Con el vigoroso desarrollo de la industria automotriz nacional, el estado y la industria de la refrigeración imponen requisitos estrictos sobre las fugas anuales de los dos condensadores y evaporadores de los acondicionadores de aire de los automóviles. El método tradicional de detección de agua tiene baja precisión y alta tasa de error, lo que ya no puede cumplir con los requisitos de los estándares modernos de detección de aire acondicionado de automóviles. El método de detección de fugas del espectrómetro de masas de helio tiene las ventajas de una alta precisión de detección de fugas, una baja tasa de errores de juicio, una protección limpia y ambiental, y está cada vez más preocupado y reconocido por la industria, y tiene la tendencia de reemplazar gradualmente la detección de agua. Beijing Zhongke Scientific Instrument Co., Ltd. es un fabricante dedicado a la I+D y la producción de espectrómetros de masas de helio en China. Para cumplir con los requisitos de prueba de los acondicionadores de aire de automóviles modernos, ha desarrollado y producido de forma independiente un sistema de detección y recuperación de fugas de helio para vacío. cámara, que es ampliamente utilizada en muchos fabricantes nacionales de los dos dispositivos. Este artículo presenta brevemente el principio de diseño del sistema y su aplicación en el aire acondicionado de automóviles.
- Análisis de dos métodos de detección de fugas: detección de agua y detección de helio.
En la actualidad, existen dos métodos de detección de fugas: detección de agua y detección de helio. Los principales métodos de detección de fugas para dos aires acondicionados en China son: las ventajas y desventajas de los dos métodos de detección de fugas se analizarán a continuación.
1.1 Detección y análisis del método tradicional de burbujas.
La detección de fugas por burbujas es un método de detección de fugas aproximado con bajos requisitos de precisión de detección. Consiste en llenar la pieza de trabajo a probar con aire comprimido seco o nitrógeno bajo una cierta presión, y luego ponerla en agua para observar si se escapan burbujas de la pieza de trabajo a probar. Si hay burbujas, indica la fuga y señala la ubicación de la misma. Generalmente, sólo es necesario determinar si la pieza a probar tiene fugas o no, en lugar de cuantificarla. Pero esto no significa que la detección de fugas de burbujas no pueda cuantificarse. En algunos casos, la detección de fugas de burbujas también puede ser cuantitativa. La tasa de fuga de las burbujas detectadas está relacionada con el diámetro de las burbujas, la tasa de formación de burbujas y el tipo de inflación.
Por lo tanto, para la detección de fugas de dos acondicionadores de aire, el método de detección de agua tiene baja sensibilidad. Influido por factores humanos, la tasa de errores y errores de evaluación aumentará significativamente. Además, después de la inspección del agua de la pieza de trabajo, hay agua en la superficie exterior, que necesita tratamiento de secado. Esto consume más energía y mano de obra. Sin embargo, el método de detección de agua también tiene las ventajas de una operación simple e intuitiva y puede encontrar la ubicación del punto de fuga.
1.2 Análisis de los métodos de detección de fugas por espectrometría de masas de helio
La detección de fugas con espectrómetro de masas de helio es un método ideal para la localización rápida y la detección cuantitativa de fugas en diversos contenedores que deben sellarse, utilizando helio como gas de exploración.
El método de detección de fugas con espectrómetro de masas de helio tiene las ventajas de: el helio es un gas inerte, no contamina la atmósfera y es seguro de usar; El átomo de helio tiene una masa pequeña, baja viscosidad y es fácil de penetrar en caso de posibles fugas. El contenido de helio en la atmósfera es pequeño (5 ppm), por lo que no se altera fácilmente. El detector de fugas del espectrómetro de masas de helio tiene alta sensibilidad, velocidad rápida y un amplio rango de aplicaciones.
En la actualidad, la tasa mínima detectable del detector de fugas del espectrómetro de masas de helio producido en China puede alcanzar 5,0 × 10-13 Pa·m3/s. En la actualidad, el vacío El método de cámara se usa ampliamente para la detección de fugas de dos acondicionadores de aire en el país y en el extranjero.
二、 Requisitos de prueba para dos unidades de aire acondicionado de automóvil
2.1 Condiciones de funcionamiento reales de dos aires acondicionados.
1. Medio de trabajo de dos acondicionadores de aire; el freón o los hidrocarburos se utilizan como refrigerantes en los acondicionadores de aire de automóviles, y el R134a es actualmente popular como refrigerante para los acondicionadores de aire de automóviles.
