压降检漏的影响因素

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中国空间技术研究院 作者:冯琪

  压降法是常用的检漏方法。一般认为用压降法进行检漏测试时,最内部容积、压力计和温度计的测量精度及测试周期有关。本文通过试验证明,进行检漏测试时,舱体内部温度的不均衡性同 样是漏率判读的重要影响因素,小可检漏率同被检件的在对大型复杂舱体结构并提出了解决方案。

1、前言

  压降法是常用的检漏方法,广泛地应用在密封产品的检漏测试中,在国防工业产品检漏中的应用也极为广泛。根据某型号大型舱体的工作压力和漏率设计指标,最终选择用压降法进行检漏。经选择合适的压力计、 温度计,并进行误差分析确测试系统精度满足漏率指标后,在多次检漏中却发现有时在经过测试周期后,经计算得到的密封系统的压力值不下降反而升高了,这是不可能的。为找到原因,并合理地解释此现象,我们分析了影响因素并进行了测试试验,验证了舱体内部温度的不均衡是造成检漏失败的主要原因。

2、压降检漏法

2.1、定义

  压降检漏法是被检件中充入规定压力的气体后,在规定测试时间内 测量压力的变化,计算出漏率的方法。最小可检漏率与被检件的保压时间、内部有效容积和测试设备有关。

2.2、原理

  将被检件内部充入一定压力的气体,使被检件内外形成规定的压力差。经过适当的稳定时间后,在规定的测试周期内按一定的时间间隔读取被检件内部的压力和温度,经计算得到被检件的漏率,原理图见图1。

2.3、计算公式

2.3.1、压降检漏的漏率一般按式1 进行计算

  Q=V/t ×(P1- T1/T2 ·P2)...............(1)

式中:

  Q---流量漏率,Pa.m3/s ;
  V---被检件的内部容积, m 3 ;
  t---测量周期,s ;
  P1---被检件内部压力初值,Pa ;
  T1---被检件内部温度初 值,K ;
  P2---被检件内部压力终值,Pa ;
  T2---被检件内部温度终值,Ka

2.3.2、当漏率指标为规定时间内的压降值时,按式2计算漏率。

△P=P1-T1/T2·P2...............(2)

  式中:

  △P 一规定时间内的压降值,Pa;

  P1、P2、T1、T2同上。

3、型号测试介绍

3.1、型号检漏主要技术指标

  (4)被检件内部容积:约16m3 ;

  (5)允许压降值△ P≤ -500Pa/24h ;

  (6)检漏压力:100kPa(表压):

3.2、压力计和温度计技术指标

  (1)压力计测量范围:O Pa ~250kPa( 绝压);

  (2)压力计分辨率:1Pa ;

  (3)压力计精度:10Pa ;

  (7)温度计分辨率:0.01 ℃;

  (8)温度计精度:0.05℃

3.3、测试系统不确定度分析

3.3.1、不确定度计算公式

  由式2可得,测试系统的合成标准不确定度按式3进行计算。

  μc---合成标准不确定度, Pa ;

  μP1---压力初值测量的标准不确定度, Pa;

  μT1---温度初值测量的标准不确定度,℃ ;

  μT2---温度终值测量的标准不确定度,℃ ;

  μp2--- 压力终值测量的标准不确定度,Pa。

3.3.2、测试系统不确定度计算

  根据型号检漏某次的测试值,得到压力初值P1为199.730kPa,温度初值T1为22.63℃,压为终值P2为199. 873kPa, 温度终值T2为22.75℃, μp1 = u p2=10Pa,  μT1 = μT2=0.05℃,则得到:

3.3.3、结论

  因测试系统的合成标准不确定度远远小于允许的压降值,因此在理想状态下,测试系统能满足测试精度的需要,应不会出现压降值为负值的现象

4、现象分析及验证

4.1、其它影响因素

4.1.1、以上结论是建立在被检型号内部的检漏气体为理想的非可凝气体的假设上,而在实际测试中是在环境条件下向 其内部充入100kPa的高纯氮气,即测试气体中含有50%的空气。所以,水蒸气分压的变化也可能是影响压力测量的因素。

4.1.2、被检型号体积较大(通常达10 m3以上)、内部较复杂。虽然检漏测试在净化间内进行,但温度并不恒定。 所以,经过较长的稳定时间后,在测试周期内其内部的温度可能并不均衡,由此而影响温度测量的准确性。

4.2、验证试验

4.2.1、验证试验设计

  根据以上分析,在图1的基础上,在被检型号的不同位置安装了2 个温度传感器,按相同要求对其进行压降法检漏测试,数据见表1。同时,为避免2个温度传感器之间的零点差异,对同一温度点进行了比较测试,数据见表2。

4.2.2、数据计算

  根据以上数据,分别计算了理想状态下的压降值△Pa、△Pb,除去水蒸气分压后的压降值△P'a 、△P'b及两点温度平均后的压降值△ P,数据见表3。

4.2.3、结论

  由以上数据可以得出,对于此型号及与其情况相似的大型密封结构的检漏,在测试系统精度满足漏率要求的情况下,水蒸气分压对测试结果影响不大,而准确获得被检结构内部的温度是测试的关键。应尽可能地多取测温点并取其平均值进行计算。

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