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流量式檢漏儀工作原理是向被檢工件內(nèi)不間歇充入一定壓力氣體,以質(zhì)量流量計或體積流量計感測充入工件氣體流量的變化,以此來判定工件泄漏量是否在工藝要求合格范圍內(nèi)。流量法的特點是測量信號與被測容積的大小無關(guān),測量信號直接反映氣體泄漏量。若感測元件是差壓流量計則為差壓流量法,其檢漏儀為差壓流量檢漏儀;若是質(zhì)量流量計則為質(zhì)量流量法,其檢漏儀為質(zhì)量流量檢漏儀。質(zhì)量流量法
時測量信號不僅與測量容積的大小無關(guān),而且與測試壓力的高低也沒關(guān)系。
流量式檢漏儀檢測過程是這樣的:
(1)充氣過程:SV2、SV3上電,通過旁路電磁閥給工件快速充氣,充氣完后,
SV2失電,關(guān)閉旁路閥,SV1上電,使氣源、差壓流量傳感器、被測工件成為連通氣路。
(2)檢測過程:SV1、SV3保持得電,觀測流量傳感器數(shù)據(jù),在規(guī)定時間內(nèi)作出是否合格判定。
(3)排氣:SV1、SV3時,通過消聲器排放工件內(nèi)氣體。
流量式檢漏儀氣路圖見圖6。
質(zhì)量流量計分為直接式和間接式兩種。直接式質(zhì)量流量計的輸出信號能直接反映流體介質(zhì)的質(zhì)量流量值,其中應(yīng)用最為廣泛的是科里奧利式質(zhì)量流量計和熱式質(zhì)量流量計;
間接式質(zhì)量流量計也有兩種:一種是組合式質(zhì)量流量計,另一種是補償式質(zhì)量流量計。
這里重點介紹適用于質(zhì)量流量檢漏儀安裝的熱式質(zhì)量流量計。熱分布型TMF質(zhì)量流量計的工作原理如圖7所示,在一根小口徑薄壁測量管的外壁上,
對稱繞制兩個具有較高溫度系數(shù)的電阻線圈,并與另外兩個電阻組成一直流電橋。電阻線圈即是加熱元件,又是測溫元件。電橋由專門的電子線路(轉(zhuǎn)換器)供給恒定的電流,電阻絲產(chǎn)生的熱量加熱測量管和其內(nèi)部的氣體,當無氣體通過時,在測量管上軸向的溫度分布是對稱的,如圖7b虛線所示,上下游各電阻絲的平均溫度為Tm,溫差為零;當有氣體流過時,上游溫度下降,下游溫度上升,測量管中軸向溫度分布曲線發(fā)生畸變,如圖7b實線所示,上下游各電阻絲的平均溫度分別為T1和T2,溫差為△T(△T=T2 - T1);當流量趨向于無窮大時,由于電阻絲產(chǎn)生的熱量很快被氣體帶走,上下游的溫差又趨向于零,流量計將不能正常工作。所以微小流量是這種流量計工作的必要條件。流量應(yīng)小到不至于將加熱熱量帶出傳感器,即在傳感器出口處,溫度應(yīng)恢復(fù)到進口溫度T0。
A:電阻絲和管壁及其內(nèi)部氣體的總傳熱系數(shù)
R0:電阻絲電阻
α:電阻絲電阻溫度系數(shù)
T:測量管中的最高溫度
T0:環(huán)境溫度
CP:介質(zhì)比定壓熱容
理想氣體的比熱容和摩爾熱化,實際氣體的比熱容和摩爾熱容受溫度、
壓力的影響,但變化比較小。熱分布型TMF正容不隨溫度、壓力而變是基于氣體的這種物理特性使得傳感器的輸出信
號在一定的流量范圍內(nèi)與氣體的質(zhì)量流量或標準體積流量成正比。
4、泄漏試驗的溫度影響及補償
在差壓檢漏法中已較為詳細地論述了工件溫度對測量結(jié)果的影響。絕對壓力法同差壓法一樣都是遵循理想氣體狀態(tài)方程的,若檢驗氣體未完全達到平衡狀態(tài),則溫度必然對檢測結(jié)果產(chǎn)生影響。
