CN103558000B - 一种用于差压检漏仪的快速检测控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于差压检漏仪的快速检测控制方法，与现有技术相比解决了差压检漏仪检测控制过程时间太长，检测效率低下的缺陷。本发明包括以下步骤：1）调整气阀；2）充气过程，充气时间为10秒，通过控制器给充气阀上电施加0.7秒的脉冲电压，通过控制器给排气阀上电施加0.3秒的脉冲电压；3）充气检测过程，压力变送器通过控制器计算出充气过程中的气体压力平均值；4）平衡一过程，衡一过程时间为10秒，通过控制器保证标准平衡阀和被测平衡阀的开启；5）平衡二过程，通过控制器断电关闭充气阀、标准平衡阀、被测平衡阀、排气阀；6）检测过程。本发明缩短了检测时间，提高了检测效率，降低了检测成本。

Description

一种用于差压检漏仪的快速检测控制方法

技术领域

本发明涉及差压检漏仪技术领域，具体来说是一种用于差压检漏仪的快速检测控制方法。

背景技术

传统的差压检漏仪的内部结构图如图1所示，被测端工件11用于接试验的工件，例如工程车柴油机的中冷器，中冷器内容积为2500毫升，检测压力为350kPa。其检测控制过程如下:

第一步，工件中冷器连接好后，开始充气，充气阀4上电开启，排气阀5关闭状态、标准平衡阀8和被测平衡阀9上电开启；

第二步，400kPa的气源2经过精密减压阀12减压到350kPa，通过充气阀4、标准平衡阀8和被测平衡阀9向标准端堵头3和被测端工件11（即中冷器工件）充气，充气5秒钟后充气阀4掉电关闭；

第三步，第一平衡过程，标准端和被测端通过40秒钟的第一平衡过程，温度、压力和被测工件的侧壁膨胀的位移基本平衡和安定；

第四步，第二平衡过程，平衡二的时间是5秒钟，此时标准平衡阀8和被测平衡阀9掉电关闭，标准端堵头3和被测端工件11被分割成两个独立的气室，目的是使关阀的扰动得到平息；

第五步，检测过程，检测过程时间是5秒钟。阀的状态与平衡二相同，检测时控制器1对差压变送器10进行拟零处理，继承了平衡二过程中差压随时间变化的斜率。从零开始计量共计5秒钟，检测的5秒钟得到差压的结果；

第六步，检测时间检测结束后开始排气，此时充气阀4关闭，排气阀5、标准平衡阀8和被测平衡阀9都开启，气流从被测端工作11中经消声器6排向大气，检测结束。

其中，泄漏差压值ΔPLeak的计算与试验泄漏量Q、被测工件的内容积Vw和检测时间t(s)有十分重要的关系，其计算公式为：

从这个公式可以看出，泄漏量Q为零时既无泄漏，泄漏差压值ΔPLeak也为零；泄漏量不为零时既有泄漏，泄漏差压值ΔPLeak不为零，表示当前被测工件有泄漏。

在当前被测工件没有泄漏情况下，被测工件内温度变化Δt影响差压值ΔPΔt和检测压力P，其计算公式为：

从这个公式可以看出，被测工件内温度变化Δt不为零时，温度影响差压值ΔP_Δt也不为零，并随着被测工件内温度变化Δt增大而增大。

而总的差压计算公式为：

P=ΔP_Leak+ΔP_Δt

则ΔP_Δt不为零的情况下，无论泄漏差压值ΔPLeak是何值，总的差压P则无也不为零，造成虚漏，对被测工作实际是否泄漏无实际的评判。因此，要保证总差压数据真实可靠的前提条件是，差压值ΔP_Δt为零即被测工件内的温度无变化。

综上所述可以发现传统的差压检漏仪的检测控制方法有以下不足：

1、连续充气的过程时使得被测工件内的温度升高，从图5中可以看出最高温度比环境温度高出1℃，图3和图5在检测时间5秒内温度变化0.01℃，差压ΔP_Δt变化15.4Pa，这时便产生了是虚漏。而为了避免虚漏的产生，在进行检测时则需要将温度降至环境温度范围附近，因此需要长达40秒的平衡一过程。由于平衡一过程需要40秒，整体检测时间长达60秒，使得检测成本过高，检测效率低下。