2. Rango de presión: el rango de trabajo máximo de dos acondicionadores de aire de diferentes especificaciones es de 2,0 ~ 3,5 MPa, y la presión de trabajo normal es de 0,8 ~ 2,0 MPa. Nota: salvo circunstancias especiales.
3. Requisitos de estanqueidad: para los productos de dos unidades, cargue el refrigerante R134a con una presión determinada y la fuga será inferior a 2 g/año.
4. Requisitos de resistencia a la presión: presurice el producto a la presión de prueba, mantenga la presión durante un período de tiempo y redúzcala a la presión normal. Después de la inspección no se encuentran fugas ni deformaciones anormales.
2.2 Requisitos básicos para la detección de fugas de helio en dos acondicionadores de aire
1.Requisitos de prueba de resistencia a la presión: generalmente, los dos dispositivos se llenarán con nitrógeno de alta pureza o aire comprimido seco a una cierta presión (generalmente no más de 3,5 MPa) antes de la detección de fugas de helio, y la pieza de trabajo estará sujeta a resistencia a la presión. prueba. Si no hay deformaciones obvias ni grandes fugas, se llevará a cabo el proceso de detección de helio.
2.Requisitos de precisión de la detección de helio: dado que los diferentes fabricantes tienen diferentes requisitos de detección para los productos, generalmente siguen los estándares de la industria o son ligeramente más altos que los estándares de la industria. Generalmente, el estándar de detección de “dos detectores” no excederá 1 g/año.
3.Requisitos para el ritmo de detección: Según la encuesta, la producción anual de los fabricantes generales de los dos dispositivos será de más de 100.000. Para realizar la detección de helio en todos los productos, cuanto más rápido sea el ritmo de detección de helio, mejor. El sistema de detección de helio producido por Zhongke Kemei tiene un tiempo de detección de fugas de 40 segundos por condensador y 20 segundos por evaporador;
4.Requisitos para la recuperación de helio: el sistema de detección de fugas de helio utiliza helio como gas trazador. Debido a que el helio es caro, si se descarga directamente, inevitablemente conducirá a un aumento significativo en los costos de detección. Por ello, la mayoría de fabricantes exigen que el helio sea reciclable, es decir, reciclado. Sistema de detección de helio, la tasa de recuperación de helio puede alcanzar más de 95%.
三、Principio de funcionamiento y composición del sistema de detección y recuperación de fugas de helio con cámara de vacío.
3.1 Principio básico de Sistema de detección y recuperación de fugas de helio en cámara de vacío
El método de contrapresión se utiliza para detectar la tasa de fuga de la pieza de trabajo probada y el helio se recicla. Primero, coloque la pieza de trabajo inspeccionada en la cámara de vacío, llénela con nitrógeno a una presión determinada y realice una prueba de tensión soportada. Determine si hay una fuga grande manteniendo la presión para determinar la caída de presión; Luego, la pieza ensayada se evacua y se llena con helio a una determinada presión. La cámara de vacío está conectada con el puerto de detección de fugas del detector de fugas. Si la pieza de trabajo sometida a prueba tiene fugas, el detector de fugas puede medir el helio que se ha filtrado a la cámara de vacío. Conectado con la pieza de trabajo a probar hay un dispositivo de recuperación de carga de aire, que realiza el llenado y recuperación de helio antes y después de la detección de fugas.
Para satisfacer el rápido ritmo de detección de sitios industriales, aproveche al máximo los recursos y ahorre costos de fabricación de equipos. El sistema adopta un diseño de estación dual. El diagrama esquemático del sistema se muestra en la Figura 1. Las dos estaciones comparten un conjunto de unidad de bombeo aproximado, unidad de bombeo fino, detector de fugas, unidad de prueba de tensión soportada, unidad de evacuación de piezas de trabajo, unidad de llenado y recuperación de helio. Las dos estaciones pueden ejecutar alternativamente diferentes flujos de proceso. Por ejemplo, cuando una estación detecta fugas, la otra estación puede ejecutar la evacuación, la detección de fugas y otros pasos. De acuerdo con este principio, diseñamos un sistema de detección de fugas de helio de doble estación.
3.2Composición del sistema de detección de fugas de helio de doble estación
(1) Unidad de bombeo aproximado: generalmente, la bomba de paletas rotativas o la bomba de válvula deslizante se utilizan para el bombeo aproximado para obtener un vacío de una atmósfera a kilopascales y prepararse para el bombeo fino posterior.
(2) Unidad de bombeo fino: la bomba Roots se utiliza generalmente como vacío de bombeo fino para obtener el vacío requerido para la detección de fugas, que generalmente es de aproximadamente 5 Pa.
