差法测量
压差法测量原理见图3。压差法测量过程与绝对压力法相似，与绝对压力法不同之处在于压差法采用一个参考件加入测量系统中，用压差传感器记录测量阶段测量件与参考件之间的压力变化值ΔP。
图3压差法测量原理图
压差法与绝对压力法类似，都是通过测量压力变化值间接地测量泄漏率值。
2.3层流管（Laminar orifice)的流量式检测法
采用层流管的检测系统有如图4所示部分组成。测试时首先向待测工件及参考件充入规定压力Pt的试验气体，达到设定压力Pt后，充气阀关闭，进入稳定阶段，稳定阶段结束后，待测工件及参考件之间的平衡阀关闭，若测试件处存在泄漏则有压缩空气经层流管至被测工件。这种测量方法属于直接对泄漏流量进行检测。
图4层流管检测系统图
3泄漏检测方法的选择
先对绝对压力法与压差法进行比较。一般而言，对一个压力传感器来讲，其所能达到的分辨率为1/5000；对于一个5bar的传感器而言即为10Pa，而对于一个0.5bar的传感器而言，即为1Pa。由于压差式测量的传感器只需测量系统压力相对于测量压力的改变值，因而传感器的量程可大大缩小。再者，由于压差法是将系统测量压力作为测试零点，只是记录压力与系统压力的偏移值，因而诸如零点飘移，温度飘移的影响只与压差传感器的测量范围有关，而与测试时的测量压力无关。举例来说：1/1000的飘移量对测试压力1bar系统而言，其值为100Pa；相反采用压差法测量1/1000的飘移对于2000Pa量程的传感器而言，其值为2Pa。
由此可见，如果从测量精度上讲，压差法测量精度要高于绝对压力法。但在实际生产条件中，一般而言，绝对压力法的测量精度已能满足测量要求，且由于采用绝对压力法不需参考件，测量系统也就比较简单，相应造价也就可以降低。至于对于大泄漏量的情况，则推荐使用流量法进行测试。
4影响泄漏检测精度的因素
4.1检测容积的影响
对于一个特定的泄漏率值而言，若检测容积增大，则相应的压力降低的速度就降低，因而测量时间需要相应增加。在一些特定的条件下，若不设法减少测量容积，则可能无法达到测量需要的灵敏度。
当充气时，压缩空气由受压状态进入一个密闭容器后，将引起一系列的热力学—动力学变化，即当一定体积的压缩空气迅速移至一密闭容器后，其压力会发生降低，若此时进行测量，则这种压力的变化会被视作一个由泄漏所引起的压力变化，影响测量结果的准确性。
这种“冲气效应”受充气压力、测试容积及测试件材料影响。当充气压力或测试容积增加时，这种充气引起的压力降低会随之变得明显。
解决这个问题的办法之一是在充气与测量之间增加一段稳定时间来消除这种影响。稳定时间需要多长要根据具体测量对象来确定。例如，对一个内腔容积为1000cc、充气压力为3bar的铸铁测试对象的测试表明，要完全消除这种效应，稳定时间大约需要30s。
