一种对于密闭产品进行低压充气检测的方法

摘 要：为测试某产品在低压40kpa下的密封性，设计了一种低压密闭条件下的充气装置，该装置同时具有充气保存和空气置换功能。本文主要论述了该装置的结构组成、工作原理及试验方法，并分别进行了充气装置密封性自检及产品充气试验。试验结果表明：充气装置各项指标均满足要求，可用于产品的密封性测试。

关键字：低压密闭；充气装置；充气保存；空气置换；

0引言

密封产品长期储存的重要保障，所以产品需要进行密封性试验。检测产品密封性的方法主要有三种：水浸法、干空气法、示踪气体法[1]。传统的水浸法需要把被测产品浸在水中，该方法有可能损坏被测产品及密封性检测准确性不高；干空气法是通过抽真空或者空气加压，控制测试产品内外压力不同，通过检测压力变化确定产品密闭性；另外示踪气体法是往被测产品中充入氮气或SF6气体等示踪气体，检测其气体浓度变化。本文基于干空气法，设计了一种集充放气、充气保存、空气置换功能的密封检测充气装置。

1充气装置结构设计

充气装置采用便携式结构，由面板总成、电气控制系统、气路系统、机箱和移动车体等组成[2]。面板总成由面板、底板、支柱和侧立板等组成，是充气装置的骨架结构，电气控制系统中电气元件和气路系统中的气路元件都安装在面板总成上，面板上印有“调压阀出口压力”、“各通道压力”、“充气流量调节阀”、“充气流量L/min”等标识。侧立板上印有“交流220V输入”、“氮气输入压力”、“通道1输出”、“通道2输出”、“通道3输出”、“通道4输出”等标识。

1.1电气控制系统

电气控制系统由PLC、人机界面（触摸屏）、开关电源等电气元件组成，通过PLC程序设定，完成充气装置的所有控制动作[3-4]。功能选择和检测操作全部在触摸屏中选择相应的对话框来实现,包括功能选择、启动停止操作，起始压力、检测压力、检测时间、运行时间等，查看压力随时间变化曲线等。

1.2气路系统

气路系统由氮气瓶、氮气减压器（使用方自备）、过滤器、精密调压阀、干燥器、先导式两位三通电磁阀、直动式两位三通电磁阀、诱导止回阀、精密数显压力表、流量调节阀、流量计、气管、快插接头、设备检测连接管等组成[5-6]，是充气装置的功能性系统，通过程序控制可实现气路中气体的充气、升压、保压、排气等功能，气动原理图如图1所示。精密调压阀采用手动调节，精密数显压力表（压力变送控制仪）集成了压力测量、显示、模拟量变送输出以及报警输出功能。

图1 气动原理图

2工作原理

充气装置采用方法为干空气法，采用氮气瓶作为气源，将被试产品连接在充气装置上，充气装置连接氮气瓶，经过氮气瓶上的减压阀进行一次减压，输出压力为0.2MPa，氮气经过管路进入充气装置，经过充气装置上的精密减压阀进行二次减压，输出压力为,氮气经过电磁阀、诱导止回阀、压力表、气路进入被试品。当被试品压力达到设定压力时，充气装置自动关闭电磁阀，切断气路，精密数显压力表实时检测被试品内部的压力，待压力表数字稳定后，开始计时，保压30分钟，根据压力值的变化，判断产品密封性是否合格。充气装置采用四路独立的气路系统和控制程序，能同时分别控制和检测4个被试产品。装置的主要参数如下表1：

表1 装置主要参数

3充气装置试验测试及结果分析

3.1充气装置密封性自检试验

打开氮气瓶阀门，调整氮气减压器压力至0.2MPa;通过旋拧减压阀旋钮，调整气路输入压力40KPa以上，进行充气，待达到设定压力值，设备自动切断气路，进行保压试验，设定压力表数值稳定时为试验0点，保压计时30分钟，进行第一组试验，调整气路输入压力20KPa以上进行第二组试验，每组试验进行五次。试验结果如表2：

                    表2充气装置密封性自检试验结果            单位：KPa

由表中数据可知，充气装置的密封性良好，在输入压力40KPa及20KPa两张情况下，保压30分钟后，装置内的压力并未发生下降，压力值略有浮动，且浮动范围不超过2KPa，可能是试验环境温度变化所导致。

为进一步检验充气装置的密封性，进行了保压试验，分别输入压力40KPa及20KPa，每隔300秒进行一次压力测试，观察压力变化，具体情况如图2所示。可以看出，在两种输入压力下，不同保压时间，均未出现压力值低于起始输入压力值的情况，并且随着保压时间的增长，压力值并未发生明显变化，波动幅度保持在±0.2KPa范围内，说明装置并未发生气体泄漏情况，密封性较好。

图2 两种输入压力下，不同时间压力变化曲线

3.2产品密封性测试试验

分别输出压力40KPa及20KPa,氮气经过电磁阀、诱导止回阀、压力表，将气路打入被试品,四个被试品分别连接不同通道。当被试品压力达到设定压力40KPa及20KPa时，充气装置自动关闭电磁阀，切断气路，精密数显压力表实时检测被试品内部的压力，待压力表数字稳定后，开始计时，20分钟后，每隔300秒，观察压力值的变化（试验结果如表3），可以看出四个产品随着保压时间的增长，压力值均发生细微的减小，但并未低于起始输入压力值，产品的密封性良好。

                   表3产品密封性测试试验结果                 单位：KPa

总结

本文设计的基于低压密闭条件下的充气装置，经过试验分析，装置本身具有较好的密封性，并具有充气保存功能、密封试验功能和空气置换功能；可设定输入压力、检测压力、检测时间等参数，数显压力表量程0-50KPa，精度0.1KPa，充气装置具有4个测试接口，可同时测量四个产品，大大提高了应用效率。

参考文献

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