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高壓電磁閥的檢漏
2016-09-27 08:48
對(duì)用于天然氣加油站或者氫氣等工業(yè)氣體管道傳輸中用到的高壓電磁閥產(chǎn)品進(jìn)行漏率檢測是一件非常具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。為了確保氫氣沒有溢出閥門，這就要求有一個(gè)非常低的漏率去測試這個(gè)產(chǎn)品，其漏率要不大于1·10-6 mbarl/sec。經(jīng)過對(duì)比測試：這個(gè)漏率范圍比我們能從水中看到冒泡逃出的空氣的漏率(在水中肉眼能見空氣泡沫的比較大值約等于10-3 mbarl/sec)還要低很多。
定制檢漏系統(tǒng)之路
德國GSR閥門公司(GSRVentiltechnikGmbH&Co.KG)是一家專門從事研發(fā)與生產(chǎn)高壓電磁閥的企業(yè)。普發(fā)真空(PfeifferVacuumGmbH)開發(fā)并生產(chǎn)了一套完整的氦氣檢漏系統(tǒng)。這套系統(tǒng)是為了配合GSR生產(chǎn)高壓電磁閥定制的。高壓電磁閥的工作壓力一般在200-360bar之間。在某些情況下，這個(gè)工作壓力可能更高。普發(fā)真空是非常樂于接受這樣一個(gè)挑戰(zhàn)，并且把這個(gè)項(xiàng)目作為我們的新的標(biāo)桿。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，我們很快就發(fā)現(xiàn)整套系統(tǒng)能夠很好的滿足GSR的要求。這也就意味著，在將來我們能夠進(jìn)行更廣泛的合作中，測試更多不同的閥門。
這個(gè)項(xiàng)目有如下的技術(shù)要求：
閥門的壓力在0.5-360bar之間。所有的測試要求在全自動(dòng)的環(huán)境下完成。
可持續(xù)測量和自由選擇測試氣體濃度的測試氣體回收系統(tǒng)。技術(shù)要求背景：如果一個(gè)閥門被填充了氦氣，則隨后持續(xù)充入的氦氣將減少。大約180升的氦氣會(huì)在一個(gè)壓力在360bar和一個(gè)內(nèi)在的閥容量在0.5升的一個(gè)單循環(huán)測試系統(tǒng)中被釋放。由于該氣體制作工藝復(fù)雜以及成本的問題，氦氣是一種昂貴的測試氣體。測試氣體回收系統(tǒng)可以從經(jīng)濟(jì)和生態(tài)兩方面帶來更多的利益。并且循環(huán)再利用率可以達(dá)到95%以上。
為了確保校準(zhǔn)的測試壓力在360bar以上以及避免任何可能的壓力峰值，就必須開發(fā)一個(gè)壓力高達(dá)500bar的高壓對(duì)比系統(tǒng)，其測試氣體需要一個(gè)特殊裝置的緩沖容器存放，以便逐步向下釋放氣體。n此外，還需要一個(gè)額外的功能閥測試系統(tǒng)：在氮?dú)鈮毫υ?00bar以上時(shí)，壓力從閥門能流入大氣。這個(gè)過程中流量的速度會(huì)達(dá)到音速的2.5倍，結(jié)果就是產(chǎn)生極大的噪音，這就必須需要一個(gè)特殊的靜音裝置。
成功的測試
經(jīng)過數(shù)月的時(shí)間，我們開發(fā)了一套雙腔體的檢漏測試系統(tǒng)。這套系統(tǒng)可以用來測試壓力大于360bar環(huán)境下的漏率，并且可測定的漏率高于10-6mbarl/sec。經(jīng)過對(duì)比測試：1升的容器中的壓力會(huì)升高到百萬分之一毫巴每秒。
系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
隨著閥壓到達(dá)一定壓力，兩個(gè)腔體中的一個(gè)腔體是在真空條件下靠前個(gè)用來測試閥座內(nèi)部泄露的。任何的泄露會(huì)被在閥門出口處檢測，這樣就能確保讀出準(zhǔn)確的閥門內(nèi)部的漏率。