2、从图7中可以看出，若对一个被测工件连续测量10次，第一次测量的差压值ΔP最大为15.4Pa,最小值为8.9Pa，极差为6.5Pa,这使得检测的精度和重复性变劣。而法国ATQE公司的差压检漏仪在交付验收使用时，要求连续测量的前10个数据不计，计第11到第20个数据才勉强通过验收。在实际使用中，又增加了试验时间和成本。

3、在气源上必须要使用一个精密减压阀12，使得差压检漏仪的整体结构变得复杂，人工调节可靠性变差，增加了成本过高，同时使得压力变送器7的功能没有最大化发挥。

如何开发出一种可以快递检测试验，节省检测试验成本的检测控制方法已经成为急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中差压检漏仪检测控制过程时间太长，检测效率低下的缺陷，提供一种用于差压检漏仪的快速检测控制方法来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于差压检漏仪的快速检测控制方法，差压检漏仪包括控制器和分别与控制器相连的充气阀、标准平衡阀、被测平衡阀、排气阀，充气阀的输入端接有气源，充气阀的输出端通过分叉管路分别与排气阀、压力变送器、标准平衡阀和被测平衡阀相连，标准平衡阀通过分叉管路分别与标准端堵头和差压变送器相连，被测平衡阀通过分叉管路分别与被测端工件和差压变送器相连，检测控制方法包括以下步骤：

第一步，调整气阀，通过控制器上电开启标准平衡阀和被测平衡阀；

第二步，充气过程，充气时间为10秒，通过控制器给充气阀上电施加0.7秒的脉冲电压，通过控制器给排气阀上电施加0.3秒的脉冲电压；

第三步，充气检测过程，压力变送器通过控制器计算出充气过程中的气体压力平均值，待达到稳定的平均值后控制器给充气阀和排气阀断电，准备进入平衡一过程；

第四步，平衡一过程，平衡一过程时间为10秒，通过控制器保证标准平衡阀和被测平衡阀的开启；

第五步，平衡二过程，平衡二过程时间为5秒，通过控制器断电关闭充气阀、标准平衡阀、被测平衡阀、排气阀；

第六步，检测过程，检测过程时间为5秒，通过控制器断电保持充气阀、标准平衡阀、被测平衡阀、排气阀的关闭，控制器对差压变送器进行拟零处理，差压变送器检测标准端堵头和被测端工件差压的结果。

还包括排气过程，排气过程时间为5秒，通过控制器给标准平衡阀、被测平衡阀、排气阀上电打开，将气流排出。

所述的差压检漏仪还包括安装在排气阀上的消声器，所述排气过程中被测端工件的气流从消声器排出。

有益效果

本发明的一种用于差压检漏仪的快速检测控制方法，与现有技术相比缩短了检测时间，提高了检测效率，降低了检测成本。通过不改变硬件结构，只改变控制方法，节省了精密减压阀的使用，降低了设备成本。通过将平衡一的时间变短，检测总时间由60秒减到35秒，节约时间成本41.6%。避免了长时间连续的充气过程，被测工件的侧壁受到交替压力老化后，形变小、检测精度提高。当需要连续检测同一个工件时，精度和重复性比传统差压检漏仪提高近10倍。具有结构简单、使用方便、可靠性高、效率高的特点。

附图说明

图1为现有技术中差压检漏仪的硬件结构示意图

图2为本发明差压检漏仪的硬件结构示意图

图3为本发明的方法流程图

图4为现有技术方法检测过程中的压力-时间曲线图

图5为现有技术方法检测过程中的温度-时间曲线图

图6为现有技术方法检测过程中的差压-时间曲线图

图7为现有技术方法连续检测10次的结果数据

图8为本发明方法检测过程中的压力-时间曲线图

图9为本发明方法检测过程中的温度-时间曲线图

图10为本发明方法检测过程中的差压-时间曲线图

图11为本发明方法连续检测10次的结果数据

其中，1-控制器、2-气源、3-标准端堵头、4-充气阀、5-排气阀、6-消声器、7-压力变送器、8-标准平衡阀、9-被测平衡阀、10-差压变送器、11-被测端工件、12-精密减压阀。

