蘇伯洲

（廣州能源檢測(cè)研究院 廣東 廣州 510447）

1 引言

燃?xì)獗碓O(shè)備密封性能是其最重要的一項(xiàng)指標(biāo)，密封性能是否可靠將會(huì)直接影響到用戶的財(cái)產(chǎn)，甚至是生命安全。在傳統(tǒng)的工作實(shí)踐過(guò)程中，相關(guān)的工作人員常常是首先針對(duì)燃?xì)獗沓錃?，而后再將之置入水槽?nèi)通過(guò)觀察是否冒泡來(lái)判斷其密封性。這一種密封性檢定方式不但操作起來(lái)十分麻煩，且還會(huì)由于觀察不仔細(xì)而導(dǎo)致檢定結(jié)果的精準(zhǔn)性出現(xiàn)偏差。因此，就必須要?jiǎng)?chuàng)新對(duì)燃?xì)獗砻芊庑缘臋z定方法，通過(guò)對(duì)新檢定方式的應(yīng)用來(lái)提高檢測(cè)工作的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性。

2 燃?xì)獗砻芊庑詸z定原理

密封性檢定按照方法可將之分成以下兩大類型，第一是加壓處理與采用一整套可始終維持恒定壓力的送風(fēng)裝置，并將之同被檢測(cè)工件予以連接，于送風(fēng)裝置和被檢測(cè)工件之間接入氣體流量計(jì)。等到系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)后，如果被檢測(cè)工件發(fā)生了外泄現(xiàn)象便可及時(shí)掌握相關(guān)情況。這一方法的優(yōu)勢(shì)價(jià)值主要體現(xiàn)在可直接獲得泄漏燃?xì)饪偭?。但其不足之處也同樣明顯，即整體體積相對(duì)偏大；還有一種可供選用的測(cè)定方法是針對(duì)被檢測(cè)工件施加壓力，觀察其在一段時(shí)間內(nèi)的壓力變化情況。如果發(fā)生了泄漏情況，則壓力下降，此即為差壓檢測(cè)方法。這一種檢測(cè)方式不僅可通過(guò)U形管開展測(cè)試分析，同時(shí)也可利用差壓傳感設(shè)備來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，一般在燃?xì)獗砻芊庑詸z測(cè)工作中所應(yīng)用到的便是這一種檢測(cè)原理。

3 氣路設(shè)計(jì)

燃?xì)獗砻芊庑阅軝z測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成包括了軟件和硬件兩大構(gòu)成部分，這當(dāng)中的硬件主要是指氣路與測(cè)控系統(tǒng)。系統(tǒng)選用高精度差壓、壓力傳感設(shè)備，各自用在對(duì)差壓、壓力等檢測(cè)過(guò)程當(dāng)中。為確?？蓾M足于系統(tǒng)自動(dòng)化功能，在氣路設(shè)計(jì)中還選用了電磁閥來(lái)充當(dāng)執(zhí)行元件以取代手動(dòng)開關(guān)及閥門。整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)的構(gòu)成包括了信號(hào)調(diào)理電路、邏輯控制、驅(qū)動(dòng)電路等構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁閥控制與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料的搜集整理。檢測(cè)結(jié)果通過(guò)顯示面板或打印機(jī)輸出。

在開展測(cè)試分析時(shí)，通過(guò)預(yù)處理之后的壓縮空氣經(jīng)由電磁閥進(jìn)入并同時(shí)與差壓傳感器首尾連接并充氣。在經(jīng)過(guò)平衡處理后，將被檢測(cè)部件及標(biāo)準(zhǔn)部件當(dāng)中的氣體波動(dòng)消除，以確保差壓傳感器兩側(cè)壓力保持一致，這時(shí)差壓傳感器兩側(cè)壓力差即等于零，無(wú)需再顧及到溫度條件的影響。若被檢測(cè)部件出現(xiàn)外泄故障，那么被檢測(cè)部件腔內(nèi)壓力也將大幅度下降，但標(biāo)準(zhǔn)部件腔內(nèi)壓力則不會(huì)發(fā)生任何變化，差壓傳感器兩側(cè)將有壓差出現(xiàn)，差壓傳感器也便可測(cè)定出壓差數(shù)值。鑒于有關(guān)規(guī)定要求是泄漏量為燃?xì)獗須饷苄缘奈ㄒ辉u(píng)價(jià)指標(biāo)，因而也就應(yīng)當(dāng)將壓差值調(diào)整為泄漏量。

檢測(cè)氣路本身均衡與否，甚至是其氣密程度均將是確保燃?xì)庾詣?dòng)檢測(cè)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，因而在開展氣路設(shè)計(jì)工作時(shí)便需用到對(duì)稱設(shè)計(jì)方法，以確保檢測(cè)氣路能夠保持較好的均衡性，對(duì)于電磁閥和與之相連的部位需用到無(wú)泄漏級(jí)別，從而確保氣路本身能夠達(dá)到較高的氣密性，對(duì)于氣路在開展測(cè)定時(shí)其原理如圖1所示。

圖1 檢定氣路工作原理圖

在進(jìn)行測(cè)試之時(shí)將會(huì)直接到達(dá)加壓程序，這時(shí)電磁閥將完全開啟，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)部件腔與被檢定部件腔在充氣后將達(dá)到預(yù)設(shè)壓力，自主閉合電磁閥前3個(gè)電磁閥，并開啟第5個(gè)電磁閥，進(jìn)到均衡狀態(tài)。均衡所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)即將兩腔當(dāng)中的氣體變化予以消除，確保其壓力保持一致，在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，閉合電磁閥3，開啟電磁閥4與5，抵達(dá)數(shù)據(jù)采集處理階段，采用未發(fā)生泄漏故障的標(biāo)準(zhǔn)部件和被檢定部件展開差壓傳感器對(duì)比，這時(shí)對(duì)于電磁閥的氣密性要求即，泄漏總量不超過(guò)10-1Pa?mm3/s方可確保符合于實(shí)際應(yīng)用需求，因而在設(shè)計(jì)階段可選用無(wú)泄漏的電磁閥。

