基于氣體傳感器的閥門密封性檢測方法

2014-04-02 孫銳 長春工業大學機電工程學院

  為了提高閥門密封性檢測的準確性和精度,通過分析比較傳統檢測方法存在的不足,提出基于氣體傳感器的閥門密封性檢測方法。該檢測方法是以4%的氫氣和96%氮氣的混合氣體為檢測氣體,利用測得的檢測單元內檢測氣體的濃度差計算泄漏量,進而判斷工件的密封性能。該方法能夠消除傳統方法中時間、溫度以及管路容積等因素對檢測的影響,提高了測試的精度和速度。

  隨著現代化工業生產的發展,易爆、易燃、有毒氣體及液體的種類和應用范圍都得到了增加。在化工、石油、染料以及其他行業中有許多危險性物質,如液化石油氣、氨、氯及硫化氫、二氧化硫、二氧化氮等,如果在生產或運輸過程中由于閥門等設備密封出現問題,這些物質就會泄漏出來,嚴重危害人們的生命安全與健康,所以閥門等密封設備的密封檢測顯得尤為重要。目前,國內對閥門密封性的檢測一般采用氣泡法、差壓法、直壓式檢測法、質譜儀氣體檢測法,這些方法在檢測時易受到時間、環境溫度和管路容積等因素的影響,且對測試要求較高。為了提高檢測的精確性,本文作者在分析比較傳統方法的基礎上提出了一種基于氣體傳感器的密封性檢測方法,該方法能夠有效克服傳統方法的不足,實現對閥門密封性的精確檢測,并且此方法還可以用于其他密封設備的檢測。

1、傳統檢測方法分析比較

  1.1、氣泡檢測法

  氣泡檢測法( 原理圖如圖1 所示) 是各種檢測方法中應用最廣泛的檢測方法。氣泡泄漏檢測是對檢測工件內腔充滿一定壓力的空氣( 或其他檢測氣體) ,然后把工件放入水( 或其他顯示液體) 中,檢測氣體就會通過漏孔從檢測工件內腔向大氣中流動,如果泄漏量達到一定程度,漏孔處就會冒出一個個氣泡,這樣就可大概地估算出泄漏量和泄漏位置。氣泡泄漏檢測法只可以用來測試檢測工件是否泄漏與泄漏的大概位置,無法定量地測量出泄漏量。

氣泡檢測法原理圖

圖1 氣泡檢測法原理圖

  1.2、直壓式氣體檢測法

  直壓式氣體檢測法是向被測工件內腔充入一定壓力的壓縮空氣,然后切斷氣源進行密封保壓,在規定的檢測時間內連續不斷地監視測試工件內腔壓力傳感器的壓力變化。如果被測工件有泄漏產生,其內腔的壓力將會逐漸降低,如果在檢測時間內壓力降至設定值,即可判定被測工件的密封不合格。其原理圖如圖2 所示。

直壓式氣體檢測原理圖

圖2 直壓式氣體檢測原理圖

  該方法在給測試工件加壓時,工件容積的變化和工件內的溫度變化都會影響測試結果。在生產中使用該方法不可避免受到由于測腔容積變化和溫度變化而引起測試結果的變化,使得測試結果可靠性很低。

  1.3、差壓式氣體檢測法

  差壓式氣體檢測法是將被測工件與標準工件構成一個檢測系統,把整個系統充氣加壓到一定壓力密封穩壓后,把系統分成2 個子系統,密封保壓,如果被測工件有泄漏,2 個子系統就會不平衡,會產生壓力差,所以在2 個系統之間安裝一個差壓傳感器,就能檢測出被測工件的泄漏量。差壓法氣體檢測法在檢測介質方面與直接壓力法一樣,都是采用壓縮空氣作為檢測介質,所以在工業生產中易于實現且成本較低。由于差壓法是對被測工件和標準工件同時充氣加壓,一般來說被測工件若要容積變化,標準工件也會相應會有一些容積變化,這樣就可以抵消一部分容積效應。其原理圖如圖3 所示。

差壓式氣體檢測法

圖3 差壓式氣體檢測法

  差壓法的實質是以差壓Δp 為判定依據的,差壓Δp 則是泄漏氣體體積ΔV 的函數,ΔV 很小時Δp也很小。如果泄漏量很小,那么為了得到所要求的檢測精度,就需要花費大量的時間,這樣就不能滿足實際生產快速檢測的要求,在實際應用中不可行。

3、結束語

  分析傳統密封性檢測方法存在的優缺點,在此基礎上提出了基于氣體傳感器的氣體檢測法,該方法能夠消除以往檢測方法中溫度變化和管路容積變化等因素的影響,提高了檢測的準確性,并且此方法經過一定改進還可以應用到其他設備的密封性檢測中,具有較廣的應用范圍和較高的實用性。