引言

船用柴油機的熱交換器芯子對水循環(huán)系統(tǒng)有一定的清潔度要求,而外部冷卻水大多直接利用區(qū)域內的海水或淡水,這些冷卻水雜質非常多,一旦混入將給柴油機造成損傷,所以,熱交換器的芯子部件就必須具備一定的耐壓和密封性能。我公司在熱交換器總成裝配之前,要求對所有的芯子部件采取耐壓和密封性能試驗。

在實際生產應用中,常見的耐壓和密封性能試驗方式包括:

(1)濕式試驗:

1)向試驗對象內腔填充具有一定壓力的液體介質,保壓一定時間后,目視產品表面是否有試驗介質從滲漏點滲出:

2)將試驗對象浸沒在液體中,向試驗對象內腔填充具有一定壓力的空氣,保壓一定時間后,目視檢測產品表面是否有氣泡從滲漏點滲出。

這種方法操作簡單,但是效率低下。

(2)干式試驗:

1)向試驗對象內腔填充具有一定壓力的空氣,保壓一定時間后,傳感器采集氣壓變量來判斷產品是否符合要求:

2)向試驗對象內腔填充具有一定壓力的空氣,保壓一定時間后,傳感器采集氣體流量變量來判斷產品是否符合要求。

這種方法可以實現整個檢測過程的自動化控制,降低人為目測因素對最終試驗數據的影響,且數據信息一旦收集,就被固化,不可修改。

1應用背景

之前,我公司熱交換器芯子部件的耐壓和密封性能試驗都是采用產品內腔充氣保壓,然后浸沒在液體中,通過目測氣泡的方式進行。由于熱交換器型號眾多,體型、尺寸、重量相差較大,所以不同型號的芯子部件試驗時都必須使用對應的試驗工裝,故在實際生產過程中及日常管理上都明顯存在不便。因此,我們一直在尋求更加穩(wěn)定、安全、環(huán)保的方案來取代濕式試驗檢測法。

經調研,目前市場上的干式密封試驗設備(以壓縮空氣作試驗介質)多數采用氣體體積變化率作為判別方式,這對小型容積腔體的試驗相當適用:但是,一旦遇有稍大容積腔體的試驗或發(fā)生微小泄漏狀況,因泄漏而引發(fā)的體積變化率細微,在短時間內反應不明顯,極易造成產品泄漏誤判的發(fā)生。最關鍵的問題是,我公司熱交換器芯子規(guī)格多、批量大、容積不一致,即使同一規(guī)格的芯子也允許容積存在一定的誤差,這樣就導致相應的體積變化率很難確定,經過多次模擬試驗驗證,該方式不適應我公司芯子產品的密封性試驗需求。

2設計原理

現在,我們改用目前比較適用的氣體壓力變化干式試驗法,將試驗對象的內腔閉合保壓容積內的壓力變化作為判別依據。針對產品的"閉合保壓容積",試驗機由試驗對象(熱交換器芯子腔體)、壓力傳感器、逆止閥組成的氣路系統(tǒng)構成。

具體的操作方式如下:由固定氣源提供穩(wěn)定干燥無油的壓縮空氣二減壓閥調至規(guī)定值0.5MMP二芯子內腔二壓力傳感器傳遞信息二電磁閥控制啟動關閉二逆止閥關閉二保壓開始2ami二壓力傳感器檢測到壓力保持在0.n95MMP以上(合格)二電磁閥控制啟動開啟二逆止閥開啟二泄壓。

整個試驗通過傳感器及電氣控制系統(tǒng)(圖1),實現對電磁閥啟閉的自動控制,利用變送傳感系統(tǒng)完成對熱交換器芯子腔體內壓縮空氣壓力變化的自動檢測,來辨別芯子部件的密封性能。

我們采用四工位、雙試雙待方案設計和制作了芯子部件耐壓和密封性干式試驗機。試驗過程中采用兩端氣壓夾持抱緊機構對試驗對象進行固定和防爆,操作工僅需將芯子部件裝入底端定位法蘭后啟動設備,試驗過程將由設備自動完成,并記錄數據。其中兩個工位試驗時,另外兩個工位可以同時完成試驗對象的卸、裝工作。且試驗工位和裝卸工位被基本隔斷,消除了氣壓泄爆的安全隱患,大大降低了操作工的勞動強度,節(jié)省了工作時間。

這種試驗方式的關鍵技術在于壓力傳感器檢測的敏感度和分辨率。敏感度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化對輸入量變化的比值。當傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時,敏感度可理解為放大倍數。提高敏感度,可得到較高的測量精度,但測量范圍會縮小,穩(wěn)定性也會變差。分辨率是指傳感器可感受到的被測量的最小變化的能力。如果輸入量從某一非零值緩慢地變化,當變化值未超過某一數值時,傳感器的輸出不會發(fā)生變化,即傳感器對此變化是分辨不出來的:只有當變化值超過分辨率時,其輸出才會發(fā)生變化。分辨率與傳感器的穩(wěn)定性是相反的,分辨率越高,則傳感器的穩(wěn)定性越差。

3技術優(yōu)點

芯子部件耐壓和密封性干式試驗機采用端封導向快速夾持技術,直接利用芯子產品的端板導向進行導向定位,不需翻轉芯子就可以進行試驗。氣源使用間歇性氣源,一旦止回閥關閉以后,就不再需要供氣。又由于產品雖然內腔容積大小不一,但承壓壓力要求卻是一致的,所以我們可以采用統(tǒng)一的保壓參數進行試驗,不需要不斷調整參數。

芯子部件耐壓和密封性干式試驗機的結構形式,可以實現對試驗狀態(tài)的調節(jié),氣壓數據的自動采集、顯示和報警控制。其優(yōu)點如下:

(1)在芯子部件的工位設定上采用雙工位雙待試壓(測試機工作臺旋轉180О)設計,實現試壓、安裝同步進行,節(jié)約了產品裝卸工時,降低了勞動強度:

(2)芯子部件試壓時采用雙向端面密封,以雙向錐套導向,實現芯子部件的自動導向、定位,使定位、密封更加穩(wěn)定可靠:

(3)采用雙向端面密封方式,與芯子部件的實際使用狀態(tài)一致,試驗更貼近實際:

(4)芯子部件壓緊采用螺旋升降機,密封參數由行程開關進行控制,端板定位、壓緊可靠:

(5)通過調整行程開關及雙向錐套,即可適應不同規(guī)格芯子部件試驗的切換,實現一機多能:

(6)試驗過程中遇有泄漏情況發(fā)生,報警器將會自動報警,從而消除了人工目測的視覺失誤,提高了判別的準確性:

(7)雙工位雙待方式更安全:

(8)不需要借用液體介質,節(jié)省了水資源,縮小了操作空間:

(9)減少了后續(xù)的清潔、干燥、防腐工序,節(jié)約了生產成本。

將芯子部件耐壓和密封性干式試驗機(以壓縮空氣作試驗介質)與老式的濕式試壓臺(通氣浸水)進行比較,前者在過程安裝、加壓、保壓、泄壓等操作過程中顯現出快捷、方便、清潔等優(yōu)勢,節(jié)約了水資源,改善了工作環(huán)境:而且試壓后的產品干燥無積液,不需要二次處理,可提高工效30%以上。

4結語

綜上,我公司利用干式試驗技術自行研制的芯子部件耐壓和密封性干式試驗機已經成功投產使用,并取得了很好的經濟效益。其具有節(jié)能、環(huán)保、無污染、成本低等特點,且隨著檢測系統(tǒng)及傳感器技術性能的提高,還可以應用到不同產品的耐壓及密封性能檢測工作中去。