具体实施方式

为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

如图2和图3所示，本发明所述的一种用于差压检漏仪的快速检测控制方法，其差压检漏仪的硬件结构为现有技术中所使用的，差压检漏仪包括控制器1和分别与控制器1相连的充气阀4、标准平衡阀8、被测平衡阀9、排气阀5，控制器1为差压检测仪控制器，控制各阀门的电压控制信号。充气阀4的输入端接有气源2，气源2可以为400kPa气源，气源的压力在400～800kPa都可以直接使用，对气源2的基本要求满足气源压力至少比检测压力高出50kPa即可。在此省去了精密减压阀12，若需要对气源2进行调节，只需要改进或增加充气脉冲频率设置和充-放气脉冲宽度比设置即可。充气脉冲频率设置的上下限的值为0.25～10Hz、充-放气脉冲宽度比的上下限的值为55～95%。若充气脉冲频率为1Hz，充-放气脉冲宽度比则为70%。对于极端的情况，如气源压力为800kPa,要得到10kPa的检测压力P，可设置充气脉冲频率为9.5Hz，充-放气脉冲宽度比为55%；对于检测压力P小于检测压力但很接近检测压力，如气源压力为700kPa，检测压力为640kPa，可设置充气脉冲频率为1Hz，充-放气脉冲宽度比为75%。在气源的压力变化范围大的情况下，得到符合要求的检测压力，在交变充气过程中可以通过压力变送器7对充气压力动态检测,其有效平均压力达到设定的检测压力时P，控制器1关闭充气阀4，同时关闭排气阀5，从而进入第一平衡过程。充气阀4的输出端通过分叉管路分别与排气阀5、压力变送器7、标准平衡阀8和被测平衡阀9相连，标准平衡阀8通过分叉管路分别与标准端堵头3和差压变送器10相连，被测平衡阀9通过分叉管路分别与被测端工件11和差压变送器10相连，被测端工件11用于接被测工件。

本发明的检测控制方法包括以下步骤：

第一步，调整气阀，通过控制器1上电开启标准平衡阀8和被测平衡阀9，保证气压可以顺利到达标准端堵头3和被测端工件11。

第二步，充气过程，充气时间为10秒，通过控制器1给充气阀4上电施加0.7秒的脉冲电压，通过控制器1给排气阀5上电施加0.3秒的脉冲电压。脉冲电压为0-24V，通过给充气阀4和排气阀5同时施加脉冲电压，取代现有技术中一直给充气阀4施加5秒的气压。避免了长时间连续的充气过程，被测工件的侧壁受到交替压力老化后，形变小、检测精度提高。如图8所示，充气的过程在图8中体现出来，在充气过程中，被测工件内部的气体压力P在高低变化即是交变，充气的时间大于放气的，但其充气过程的气体压力P的平均值是随时间递增的。

第三步，充气检测过程，压力变送器7通过控制器1计算出充气过程中的气体压力平均值，待达到稳定的平均值后控制器1给充气阀4和排气阀5断电，准备进入平衡一过程。

第四步，平衡一过程，平衡一过程时间为10秒，通过控制器1保证标准平衡阀8和被测平衡阀9的开启。

第五步，平衡二过程，平衡二过程时间为5秒，通过控制器1断电关闭充气阀4、标准平衡阀8、被测平衡阀9、排气阀5。

如图5所示，充气过程中工件内的温度升高，而排气过程可以使得工件内的温度降低，从60秒排气结束时温度比环境温度20℃低了10℃。从差压值ΔPΔt的计算公式中可以得出结论：压力上升的过程是升温的过程，压力下降的过程是降温的过程，这会产生虚漏，同时工件泄漏也是压力下降的过程。平衡一和平衡二过程的目的就是为了使得工件的内部温度趋向环境温度的过程。而现有技术中只有通过平衡一和平衡二过程中45秒的工件自然降温时间，严重浪费测量时间。如图9所示的温度变化曲线，从图9可以看出，由于温度是在环境温度附近交替变化，所以充气时间结束时，被测工件的内部温度已经接近环境温度基本上不变化。所以在检测过程中，温度变化小于0.001℃，根据差压值计算公式，此时计算出虚漏的差压值ΔPΔt约为1.5Pa。气源的压力可以为400kPa，高于检测压力350kPa，即被测工件受到交变压力最大值是400kPa，工件的形变也是交替的，这样在平衡一过程时形变就更快地趋于稳定，即不再形变，进入检测时间时前工件已经进行了交替老化处理。如图10所示，图10反应差压ΔP随时间变化的幅度相比较图6要小的多。再如图11所示，通过用交替充放气改进的差压检漏仪对被测工件进行10次连续检测得到的结果，其数据的极差比改进前优越的多。

