差压测漏仪泄漏检测的仿真研究

　　差压测漏仪作为一种密封件检漏仪器，因具有测试周期短、生产效率高、不污染工件等优点[1]，在工业生产中已被越来越多地使用。其工作原理是通过对被测件与标准件同时充入压力气体，保压一定时间后，使两件之间的压力平衡，再观察一定时间，对比被测件与标准件的压力变化，如被测件有泄漏，则原平衡会被打破，通过差压传感器就能检测到压力的变化量，从而确定是否存在泄漏[2 -3]。由于差压测漏仪在密封检测中的重要性，那么对差压测漏仪在检测存在微泄漏的密封件时表现的动态特性进行研究是很有现实意义的，能为检测工艺的优化提供理论依据。

　　1 理论基础

　　为了建立差压测漏仪微泄漏时的研究模型，首先对微泄漏进行如图 1、2 的等效转换。

　　要使图1 与图2 等效，则应该满足Δp_等= Δp_实。在图1中

　　式中: p1为进气压力; S1为进气口截面积; v1为进气速度; p0为大气压力; S2为排气口截面积; v2为排气速度; V 为容器容积。在图2 中

　　式中: p1为进气压力; S1为进气口截面积; v1为进气速度; S3为排气口截面积; v3为排气速度; V 为容器容积。建立等式化简可得出如式 ( 1) 的关系式

　　因此，可以对等效模型进行动态特征研究，得出泄漏孔截面积大小、密封件容积大小、检测时间之间的关系，再通过式 ( 1) ，即能换算出实际值。

　　2 实验及结果分析

　　2. 1 仿真模型

　　基于AMESim 仿真软件，建立如图3 的仿真模型进行实验。模型中在被测件回路中引入了一个可调式流阀，实现泄漏的等效转换。

　　2. 2 实验参数

　　试验参数设置为: 进气压力 1 MPa，减压阀开启压力值为 0. 2 MPa，密封件容积分别为 1、3、5 L，等效泄漏孔截面积 S3分别为 0. 2、0. 1、0. 05 mm²。代入上述公式 ( 1) 可计算出实际泄漏孔截面积 S2约为 2、1、0. 5 mm²( 大气压力 p0≈0. 1 MPa) 。

　　2. 3 实验结果及分析

　　实验是为了找出密封件容积一定时、泄漏孔面积与检测时间之间的关系及泄漏孔截面积一定时、密封件容积与检测时间之间的关系。得到表1—3 的实验数据。

　　从表3 中不难看出: 当检测容积为1、3、5 L 的密封件时，如果存在相同大小的泄漏孔，密封腔内能达到的平衡压力值基本相同，但充气时间与检测时间存在明显差异，并且泄漏速度也 ( 表现为检测压力变化率) 明显不同，这一点从图4、5 也能明显地看出来。

　　从图4、5 得出: 密封件容积一定时，泄漏孔面积越小，其需要的总检测时间越长。这是因为泄漏孔面积小时，虽然需要的充气时间较短，但平衡后由于其检测压力变化率 Δp 较小 ( 即泄漏速度较慢) ，则需要较长的检测时间，那么总的检测时间就较长; 当泄漏孔面积一定时，密封件的容积越大，则需要的总检测时间越长。同样也是因为，在相同泄漏孔面积下，密封件容积越大，其检测压力变化率 Δp 越小，从而就需要较长的检查时间。通过上述实验，还可以确定出检测某种具体密封件时合理的总检测时间，为工业生产中的节拍制定提供理论依据。如当检测容积为3 L 的密封件时，检测节拍定为130 s，那么可以可靠地检测出泄漏孔面积S =0. 5 mm²的泄漏。