Detector de fugas: es el componente central del sistema de detección de fugas. Cuando el detector de fugas realiza la detección de fugas, proporciona la cantidad de fuga de la pieza de trabajo, juzga si la pieza de trabajo está calificada y emite señales de control.
Unidad de prueba de tensión soportada: prueba el rendimiento de tensión soportada de la pieza de trabajo llenándola con gas a alta presión. Por otro lado, a través del proceso de equilibrio y mantenimiento de la presión, hay sensores para detectar la diferencia de presión y el sistema de control determina si hay una fuga importante mediante cálculos y análisis.
Unidad de evacuación de piezas: para garantizar la pureza del helio en el proceso de circulación de helio, extraiga el aire de la pieza antes de llenarla con helio.
Unidad de llenado y recuperación de helio: el proceso de llenado de helio es: después de evacuar la pieza de trabajo probada, abra V1 y cierre V1 después de que la pieza de trabajo se llene con helio a la presión especificada. Después de la detección de fugas, se abre V2 y el helio de la pieza de trabajo fluye automáticamente hacia el tanque de recuperación. Luego se cierra V2 y se abre V3, y la bomba mecánica bombea el helio residual en la pieza de trabajo y lo envía al tanque de recuperación. Al mismo tiempo, el compresor principal comprime el helio del tanque de recuperación al tanque de almacenamiento de gas. Debido a que se perderá helio durante la prueba, cuando la presión en el tanque de gasolina es inferior al valor especificado, es necesario abrir V6 para complementar el helio y mantener suficiente presión y concentración de helio en el tanque de gasolina.
四、Tecnología clave para el diseño de sistemas de recuperación y detección de fugas de helio para tanques de vacío
(1) En primer lugar, es necesario asegurarse de que la caja esté sujeta a deformación inelástica durante el proceso de bombeo al vacío, lo que provocará que la caja se agriete. En segundo lugar, para garantizar una buena estanqueidad al aire, la cámara de vacío generalmente se forma mediante soldadura. De acuerdo con los requisitos del sistema de vacío, la costura de soldadura no tiene orificios de aire ni marcas de contacto y la superficie es lisa. Después de soldar, se pule la superficie de la costura de soldadura y finalmente se pule junto con la placa de caja. La superficie interior de la cámara tratada de esta manera es lisa y limpia, y hay menos gas en la superficie. En tercer lugar, la puerta de la cámara de vacío se puede abrir y cerrar libremente sin rayar el anillo de sellado de la caja. Para mejorar la vida útil del anillo de sello de la caja, el diseño debe intentar que el anillo de sello soporte la fuerza en la dirección perpendicular a la cara de la brida de la caja y tratar de evitar la fuerza oblicua.
(2) Diseño de tubería de vacío: en el diseño de tubería de vacío, primero considere que la guía de flujo de la tubería debe coincidir con la velocidad de bombeo de la bomba de vacío para evitar el fenómeno de que el caballo tire del carro.
- Diseño del sistema de detección de fugas: Primero, el sistema debe tener la función de detectar fugas grandes, medianas y micro. Una vez que el sistema tiene una fuga grande, debe detener inmediatamente la detección de fugas y dar una alarma para evitar que el proceso de detección de helio continúe después de que ocurra una fuga grande, lo que hace que el sistema acumule una gran cantidad de helio y no pueda eliminarse, lo cual también es conocido como “intoxicación por helio”. En segundo lugar, en caso de una fuga importante, se deben tomar medidas de limpieza con helio para eliminar al máximo el fondo de helio.
Diseño de llenado y recuperación de helio: primero, garantizar la seguridad. Debido a que se trata de gas a alta presión, el tanque de gas debe estar equipado con una válvula de seguridad y un dispositivo de detección de presión oportuno para garantizar la seguridad del recipiente a presión. En segundo lugar, la tubería de presión debe estar bien sellada para evitar que el aire se mezcle en el sistema durante el inflado y la recuperación, lo que provocará una disminución de la pureza del helio. En tercer lugar, se requiere un dispositivo de detección de la concentración de helio para garantizar que se agregue helio nuevo cuando la presión y la pureza del helio no puedan cumplir con los requisitos. Cuarto, se proporciona un filtro de aceite para evitar que el vapor de aceite en la bomba de refuerzo de helio y la bomba de vacío ingrese al tanque de gasolina y contamine el sistema.
