引言

船用柴油機(jī)的熱交換器芯子對(duì)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(nèi)的海水或淡水,這些冷卻水雜質(zhì)非常多,一旦混入將給柴油機(jī)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(duì)所有的芯子部件采取耐壓和密封性能試驗(yàn)。

在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中,常見的耐壓和密封性能試驗(yàn)方式包括:

(1)濕式試驗(yàn):

1)向試驗(yàn)對(duì)象內(nèi)腔填充具有一定壓力的液體介質(zhì),保壓一定時(shí)間后,目視產(chǎn)品表面是否有試驗(yàn)介質(zhì)從滲漏點(diǎn)滲出:

2)將試驗(yàn)對(duì)象浸沒在液體中,向試驗(yàn)對(duì)象內(nèi)腔填充具有一定壓力的空氣,保壓一定時(shí)間后,目視檢測(cè)產(chǎn)品表面是否有氣泡從滲漏點(diǎn)滲出。

這種方法操作簡(jiǎn)單,但是效率低下。

(2)干式試驗(yàn):

1)向試驗(yàn)對(duì)象內(nèi)腔填充具有一定壓力的空氣,保壓一定時(shí)間后,傳感器采集氣壓變量來判斷產(chǎn)品是否符合要求:

2)向試驗(yàn)對(duì)象內(nèi)腔填充具有一定壓力的空氣,保壓一定時(shí)間后,傳感器采集氣體流量變量來判斷產(chǎn)品是否符合要求。

這種方法可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)檢測(cè)過程的自動(dòng)化控制,降低人為目測(cè)因素對(duì)最終試驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響,且數(shù)據(jù)信息一旦收集,就被固化,不可修改。

1應(yīng)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(yàn)都是采用產(chǎn)品內(nèi)腔充氣保壓,然后浸沒在液體中,通過目測(cè)氣泡的方式進(jìn)行。由于熱交換器型號(hào)眾多,體型、尺寸、重量相差較大,所以不同型號(hào)的芯子部件試驗(yàn)時(shí)都必須使用對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)工裝,故在實(shí)際生產(chǎn)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(yàn)檢測(cè)法。

經(jīng)調(diào)研,目前市場(chǎng)上的干式密封試驗(yàn)設(shè)備(以壓縮空氣作試驗(yàn)介質(zhì))多數(shù)采用氣體體積變化率作為判別方式,這對(duì)小型容積腔體的試驗(yàn)相當(dāng)適用:但是,一旦遇有稍大容積腔體的試驗(yàn)或發(fā)生微小泄漏狀況,因泄漏而引發(fā)的體積變化率細(xì)微,在短時(shí)間內(nèi)反應(yīng)不明顯,極易造成產(chǎn)品泄漏誤判的發(fā)生。最關(guān)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(dǎo)致相應(yīng)的體積變化率很難確定,經(jīng)過多次模擬試驗(yàn)驗(yàn)證,該方式不適應(yīng)我公司芯子產(chǎn)品的密封性試驗(yàn)需求。

2設(shè)計(jì)原理

現(xiàn)在,我們改用目前比較適用的氣體壓力變化干式試驗(yàn)法,將試驗(yàn)對(duì)象的內(nèi)腔閉合保壓容積內(nèi)的壓力變化作為判別依據(jù)。針對(duì)產(chǎn)品的"閉合保壓容積",試驗(yàn)機(jī)由試驗(yàn)對(duì)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(gòu)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(diào)至規(guī)定值0.5MMP二芯子內(nèi)腔二壓力傳感器傳遞信息二電磁閥控制啟動(dòng)關(guān)閉二逆止閥關(guān)閉二保壓開始2ami二壓力傳感器檢測(cè)到壓力保持在0.n95MMP以上(合格)二電磁閥控制啟動(dòng)開啟二逆止閥開啟二泄壓。

