洩漏檢測技術
洩漏檢測技術
有四種最基本的洩漏檢測方法:氣泡滲漏檢測,壓力下降洩漏檢測,質量流量傳感器檢測,氦氣質量光譜分析檢測。對於不同的設備來說,每一種方法對產品的上市時間及產品質氣泡滲漏檢測。從割草機到咖啡機,任何的流體處理設備都需要進行洩漏檢測,從而為其投入市場做論証准備。通常,應用在樣機設計階段的洩漏檢測方法也是在大批量生產中用於檢測的最好方法。目前,共有四種最基本的洩漏檢測方法:氣泡滲漏檢測,壓力下降洩漏檢測,質量流量傳感器檢測,氦氣質量光譜分析檢測。對於不同的設備來說,每一種方法對產品的上市時間及產品質量都有其各自的優點與缺點。
 
 氣泡滲漏檢測
當某種設備需要進行防漏檢測時,此種設備對於可接受的洩漏速度標准是不同的。然而,作為一個普遍意義的准則,目前,我們所期望的用戶產品洩漏標准要比過去幾十年高得多。正是因為這個原因,所謂的氣泡滲漏檢測作為一種檢測方法或多或少有些陳舊,因為它是一種較為原始的洩漏檢測方法。
在氣泡洩漏檢測方法中,產品將會被加壓並放置在水中。若有氣泡從水中冒出則意味著洩漏。通過此方法,即使輕微的洩漏也可以檢測得到。但是,無論是樣品抑或是批量產品的檢測,這種方法都是不切合實際的。首先,產品需要保持乾燥,這是相當困難的,尤其在生產的層面上。同時,氣泡滲漏檢測也是一個緩慢的過程,並且需要掌握相當技能的操作者進行操作。在樣機開發階段,其最大的缺點可能在於這種浸濕的洩漏檢測方法不能提供洩漏的量化標准,並導致開發過程的反復,而不能從檢測中受益。
 
 壓力下降洩漏檢測
洩漏檢測的一種幹式檢測方法是壓力下降檢測(圖1)。在此方法中,設備將會被加壓,然後將壓力源移走,隨著時間的流逝,壓力的變化同時被監測。然後,壓力改變的數據將會被轉化為對洩漏速率的測量。
 
 壓力下降洩漏檢測方法
微分壓差檢測是由壓力下降檢測方法轉變而來的一種更為精確的檢測方法(圖2)。這種檢測方法是將一個參考容積與被測設備同時加壓,隨著時間的流逝,通過傳感器測量參考容積與被測設備的壓差微分。由於時間與壓力數據要首先轉化為洩漏速率,因此,這種方法同樣是一種間接檢測洩漏速率的方法。
 
 微分壓差洩漏檢測方法
一些人錯誤地認為,壓力下降檢測是迄今為止最為廉價的幹式洩漏檢測方式。實際上,為得到所要求的檢測精度,從打樣、密封、以及對環境溫度的變化的控制難度上,或者是檢測設備的破損等,都會轉化為檢測成本的增加。而且,間接檢測的本質以及跟蹤壓力變化所需的時間自然會增加檢測的次數。這個過程需要兩次檢測過程,而不僅僅是一個過程,並且兩個檢測之間要有足夠的時間。如果某個樣機開發項目需要很多檢測條目,必將產生相當長的時間耽擱。
 
 質量流量檢測
一種幹式的直接洩漏檢測方法僅需要讀取一次數據,並且不易受到絕熱的影響,這種方法被稱之為質量流量檢測(圖3)。在這種檢測方法中,設備將會與參考體積同時被加壓(或需要一個帶有校正器的氣體供應線路),取代洩漏液體的流入氣體數量可以以標准的每分鐘多少立方釐米測量到。因此,質量流量檢測是一種直接的檢測方法,它需要相對較少的時間,同時,可以比由時間分離的兩次檢測精度更高。
 
 質量流量洩漏檢測方法
質量流量傳感器使用溫度傳感器(圖4)。洩漏的流體直接通過加熱元件轉移到流動的氣體中,溫敏電阻測量流入與流出的流體溫度。當兩個電阻顯示同樣溫度時,溫度傳感器橋是平衡的。當它失去平衡時,將會產生與質量流量呈比例的輸出電壓,從而提供一個直接的洩漏速率檢測。
 