第六步，检测过程，检测过程时间为5秒，通过控制器1断电保持充气阀4、标准平衡阀8、被测平衡阀9、排气阀5的关闭，控制器1对差压变送器10进行拟零处理，差压变送器10检测标准端堵头3和被测端工件11差压的结果，这个检测过程与现有技术中所使用的过程类似。

检测完成后，还可以包括第七步，排气过程，排气过程时间为5秒，通过控制器1给标准平衡阀8、被测平衡阀9、排气阀5上电打开，将气流排出。为了达到更好的使用效果，还可以包括安装在排气阀5上的消声器6，排气过程中被测端工件11的气流从消声器6排出，减少噪音污染。

本发明所述的检测控制方法，在差压检漏仪的五个重要过程中，即充气过程、平衡一过程、平衡二过程、检测过程和排气过程，五个过程设定的时间分别是10秒、10秒、5秒、5秒，总计为35秒，相对于现有技术中所需的60秒减少了25秒。通过解决被测工件内的温度变化Δt造成的虚漏问题、缩短检测时间。解决了连续测量极差过大的问题，由原来的6.5Pa减小为0.7Pa，精度重复性提高了约一个数量级、同时还节省一个精密减压阀。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (3)

1.一种用于差压检漏仪的快速检测控制方法，差压检漏仪包括控制器（1）和分别与控制器（1）相连的充气阀（4）、标准平衡阀（8）、被测平衡阀（9）、排气阀（5），充气阀（4）的输入端接有气源（2），充气阀（4）的输出端通过分叉管路分别与排气阀（5）、压力变送器（7）、标准平衡阀（8）和被测平衡阀（9）相连，标准平衡阀（8）通过分叉管路分别与标准端堵头（3）和差压变送器（10）相连，被测平衡阀（9）通过分叉管路分别与被测端工件（11）和差压变送器（10）相连，其特征在于，检测控制方法包括以下步骤：

1）调整气阀，通过控制器（1）上电开启标准平衡阀（8）和被测平衡阀（9）；

2）充气过程，充气时间为10秒，通过控制器（1）给充气阀（4）上电施加0.7秒的脉冲电压，通过控制器（1）给排气阀（5）上电施加0.3秒的脉冲电压；

3）充气检测过程，压力变送器（7）通过控制器（1）计算出充气过程中的气体压力平均值，待达到稳定的平均值后控制器（1）给充气阀（4）和排气阀（5）断电，准备进入平衡一过程；

4）平衡一过程，平衡一过程时间为10秒，通过控制器（1）保证标准平衡阀（8）和被测平衡阀（9）的开启；

5）平衡二过程，平衡二过程时间为5秒，通过控制器（1）断电关闭充气阀（4）、标准平衡阀（8）、被测平衡阀（9）、排气阀（5）；

6）检测过程，检测过程时间为5秒，通过控制器（1）断电保持充气阀（4）、标准平衡阀（8）、被测平衡阀（9）、排气阀（5）的关闭，控制器（1）对差压变送器（10）进行拟零处理，差压变送器（10）检测标准端堵头（3）和被测端工件（11）差压的结果。

2.根据权利要求1所述的一种用于差压检漏仪的快速检测控制方法，其特征在于：还包括

7）排气过程，排气过程时间为5秒，通过控制器（1）给标准平衡阀（8）、被测平衡阀（9）、排气阀（5）上电打开，将气流排出。

3.根据权利要求2所述的一种用于差压检漏仪的快速检测控制方法，其特征在于：所述的差压检漏仪还包括安装在排气阀（5）上的消声器（6），所述排气过程中被测端工件（11）的气流从消声器（6）排出。