莱宝L200+型氦质谱检漏仪常见故障的分析与处理

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)西北核技术研究所 作者:白国云

  针对L200+ 型氦质谱检漏仪在使用过程中出现的内部密封结构泄漏、检测信号不准确、质谱室故障、分子泵不工作、前级机械泵不工作等故障和现象进行了分析,并提出了处理各种故障的方法和建议。总结了检漏仪在使用过程中应特别注意的事项。本文所提出的检漏仪故障的处理方法和建议对检漏工作者具有一定借鉴意义。

  氦质谱检漏仪因具备检测灵敏度高、反应速度快、定位定量准确等优点而被广泛应用于压力容器、航空航天、原子能、发电厂、制冷工业等领域。检漏仪在使用过程中,往往会因为产生的一些故障或是现象,而影响检漏工作的正常进度,若对其置之不理还会危及检漏仪的使用寿命。其中的有些故障或现象是使用者能够及时解决或避免的,掌握和了解检漏仪常见故障的维修技术,有利于检漏工作的顺利开展以及设备的保养。本文以L200+ 型氦质谱检漏仪为例,介绍了该型检漏仪的工作原理及结构组成, 分析了检漏仪5 种常见故障的处理方法,总结了检漏仪在使用过程中应重点注意的事项。

1、L200+氦质谱检漏仪的结构和工作原理

  L200+ 氦质谱检漏仪是180°磁偏转型的质谱分析计,其基本原理是根据离子在磁场中运动时,不同质荷比的离子具有不同的偏转半径来实现不同种类离子的分离。检漏仪主要由质谱室、真空系统及电气控制部分组成(见图1)。检漏工作时先打开抽空阀前级泵对检漏接口抽真空,当真空度P1 优于200 Pa 时,打开入口1、2,关闭抽空阀,氦气将逆着分子泵的抽气方向进入质谱室中被检测出来,此时检漏仪的最小可检漏率为10- 10 Pa·m3/s。前级泵继续对检漏接口抽真空,当P1降至20 Pa 时,入口阀2 关闭,入口阀3 打开,分子泵的高抽速用于抽空试件,检漏仪的反应时间缩短,此时检漏仪的最小可检漏率为10- 12 Pa·m3/s[1]。

检漏仪气路工作图

图1 检漏仪气路工作图

2、氦质谱检漏仪故障与处理

2.1、检漏仪内部泄漏

  (1)内部的密封结构

  当检漏仪内部存在泄漏时,会对检漏工作造成较大干扰,容易造成误检、误判。L200+ 检漏仪内部主要的密封部位在检漏仪的后侧(见图2),位于隔热板的上方:①检漏仪测试口与阀门组块的连接部位,密封方式采用胶灌密封,检漏仪在运输过程中如遇到强烈震动,此处容易造成密封胶开裂。②各电磁阀与阀门组件间的连接部位。密封方式采用氟橡胶圈或金属垫片密封,橡胶圈的密封寿命有限,使用5 年以上时,有可能会存在密封失效的问题。③各零部件接口处的密封部位。如放大器与质谱室、离子源与质谱室、分子泵与质谱室、标准漏孔与阀门组件、真空计与阀门组件等接口间的金属垫片密封或橡胶圈密封。

  (2)定位方法

  采用喷吹法对各密封部位的气密性进行检测,因L200+ 检漏仪内部结构紧凑,各密封结构间的距离很近,检测时定位难度较大。经摸索,在检测时采用以下技巧,可提高定位的能力:①查漏前,先将分子泵风扇的电源断开,避免风扇将氦源吹散至各个密封环节,造成定位不准确。②喷吹时,要严格控制氦源的流量,尽量采用喷枪咀流量小的喷枪,提高定位的能力。③仪器的反应时间小于1 s,所以在一个部位喷吹的时间约3 s,再等待约3 s 后观测信号有无变化。

  (3)处理方法

  不同的密封部位出现泄漏采用不同的处理方法(见表1)。①检漏接口与阀门组块的连接部位有漏,可先采用灌胶密封处理,若密封性仍不能满足要求,需从厂家购买新品进行更换。②电磁阀与阀门组块间的密封圈有漏,则对密封圈进行更换,并先用无水乙醇将密封面、密封圈清洗干净,且勿在密封圈表面涂抹凡士林或真空脂(这些材料在真空条件下放气,会影响仪器本底)等密封添加剂。③各零部件间的密封一般也采用橡胶圈密封,若有漏,更换密封圈即可。注意事项同上。④真空计的探针与其外壳间采用密封胶密封,该密封环节在检测时极易被忽视,此处若有漏可先进行灌胶处理,但探针间距很小,可操作空间有限,若灌胶后密封效果不佳,则从厂家购买新品进行更换。

3、检漏仪使用中注意事项

  检漏仪在使用过程中需特别注意以下几点:

  ①使用的电源电压要在额定的电压范围之内,电压过低仪器启动困难,且性能不稳定,电压过高会烧坏电源,严重时还会烧毁母板的电路板和分子泵,应连接稳压电源(UPS)。

  ②仪器在运行过程中不能移动。涡轮分子泵处于高速运转中,若搬动检漏仪,容易使分子泵内的叶片与转子的筒体相碰撞。

  ③检漏仪应按照说明书的要求定期进行保养,保养的项目有更换机械泵油、更换过滤网、更换过滤器。

  ④检漏仪在运行了2000 h 后应对前级泵进行维修和保养,运行7000 h 分子泵进行维护和保养。

  本文介绍了5 种检漏仪常见故障的分析与处理方法,其中仪器内部存在泄漏环节是一个易被忽视却又易产生故障的环节,当检漏部位的复检结果不一致时,就需检测仪器内部是否有漏。L200+ 型检漏仪内部结构紧凑,定位难度大,本文采用切断分子泵风扇电源和使用小流量喷枪的方式,提高了密封部位定位的能力。检漏仪是检漏工作的核心部件,在使用过程中应严格按照说明书的操作要求进行使用。文中以上出现的故障、现象的处理方式是本单位在多年使用过程中的一个总结和归纳。对检漏工作者具有一定的参考价值。

参考文献

  [1] L200 Helium Leak Detector. LEYBOLD VAKUUMGMBH.2003.
  [2] 吴孝俭,闫荣鑫.泄漏检测[M].北京:机械工业出版社,2005:7.
  [3] GB/T18193-2000, 真空技术—质谱检漏仪校准[S].2000.
  [4] 徐屹峰,武西弟,曹志军,等.947 型氦质谱检漏仪故障分析[J].电子元器件应用,2003,5(2):54- 56.
  [5] 刘朝晖.ASM181T 氦质谱检漏仪常见故障分析[J]. 设备管理与维修,2009,35(1):32- 34.
  [6] 张连柱.氦质谱检漏仪常见故障[J].真空,1995,12(10):35- 37.

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