基于plc真空氦质谱自动检漏系统设计

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1、学兔兔www.xuetutu.coml訇地基于PLC的真空氦质谱自动检漏系统的设计DesignofautomaticmassspectrumleakdetectionsystembasedonPLC周乔君，蒋庆，汤建斌，陈泽熹ZHOUQiao-jun，JIANGQing，TANGJian．bin，CHENZe．Xi(中国计量学院计量测试工程学院，杭州310018)摘要：制冷行业对其制冷部件有严格的漏率要求，为了适应制冷部件批量化生产背景下的高精度快速检测，设计研发了真空氦质谱自动检漏系统。该系统采用PLC与触摸屏结合的模式，充分发挥了PI_C可靠高效的优势，通过触摸屏弥补

2、了人机交互的不足，对检漏工艺进行优化，实现了工位间互不干扰的交错检测并增加了大漏剔除环节，显著提高了检漏效率。系统实际运行显示可以检测到的最小漏率可达1X10一mbar·]／s，检漏节拍最快可达15s／只，与传统的检漏方法相比大大提高了检漏精度和节拍，实现了产品高精度的快速在线检测。关键词：氦质谱检漏；真空；PLC；触摸屏中图分类号：TB774文献标识码：A文章编号：1009-0134(2013)09(下)-0064-04Ooi：10．3969／J．issn．1009-0134．2013．09CF)．210引言随着科学技术不断进步，现代汽车零部件工业、空调冰箱制冷器工业及

3、其他一些涉及密封要求的行业对部件检漏提出了越来越高的要求。传统的检漏方法例如静态降压法、肥皂泡法、水检法等不仅检漏时间需要几十秒甚至更长，而且只能检测到l×104mbar．1／s以上的漏率，不能满足现代工业检漏对效率和检漏灵敏度的要求，势必需要寻找更精密的检漏方法。因此，氦质谱检漏1．离子流；2．引出孔板：3．离子源屏蔽：4．阴极1；5．阴极方法越来越多地被国内外企业用于产品的检漏。6．阴极2；7．中间孔板；8．磁场；9．干扰抑制极；本文旨在研发一套高效真空氦质谱自动检漏系l0．离子收集极孔液；11．离子收集液；l2．预防大器统，系统设计最小检测漏率可达1×l0一mbar

4、．1／s，图1氦质谱检漏仪原理检漏节拍最快可达15s／只。系统对现有工艺进行优氦质谱测漏的方法通常有喷吹法检漏、吸腔化，对检漏设备进行技术改造，适应批量化的生法检漏、背压法检漏、真空室检漏J。真空室检漏产模式，在不大量增加人力资源的前提下，快速又可以分为两种：一种是内真空法，另一种是外准确的判断产品性能是否符合要求，显著提高产真空法。本系统采用真空室检漏中的外真空法，品在线检漏效率。检漏原理如图2所示。其具体检漏方法为：把工件1氦质谱检漏的原理及方法安放在真空室内，充入一定压力的氦气，氦气通氦质谱测漏实质上就是用质谱检漏仪检测通过过工件漏孔进入真空室，由与真空室相连的氦质

5、漏孔的氦气多少来判断漏率。质谱检漏仪的原理如谱检漏仪检出，从而得到工件漏率。图1所示，气体分子进入质谱检漏仪后，在电场、2氦质谱检漏的漏率计算磁场的作用下产生偏转，大部分打到孔板上，只有根据漏率的定义，得到漏率的公式如式(1)匹配的离子，才能穿过孔板中间的小孔进入右半磁所示：场，被离子极收集。通过测量离子流即可知道通过Q=PxV／T(1)漏孔的气体的多少，进而推算出漏率。收稿日期：2013—07-10基金项目：浙江省教育厅科研项目(Y201122089)作者简介：周乔君(1989一)，男，浙江江山人，硕士研究生，主要从事检测自动化、微机应用技术的科研工作。104]第35卷

6、第g期2013—0g(下)学兔兔www.xuetutu.com务l匐出触摸屏抽件真空箱PLCl氰气氮气Iltl电气控制系统ll上上—一上‘上—一—土一图2外真空法检漏原理管氯预主抽氨真真道配质抽抽件检空空阀气谱式中，P为压强，V为被检件容积，T为时泵泵泵泵计室门系检系统漏间。真空系统统仪检漏系统按国家规定家用空调或小轿车空调每年允许制冷剂泄漏量为2克，以制冷剂R22在一个大气压图3真空氦质谱检漏系统结构框图下来计算漏率(制冷剂R22的摩尔质量为86．5)。在真空系统的设计上主要考虑两个问题：一根据玻意尔一查理定律如式(2)所示：是要考虑泵的选型，确定泵的抽速等是否满足系P

7、V=(2)统的设计要求，能不能在规定的时间内达到需要式中，P为气体压强(mbar)，v为气体体的真空度M】；二是真空室的设计，主要包括真空室积，rl为气体摩尔数，R为气体系数壳体设计和壁厚设计、强度校核等。(R=82．9388)，T为绝对温度(K)。根据真空室的容积、允许的预抽时间和所要计算出标准状态下2克R22所占体积为0．518达到的预抽空度来选择预抽泵的抽速。预抽泵的升。所以在一个大气压下，每年2克R22的泄漏率名义抽速计算如式(3)所示：Q=1013×0．518÷31536000=1．66×10_’mbar·1／s。S