五、Experiencia del sistema de detección de fugas de helio de la cámara de vacío en la detección de fugas de dos reactores
5.1 Configuración del umbral de alarma de la tasa de fuga de producto real
Al probar los dos acondicionadores de aire, es muy importante establecer el punto de desecho del producto. Si los requisitos de los indicadores son demasiado altos, una gran cantidad de productos no estarán calificados. Si los indicadores son demasiado bajos, no se garantizará la calidad del producto. Se requieren los siguientes pasos para determinar correctamente el punto de alarma del producto:
(1) Convertir la tasa de fuga de refrigerante en tasa de fuga de gas
El gas se utiliza a menudo para reemplazar el refrigerante en la detección de fugas de dos acondicionadores de aire. Por lo tanto, es necesario realizar una conversión equivalente entre la tasa de fuga de líquido y la tasa de fuga de gas.
2.
Primero, la tasa de fuga de líquido refrigerante se convierte en tasa de fuga de gas:
3.Determinar el factor de derivación del sistema.
Durante la detección de fugas real, debido a la influencia de la bomba auxiliar y otros factores, no todo el helio ingresa al detector de fugas de helio, por lo que existe un cierto grado de desviación de helio. Es decir, la tasa de fuga indicada por el detector de fugas no es la tasa de fuga real de la pieza de trabajo. Para determinar el factor de derivación del sistema, realice los siguientes pasos.
Ajuste el instrumento a las mejores condiciones de funcionamiento, coloque una fuga estándar con una tasa de fuga conocida (Q1) en la caja de vacío, abra el sistema, observe la tasa de fuga (Q2) indicada por el detector de fugas y luego la derivación del sistema Q3= T1/T2.
(4) Determinar el punto de alarma del sistema.
El punto de alarma de la pieza de trabajo se puede determinar de acuerdo con la tasa de fuga de helio equivalente obtenida en (2) de esta sección y el factor de flujo dividido del sistema obtenido en (3):
Q= QHe/Q3。
5.2 Calibración del sistema de detección de fugas de helio
Después de utilizar el sistema de detección de fugas de helio durante un período de tiempo, el detector de fugas puede desviarse debido a factores ambientales y de otro tipo. Por lo tanto, es necesario calibrar el sistema periódicamente. La calibración del sistema se divide en calibración interna y calibración externa.
(1) Calibración interna
La calibración interna se refiere a la calibración del propio detector de fugas. Para realizar la calibración interna, prepare una fuga estándar con una tasa de fuga conocida para calibrar el detector de fugas. Debido a los diferentes métodos de calibración de cada tipo de detector de fugas, este artículo no dará más detalles debido a limitaciones de espacio. Cabe mencionar que algunos detectores de fugas tienen fugas estándar incorporadas. La tasa de fuga de la fuga estándar incorporada disminuirá después de un período de uso. Por tanto, es necesario buscar una unidad de medida especial para calibrar la fuga incorporada, que suele calibrarse una vez al año.
(2) Calibración externa
La calibración externa se refiere a la calibración de todo el sistema de detección de fugas. Después de utilizar el sistema durante un período de tiempo, el factor de derivación del sistema puede cambiar. Por lo tanto, es necesario calibrar periódicamente el sistema con una fuga estándar para determinar si la relación de derivación ha cambiado. En caso de cambio, es necesario ajustar adecuadamente el punto de alarma del sistema.
5.3Otras precauciones
- Al utilizar el sistema de detección de fugas de helio, algunos usuarios esperan que cada caja pueda detectar varias piezas de trabajo a la vez para mejorar la eficiencia de la detección. Existen riesgos potenciales al hacerlo. Primero, puede haber un efecto acumulativo, es decir, la tasa de fuga acumulada de múltiples piezas de trabajo puede exceder el punto de alarma, mientras que la pieza de trabajo única real está calificada dentro del rango permitido. En segundo lugar, una vez no calificado, se requiere una única reinspección, lo que consume horas de trabajo. La base para que cada caja detecte varias piezas de trabajo a la vez es que la tasa de calificación de las piezas de trabajo sea superior a 90% y la calidad de las piezas de trabajo sea buena.
(2) Como el sistema de detección de fugas de helio es un tipo de instrumento de detección de precisión, es relativamente exigente para el entorno de uso. En primer lugar, la pieza de trabajo deberá estar limpia y seca. En segundo lugar, la temperatura ambiente y la humedad no deben ser demasiado altas.
(3) Para garantizar la vida útil y el funcionamiento estable del sistema, el sistema necesita un mantenimiento regular. Por ejemplo, reemplazar el aceite de la bomba, limpiar la tubería, reemplazar los accesorios, etc. Si no se cumplen las condiciones, se debe invitar a los técnicos del fabricante para un mantenimiento regular.