在第二個(gè)腔體里，所謂閥門的集成，漏率會(huì)在壓力在360bar以上的環(huán)境下進(jìn)行測試。這個(gè)就能讀出在高壓工作環(huán)境下整體閥門的漏率。
整體測試流程如下：檢漏測試系統(tǒng)的操作員隨同生產(chǎn)訂單一同收到一份標(biāo)簽。隨后他在可視化系統(tǒng)中輸入訂單號(hào)和不同型號(hào)的閥門進(jìn)行測試。接著，他用手持掃描器讀取標(biāo)簽。閥門正確的測試結(jié)果就會(huì)通過這串條形碼讀出，并且顯示在中控器上。此外，測試的數(shù)據(jù)還會(huì)同步以傳送到電腦上。
整個(gè)測試結(jié)果被記分和分類。所有測試的結(jié)果同時(shí)會(huì)集成到GSR的ERP系統(tǒng)上。這樣就確保所有的測試數(shù)據(jù)可視實(shí)時(shí)被調(diào)取。
優(yōu)先先的技術(shù)
靠前步先測量腔體中的背景信號(hào)，這個(gè)信號(hào)隨后需要和一個(gè)相應(yīng)的參考值對(duì)比。只有當(dāng)信號(hào)校準(zhǔn)好了之后，才會(huì)對(duì)高壓電磁閥進(jìn)行實(shí)際測量。
操作員會(huì)創(chuàng)建一個(gè)測試程序。比如，他們會(huì)設(shè)定在不同壓力等級(jí)下，那種型號(hào)的閥會(huì)被放進(jìn)哪個(gè)腔體進(jìn)行測試，還有測試周期的時(shí)間。
當(dāng)電磁閥被放在各自需要測試的腔體中后(取決于程序的設(shè)定)，通過控制按鈕確認(rèn)，并關(guān)閉腔體抽取真空。測試樣本(電磁閥)會(huì)更具程序設(shè)定的路線自動(dòng)去進(jìn)行測試。此時(shí)氮?dú)庹猛ㄟ^真空腔體，電磁閥在內(nèi)部循環(huán)系統(tǒng)中入充氦氣進(jìn)行檢漏。依靠普發(fā)SmartTest氦氣檢漏設(shè)備，能夠準(zhǔn)確的測算出閥門的漏率。測試完成后，氦氣會(huì)通過循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行回收，隨后操作員會(huì)慢慢打開真空腔體，這時(shí)帶有測試結(jié)果的閥門就完成了測試。
檢漏系統(tǒng)對(duì)于GSR這樣的中等規(guī)模的公司來說是一項(xiàng)十分具有意義的投資。因?yàn)檫@個(gè)項(xiàng)目能給GSR帶來更高品質(zhì)的產(chǎn)品以及其對(duì)自身精益求精的品質(zhì)管理保證。即便漏率遠(yuǎn)低于在實(shí)際應(yīng)用中要求的限制能被更可靠的證明。
對(duì)于未來的高新技術(shù)優(yōu)先域的興趣
針對(duì)優(yōu)質(zhì)電磁閥，閥門優(yōu)先域，尤其是對(duì)精度要求極端苛刻的產(chǎn)品優(yōu)先域，檢漏測試起到了非常關(guān)鍵的作用。GSR就是這樣一家專門從事開發(fā)在氫氣工業(yè)氣體優(yōu)先域使用的閥門。這個(gè)優(yōu)先域的應(yīng)用正在與日俱增，氫氣，作為一種混合能源的重要組成部分，毫無疑問在今后幾十年內(nèi)將會(huì)逐漸扮演一個(gè)重要的角色去替代現(xiàn)有能源。但是氫分子非常小，很微小的縫隙就能導(dǎo)致氫氣泄露。這就是為什么極高精度的漏率測試在生產(chǎn)應(yīng)用于氫氣工業(yè)氣體行業(yè)的高質(zhì)量閥門時(shí)會(huì)變得如此重要。這樣的測試需要可靠的操作性，甚至要在壓力高于900bar的情況下進(jìn)行測試。普發(fā)真空和GSR的合作開創(chuàng)了這一系統(tǒng)的先例。
比較近GSR公司部分工廠正在進(jìn)行在工況條件下進(jìn)行閥門檢漏測試。這就意味離原先設(shè)想得開發(fā)新產(chǎn)品的可行性很接近了。同時(shí)GSR也裝備了針對(duì)DIN EN ISO 15848-1口徑的設(shè)備，不同型號(hào)的電磁閥也在用檢漏儀進(jìn)行檢測。