通常溫度的影響主要來自兩個方面,一是環(huán)境溫度,二是工件溫度。對于環(huán)境溫度,應(yīng)使整個檢測系統(tǒng)處于同一環(huán)境溫度下,在試驗過程中還應(yīng)避免環(huán)境溫度的變化。此外,壓力測量法中采用差壓法時,使被測工件與標準樣件處于同樣的環(huán)境溫度下,即可起到補償作用。而對于工件溫度,在差壓檢漏法中已提出應(yīng)使工件處于室溫狀態(tài),也就是說應(yīng)盡可能從工藝流程上予以解決.這樣即經(jīng)濟又可靠。但目前在我們一些現(xiàn)有的或新設(shè)計的生產(chǎn)線上,都很難實現(xiàn)使工件達到室溫狀態(tài)。特別是通常在試驗前,需將工件清洗、吹干,在這種情況下應(yīng)如何解決工件溫度對測量結(jié)果的影響呢?可以采取以下幾種方法:
第一種方法通常稱為二次測量法,即將被試工件密封后,首先以低于所要求的試驗壓力充氣測量,然后再按所要求的試驗壓力進行二次充氣測量,顯然這種方法將加速工件與檢驗氣體溫度趨于一致。這種方法因其測量精度較低,加之生產(chǎn)節(jié)拍的限制,故較少應(yīng)用。
第二種方法稱之為統(tǒng)計法。顧名思義,該方法是以實際試驗所得到的統(tǒng)計數(shù)據(jù)為依據(jù),找出其中的規(guī)律,并適當?shù)匦拚龔U品值以滿足測量要求。該方法結(jié)構(gòu)簡單,費用低,目前被廣泛采用。例如,德國佛羅里西公司的檢漏儀上就帶有DPK鍵,即泄漏速率修正鍵,采用該鍵很容易實現(xiàn)統(tǒng)計法對測量結(jié)果的補償。此外,采用該鍵還可用來縮短試驗過程中的平衡時間,從而縮短整個試驗時間。但是,應(yīng)當指出的是,當工件不處于室溫狀態(tài)時就很難保證所有的工件都具有相同的溫度。這種情況下,如果工件間的溫差較大且檢測精度又相對要求較高,則統(tǒng)計法也就無法滿足要求了。
第三種方法是采用兩個溫度傳感器,一個用于測量檢驗氣體的溫度,加一個測量被試工件的溫度。其辦法是根據(jù)泄漏標準工件,測出其與檢驗氣體的各個溫度差及相應(yīng)壓降值,依據(jù)廢品點,作出一條溫度、壓降曲線,作為溫度補償曲線,并將此曲線編程到檢漏儀中。在實際生產(chǎn)條件下,將再次測得的檢驗氣體與被試工件之間的溫度差及相應(yīng)的壓降值輸入到儀器中,與所存入的溫度補償曲線相比較,即可得出補償后的檢測結(jié)果。
這種方法也可以用于補償環(huán)境溫度對測量結(jié)果的影響,其辦法是用上述測量被試工件的溫度傳感器測量密封夾具的溫度。但應(yīng)當指出的是這種補償方法也是遵循某種統(tǒng)計規(guī)律的,并不是依據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程檢測出檢驗氣體的溫度變化就可進行補償?shù)模驗樵谡麄€測量過程中檢驗氣體不可能達到平衡狀態(tài)。
采用溫度補償后其測量精度勢必有所降低,并增加費用。在實際應(yīng)用中,應(yīng)按實際生產(chǎn)條件,做了同批工件的實驗數(shù)據(jù),從中選定一條適宜的曲線。
5、檢漏方法及儀器的選型
如上所述,在兩種檢漏原理下有四類不同方式的檢漏儀。如何根據(jù)不同的工況和被檢工件具體工藝參數(shù)選擇合適的檢漏儀是至關(guān)重要的。下面表格是一般工況下不同類型檢漏儀的適用范圍,然后以6113型發(fā)動機總成為例,具體講解不同檢漏儀的選用。
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