Комплексный анализ методов проверки радиаторов на герметичность: от традиционного водного тестирования до современной сухой детекции

Проверка радиаторов на герметичность является критической мерой контроля качества, обеспечивающей отсутствие утечек рабочей среды (например, воды, масла, охлаждающей жидкости и т. д.) во время эксплуатации. Как важнейшая характеристика теплообменников, герметичность должна быть тщательно проверена — будь то автомобильные радиаторы, промышленные теплообменники, жидкостные охлаждающие пластины для новой энергетики или системы охлаждения центров обработки данных.

Ниже приводится краткое описание нескольких основных методов проверки на герметичность, используемых в настоящее время в промышленности:

I. Испытание погружением в воду

Это самый традиционный, интуитивно понятный и недорогой метод, показанный на рисунке 1 ниже.

Рисунок 1: Испытание погружением в воду

Принцип:Радиатор заполняется сжатым воздухом под определенным давлением, а затем погружается в воду для наблюдения за появлением пузырьков.

Преимущества:

• Интуитивно понятный и надежный:Местоположение и размер пузырьков можно наблюдать непосредственно, что позволяет грубо оценить скорость утечки.

• Простое оборудование:Требуется только резервуар с водой, источник воздуха и устройство регулирования давления, что приводит к очень низким затратам.

• Не загрязняет окружающую среду:Экологически чистый.

Недостатки:

• Низкая эффективность:Требует ручной работы и наблюдения, с низкой степенью автоматизации, что делает его непригодным для крупномасштабных производственных линий.

• Субъективность:Зависит от внимания и опыта оператора, что позволяет легко пропустить незначительные утечки.

• Проблемы с последующей обработкой:После испытания радиатор необходимо высушить; в противном случае может возникнуть внутренняя коррозия.

• Не количественный:Только указывает на наличие утечки; точное измерение скорости утечки затруднено.

Применимые сценарии:Мелкосерийное производство, ремонтные мастерские, лаборатории или ситуации, когда необходимо определить точное место утечки.

II. Метод падения давления

В настоящее время это наиболее широко используемый и высокоавтоматизированный метод проверки на герметичность, показанный на рисунке 2 ниже.

Рисунок 2: Метод падения давления

Принцип:

1. Загерметизируйте входное и выходное отверстия радиатора, затем заполните его чистым сжатым воздухом или азотом под заданным давлением.

2. После заполнения система переходит в фазу «удержания давления», во время которой подача воздуха прекращается.

3. Высокоточные датчики давления контролируют изменения внутреннего давления в режиме реального времени во время фазы удержания.

4. При наличии утечки давление со временем упадет. Система определяет, прошел ли продукт испытание, путем расчета значения падения давления за определенный период.

Преимущества:

• Эффективный и автоматизированный:Может быть интегрирован в производственные линии для полностью автоматизированного тестирования с быстрым временем цикла.

• Количественные результаты:Точно рассчитывает скорость утечки и устанавливает научные критерии прохождения/непрохождения.

• Чистый и сухой:Вода не используется во время испытаний, что исключает необходимость сушки.

• Высокая надежность:Исключает человеческий фактор, обеспечивая объективные и надежные результаты.

Недостатки:

• Не может обнаружить утечки:Только указывает на наличие утечки, не определяя ее местоположение.

• Высокая чувствительность к температуре:Давление газа очень чувствительно к колебаниям температуры, что может вызвать изменения давления и привести к ошибочным суждениям. Поэтому современное испытательное оборудование часто включает функции температурной компенсации.

Применимые сценарии:Большинство крупномасштабных производственных линий, таких как 100% онлайн-тестирование радиаторов в автомобильной, бытовой и электронной промышленности.

III. Метод дифференциального давления

Обновленная версия метода падения давления, обеспечивающая более высокую точность и более сильные возможности защиты от помех, показана на рисунке 3 ниже.

Рисунок 3: Метод дифференциального давления

Принцип:

1. Используйте высокоточный датчик дифференциального давления, один конец которого подключен к испытываемому радиатору, а другой — к герметичному «эталонному объему» (без утечек) при том же давлении.

2. Заполните оба газом под одинаковым давлением, затем удерживайте давление.

3. Если радиатор протекает, давление на его стороне будет ниже, чем на стороне эталонного объема, и датчик дифференциального давления обнаружит эту небольшую разницу давлений.

Преимущества:

• Сверхвысокая точность:На порядок точнее, чем метод прямого падения давления, способен обнаруживать чрезвычайно малые утечки.

• Сильная помехозащищенность:Поскольку эталонный объем и испытуемый образец находятся в одной и той же среде (температура, колебания источника давления), большинство внешних помех, особенно изменения температуры, могут быть компенсированы.

Недостатки:

• Более сложное оборудование и более высокие затраты.

• Аналогично не может обнаружить утечки.

Применимые сценарии:Продукты с чрезвычайно высокими требованиями к герметичности, такие как охлаждающие пластины аккумуляторов для новых энергетических транспортных средств и радиаторы аэрокосмической промышленности.

IV. Гелиевый масс-спектрометрический контроль герметичности

В настоящее время это самый чувствительный и точный метод проверки на герметичность, представляющий собой «окончательное» решение для обнаружения, показанное на рисунке 4 ниже.

Рисунок 4: Гелиевый масс-спектрометрический контроль герметичности

Принцип:

1. Опорожните радиатор, затем окружите его гелием (в качестве трассирующего газа) с помощью метода распыления; или заполните радиатор гелием под давлением и используйте зонд для обнаружения утечек снаружи (метод обнюхивания).

2. Используйте гелиевый масс-спектрометр для обнаружения. Молекулы гелия малы и легко проходят через микроутечки, а спектрометр очень чувствителен к гелию, что позволяет обнаруживать чрезвычайно малые количества.

Преимущества:

• Чрезвычайно высокая чувствительность:Может обнаруживать скорость утечки до 10⁻⁹ Па·м³/с в год, что не имеет аналогов другими методами.

• Точное количественное определение:Непосредственно считывает значение скорости утечки.

Недостатки:

• Очень дорогое оборудование.

• Высокие затраты на тестирование (потребление гелия).

• Относительно низкая скорость тестирования.

• Требуются высококвалифицированные операторы.

Применимые сценарии:

• Ситуации с экстремальными требованиями к герметичности, такие как аэрокосмическая промышленность и охлаждающие пластины аккумуляторов новой энергии.

• Области научных исследований и высокотехнологичного производства.