整個(gè)試驗(yàn)通過傳感器及電氣控制系統(tǒng)(圖1),實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁閥啟閉的自動(dòng)控制,利用變送傳感系統(tǒng)完成對(duì)熱交換器芯子腔體內(nèi)壓縮空氣壓力變化的自動(dòng)檢測(cè),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(shè)計(jì)和制作了芯子部件耐壓和密封性干式試驗(yàn)機(jī)。試驗(yàn)過程中采用兩端氣壓夾持抱緊機(jī)構(gòu)對(duì)試驗(yàn)對(duì)象進(jìn)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(dòng)設(shè)備,試驗(yàn)過程將由設(shè)備自動(dòng)完成,并記錄數(shù)據(jù)。其中兩個(gè)工位試驗(yàn)時(shí),另外兩個(gè)工位可以同時(shí)完成試驗(yàn)對(duì)象的卸、裝工作。且試驗(yàn)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(dòng)強(qiáng)度,節(jié)省了工作時(shí)間。

這種試驗(yàn)方式的關(guān)鍵技術(shù)在于壓力傳感器檢測(cè)的敏感度和分辨率。敏感度是指?jìng)鞲衅髟诜€(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化對(duì)輸入量變化的比值。當(dāng)傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時(shí),敏感度可理解為放大倍數(shù)。提高敏感度,可得到較高的測(cè)量精度,但測(cè)量范圍會(huì)縮小,穩(wěn)定性也會(huì)變差。分辨率是指?jìng)鞲衅骺筛惺艿降谋粶y(cè)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(dāng)變化值未超過某一數(shù)值時(shí),傳感器的輸出不會(huì)發(fā)生變化,即傳感器對(duì)此變化是分辨不出來的:只有當(dāng)變化值超過分辨率時(shí),其輸出才會(huì)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(shù)優(yōu)點(diǎn)

芯子部件耐壓和密封性干式試驗(yàn)機(jī)采用端封導(dǎo)向快速夾持技術(shù),直接利用芯子產(chǎn)品的端板導(dǎo)向進(jìn)行導(dǎo)向定位,不需翻轉(zhuǎn)芯子就可以進(jìn)行試驗(yàn)。氣源使用間歇性氣源,一旦止回閥關(guān)閉以后,就不再需要供氣。又由于產(chǎn)品雖然內(nèi)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(shù)進(jìn)行試驗(yàn),不需要不斷調(diào)整參數(shù)。

芯子部件耐壓和密封性干式試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)狀態(tài)的調(diào)節(jié),氣壓數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、顯示和報(bào)警控制。其優(yōu)點(diǎn)如下:

(1)在芯子部件的工位設(shè)定上采用雙工位雙待試壓(測(cè)試機(jī)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)180О)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)試壓、安裝同步進(jìn)行,節(jié)約了產(chǎn)品裝卸工時(shí),降低了勞動(dòng)強(qiáng)度:

(2)芯子部件試壓時(shí)采用雙向端面密封,以雙向錐套導(dǎo)向,實(shí)現(xiàn)芯子部件的自動(dòng)導(dǎo)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(shí)際使用狀態(tài)一致,試驗(yàn)更貼近實(shí)際:

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

(5)通過調(diào)整行程開關(guān)及雙向錐套,即可適應(yīng)不同規(guī)格芯子部件試驗(yàn)的切換,實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能:

(6)試驗(yàn)過程中遇有泄漏情況發(fā)生,報(bào)警器將會(huì)自動(dòng)報(bào)警,從而消除了人工目測(cè)的視覺失誤,提高了判別的準(zhǔn)確性:

(7)雙工位雙待方式更安全:

(8)不需要借用液體介質(zhì),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(chǎn)成本。

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

4結(jié)語(yǔ)

綜上,我公司利用干式試驗(yàn)技術(shù)自行研制的芯子部件耐壓和密封性干式試驗(yàn)機(jī)已經(jīng)成功投產(chǎn)使用,并取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。其具有節(jié)能、環(huán)保、無污染、成本低等特點(diǎn),且隨著檢測(cè)系統(tǒng)及傳感器技術(shù)性能的提高,還可以應(yīng)用到不同產(chǎn)品的耐壓及密封性能檢測(cè)工作中去。