4 測(cè)控設(shè)計(jì)

測(cè)控系統(tǒng)所選用的控制器為AT89C52，其所具備的功能價(jià)值包括有：（1）傳感器信號(hào)輸入；（2）電磁閥開關(guān)量輸出；（3）顯示燈、功能鍵及LED數(shù)碼管輸入及輸出。鑒于電磁閥控制電流相對(duì)偏大，因而電磁閥前端存在功放電路。傳感器模擬信號(hào)經(jīng)由調(diào)理電路、運(yùn)算放大處理后，再由多路開關(guān)最終進(jìn)到A/D實(shí)施模數(shù)調(diào)整，之后經(jīng)由數(shù)據(jù)總線進(jìn)到單片機(jī)當(dāng)中。并同時(shí)發(fā)出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部器件設(shè)備的操控。在選取并應(yīng)用A/D轉(zhuǎn)換設(shè)備之時(shí)，因顧及到系統(tǒng)采集速度相對(duì)較低，且精度要求大，同時(shí)還存在著較強(qiáng)的抗干擾特點(diǎn)。因而需選用轉(zhuǎn)換速度慢但精度更高，且同時(shí)抗干擾性能更加突出的雙積分A/D芯片?？紤]到被檢測(cè)的壓差與壓力等都是非電物理量，而且還需要針對(duì)相關(guān)的檢測(cè)對(duì)象實(shí)際狀態(tài)做出判斷，這當(dāng)中不僅包含了即時(shí)性及精準(zhǔn)度要求，且大部分信號(hào)僅有毫伏級(jí)別。所以，在此類信號(hào)被送入數(shù)據(jù)總線前，需針對(duì)信號(hào)采取前置處理分析。這當(dāng)中就包含了信號(hào)放大、調(diào)理及最終進(jìn)多路開關(guān)，而后進(jìn)一步再通過(guò)模擬與數(shù)字兩項(xiàng)量級(jí)做出調(diào)整處理。鑒于此系統(tǒng)選用了兩傳感器系統(tǒng)，各項(xiàng)傳感器供電壓力并不一致，再加之運(yùn)算放大器對(duì)電源本身的嚴(yán)格要求，因此，做好電源配置異常關(guān)鍵。不同電源所用地也有所差別，并一道選用DC/DC轉(zhuǎn)換器實(shí)施隔離輸入及輸出，將系統(tǒng)主要供電電源及前向電源干擾予以切斷，從而確保傳感器應(yīng)用電源的良好穩(wěn)定性，提高檢測(cè)準(zhǔn)確性。

5 軟件設(shè)計(jì)

主系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，具體可細(xì)分成數(shù)據(jù)采集處理模塊、鍵功能模塊、讀寫控制模塊、加壓、均衡及排氣模塊等多個(gè)程序系統(tǒng)。在開啟儀器電源開關(guān)后，系統(tǒng)將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)初始化，同時(shí)獲取基礎(chǔ)設(shè)置內(nèi)所載入的加壓、均衡、差壓設(shè)定值、測(cè)試時(shí)間以及被檢測(cè)部件體積數(shù)值，而后判斷啟動(dòng)鍵是否準(zhǔn)確按下，在接收到啟動(dòng)案件信息后，系統(tǒng)將進(jìn)到加壓程序，依據(jù)電磁閥時(shí)序順序依次開啟各對(duì)應(yīng)電磁閥。如果在預(yù)設(shè)時(shí)間當(dāng)中氣壓未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，那么系統(tǒng)則需依據(jù)嚴(yán)重泄漏事故級(jí)別進(jìn)行處置同時(shí)發(fā)出報(bào)警信息。在氣壓達(dá)到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)值以后，依據(jù)有關(guān)電磁閥開關(guān)及順序閉合或是開啟相應(yīng)電磁閥；之后抵達(dá)均衡程序，將被檢測(cè)部件及標(biāo)準(zhǔn)件當(dāng)中的氣體波動(dòng)對(duì)差對(duì)于傳感器所造成的不良影響予以消除；在均衡時(shí)間符合于預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)后，系統(tǒng)也將進(jìn)到數(shù)據(jù)采集處理程序中，所得到的測(cè)試結(jié)果將經(jīng)由面板輸出顯示并被存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備當(dāng)中，并將進(jìn)入到下一階段。最終讀取出存儲(chǔ)設(shè)備當(dāng)中所包含的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息與時(shí)間，進(jìn)到打印程序當(dāng)中，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)范式將測(cè)試結(jié)果打印出來(lái)。鑒于一般泄漏差壓傳感器的典型特征，軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，可把微差壓傳感器最大耐壓數(shù)值作為一項(xiàng)特殊參數(shù)來(lái)予以處置，在差壓傳感器所獲取到的數(shù)據(jù)超過(guò)最大耐壓75%，即閉合電磁閥，從而確保微差壓傳感器得到有效保護(hù)。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本次研究重點(diǎn)就針對(duì)燃?xì)獗砻芊庑詸z定方法展開相關(guān)的研究工作，通過(guò)應(yīng)用本文所提出的燃?xì)獗砻芊庑澡b定裝置，不但可實(shí)現(xiàn)對(duì)工作效率的大幅度提升，且還可確保檢定工作更為可信，有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)效率的大幅度提升，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊，值得推廣應(yīng)用。

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