高壓電磁閥的檢漏

對用于天然氣加油站或者氫氣等工業氣體管道傳輸中用到的高壓電磁閥産品進行漏率檢測是一件非常具有挑戰性的任務。為了确保氫氣沒有溢出閥門,這就要求有一個非常低的漏率去測試這個産品,其漏率要不大于1·10-6mbarl/sec。經過對比測試:這個漏率範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最大值約等于10-3mbarl/sec)還要低很多。

定制檢漏系統之路

德國GSR閥門公司(GSRVentiltechnikGmbH&Co.KG)是一家專門從事研發與生産高壓電磁閥的企業。普發真空(PfeifferVacuumGmbH)開發并生産了一套完整的氦氣檢漏系統。這套系統是為了配合GSR生産高壓電磁閥定制的。高壓電磁閥的工作壓力一般在200-360bar之間。在某些情況下,這個工作壓力可能更高。普發真空是非常樂于接受這樣一個挑戰,并且把這個項目作為我們的新的标杆。在項目設計階段,我們很快就發現整套系統能夠很好的滿足GSR的要求。這也就意味着,在将來我們能夠進行更廣泛的合作中,測試更多不同的閥門。

這個項目有如下的技術要求:

  • 閥門的壓力在0.5-360bar之間。所有的測試要求在全自動的環境下完成。

  • 可持續測量和自由選擇測試氣體濃度的測試氣體回收系統。技術要求背景:如果一個閥門被填充了氦氣,則随後持續充入的氦氣将減少。大約180升的氦氣會在一個壓力在360bar和一個内在的閥容量在0.5升的一個單循環測試系統中被釋放。由于該氣體制作工藝複雜以及成本的問題,氦氣是一種昂貴的測試氣體。測試氣體回收系統可以從經濟和生态兩方面帶來更多的利益。并且循環再利用率可以達到95%以上。

  • 為了确保校準的測試壓力在360bar以上以及避免任何可能的壓力峰值,就必須開發一個壓力高達500bar的高壓對比系統,其測試氣體需要一個特殊裝置的緩沖容器存放,以便逐步向下釋放氣體。n此外,還需要一個額外的功能閥測試系統:在氮氣壓力在100bar以上時,壓力從閥門能流入大氣。這個過程中流量的速度會達到音速的2.5倍,結果就是産生極大的噪音,這就必須需要一個特殊的靜音裝置。

成功的測試

經過數月的時間,我們開發了一套雙腔體的檢漏測試系統。這套系統可以用來測試壓力大于360bar環境下的漏率,并且可測定的漏率高于10-6mbarl/sec。經過對比測試:1升的容器中的壓力會升高到百萬分之一毫巴每秒。

系統的設計

随着閥壓到達一定壓力,兩個腔體中的一個腔體是在真空條件下第一個用來測試閥座内部洩露的。任何的洩露會被在閥門出口處檢測,這樣就能确保讀出準确的閥門内部的漏率。

在第二個腔體裡,所謂閥門的集成,漏率會在壓力在360bar以上的環境下進行測試。這個就能讀出在高壓工作環境下整體閥門的漏率。

整體測試流程如下:檢漏測試系統的操作員随同生産訂單一同收到一份标簽。随後他在可視化系統中輸入訂單号和不同型号的閥門進行測試。接着,他用手持掃描器讀取标簽。閥門正确的測試結果就會通過這串條形碼讀出,并且顯示在中控器上。此外,測試的數據還會同步以傳送到電腦上。

整個測試結果被記分和分類。所有測試的結果同時會集成到GSR的ERP系統上。這樣就确保所有的測試數據可視實時被調取。

領先的技術

第一步先測量腔體中的背景信号,這個信号随後需要和一個相應的參考值對比。隻有當信号校準好了之後,才會對高壓電磁閥進行實際測量。

操作員會創建一個測試程序。比如,他們會設定在不同壓力等級下,那種型号的閥會被放進哪個腔體進行測試,還有測試周期的時間。

當電磁閥被放在各自需要測試的腔體中後(取決于程序的設定),通過控制按鈕确認,并關閉腔體抽取真空。測試樣本(電磁閥)會更具程序設定的路線自動去進行測試。此時氮氣正好通過真空腔體,電磁閥在内部循環系統中入充氦氣進行檢漏。依靠普發SmartTest氦氣檢漏設備,能夠準确的測算出閥門的漏率。測試完成後,氦氣會通過循環系統進行回收,随後操作員會慢慢打開真空腔體,這時帶有測試結果的閥門就完成了測試。

檢漏系統對于GSR這樣的中等規模的公司來說是一項十分具有意義的投資。因為這個項目能給GSR帶來更高品質的産品以及其對自身精益求精的品質管理保證。即便漏率遠低于在實際應用中要求的限制能被更可靠的證明。

對于未來的高新技術領域的興趣

針對高端電磁閥,閥門領域,尤其是對精度要求極端苛刻的産品領域,檢漏測試起到了非常關鍵的作用。GSR就是這樣一家專門從事開發在氫氣工業氣體領域使用的閥門。這個領域的應用正在與日俱增,氫氣,作為一種混合能源的重要組成部分,毫無疑問在今後幾十年内将會逐漸扮演一個重要的角色去替代現有能源。但是氫分子非常小,很微小的縫隙就能導緻氫氣洩露。這就是為什麼極高精度的漏率測試在生産應用于氫氣工業氣體行業的高質量閥門時會變得如此重要。這樣的測試需要可靠的操作性,甚至要在壓力高于900bar的情況下進行測試。普發真空和GSR的合作開創了這一系統的先例。

最近GSR公司部分工廠正在進行在工況條件下進行閥門檢漏測試。這就意味離原先設想得開發新産品的可行性很接近了。同時GSR也裝備了針對DIN EN ISO 15848-1口徑的設備,不同型号的電磁閥也在用檢漏儀進行檢測。

 

 

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