 質量流量傳感器工作過程
同時,我們要注意到一個簡單的壓力下降洩漏檢測設備相對成本低,並且時間緩慢而不精確,這一點相當重要。壓差檢測與質量流量檢測花費同樣多的成本,但卻具有更快速、更精確的優點。
 
 氦氣洩漏檢測
在其他對洩漏檢測精度要求低於0.001立方釐米/秒的行業中,氦氣質量光譜分析檢測方法被廣泛應用。在大多數的設備的樣機應用中,精度的要求是不必要的,它們更關注於檢測時間與成本。在氦氣質量檢測方法中(圖5),被檢測設備用氦氣加壓,質量流量由檢測室的質量光譜采樣分析儀檢測出來。這種方法的設備成本、維護與氦氣成本,相對於沒必要對低於103 SCCS的洩漏速度進行監測的應用更加昂貴,因此,該方法僅僅被典型地應用在要求最苛刻的設備的洩漏檢測中。
 
 氦氣質量光譜分析檢測方法及優化方法
對于任何關注於洩漏檢測的樣機開發項目來說,需要注意的一點是,如果按客戶定制的質量流量檢測方法應用到生產上,將會延遲產品的上市時間。例如,如一個剛剛檢測過的澆鑄模型,從澆鑄工藝取出時還有點溫熱。一種方法是必須採取自動補償措施彌補溫度變化;另一種方法是一直等到它冷卻至正常室溫。後者註定要有一定的誤差,因為檢測環境是根據當前條件不斷改變的。這就是為什麼最低成本的質量流量洩漏檢測裝置其成本會相對低一些的原因─它們沒有自動補償溫度的能力。同樣地,成本稍高一些的質量流量檢測裝置使用較差的校準方法,也會增加引入誤差的機會。應用機械裝置校準的設備相比於應用固態技術校準的設備更容易變化,而後者損壞或需要維修的可能性也大大降低。需要關注的另外一點是客戶定制的質量流量傳感器對於設備來說,在至關重要的區域功能必須是優良的。成本相對較低的則僅有一種類型的傳感器,這樣會缺少對所需檢測要求進行縮放的功能。樣機設計速度與最終產品上市時間同時會被質量流量系統的處理能力所影響。典型地,在較高的洩漏敏感度的部件與產品中,需要在不同溫度、不同真空水準或其他的變化條件下檢測樣機成千上萬次。檢測儀器需要有記憶所有檢測數據點並將其放入離線數據庫與分析軟件的能力。應用較好的質量流量儀器的PC機將數百萬的△點實時檢測記錄連接成一個連續的曲線圖。同時允許一組數據存儲後,可供後來重新調出,以便更深入地統計分析。如果某種系統不允許檢測結果的實時處理,這樣的結果不僅僅是引起工作的麻煩,而且也將引起產品上市時間的推遲,因為工程師手中沒有足夠的數據進行分析。
 
 檢測專業技術
精確地確定洩漏位置是一件簡單的事情,無需很多的專業技術知識。我們可以通過將設備浸入水下,或將其用氦氣加壓,或直接找出其洩漏位置。對於涉及洩漏檢測的樣機開發來說,更多的挑戰是確定洩漏點的數量以避免設計的反復。對開發帶有罐、管路、閥門、過濾器或其他需作洩漏檢測的產品開發者來說,咨詢有此方面經驗的專家是一個很好的辦法。這樣的咨詢將會為設計者節省百分之十的產品開發成本,同樣也可以縮短百分之十五的產品上市時間。

目前的爭論在於如何設計檢測固件,以及如何在系統的意義上集成軟件與硬體。硬體的設計能力導致固件需防密封,設法減少溫度影響,減小快速響應的檢測數量,避免檢測過程中的部件變形。客戶定制軟件實時工作及處理模擬故障,可能會導致最終樣機洩漏檢測的成敗。針對樣機開發而優化的洩漏檢測工藝應該更關注於整機批量裝配操作,並同時建立一個以檢測為中心的有競爭力的最好的檢測方法。各種檢測方法都有其各自的優點與缺點。