1. Класифікація течі на вакуумному устаткуванні [ правити | правити код ]
2. Детектування шляхом контролю натекания [ правити | правити код ]
3. Обмилювання [ правити | правити код ]
4. Гідростатичні випробування [ правити | правити код ]
5. Прийоми діагностики з використанням тестового газу [ правити | правити код ]
6. Гелієві мас-спектрометричні течєїськателі [ правити | правити код ]
7. Пристрій [ правити | правити код ]
8. Фреонові течєїськателі [ правити | правити код ]
9. Ультразвукові течєїськателі [ правити | правити код ]
10. Ультрафіолетові детектори [ правити | правити код ]
11. Аеродвері [ правити | правити код ]
12. Інші типи [ правити | правити код ]

течеискатель - прилад , Призначений для виявлення, локалізації та кількісної оцінки величини течі . Робота течошукачів може базуватися на різних фізичних принципах, орієнтованих як на прямі, так і на непрямі вимірювання параметрів.

Термінологія:

• Текти - негерметичність, здатність перепони (найчастіше обмежує замкнутий об'єм) пропускати назовні (у разі підвищеного тиску усередині порожнини) або всередину (в разі зниженого тиску або вакууму) небажані газоподібні або рідкі речовини.

• Течеісканіем - прийоми, способи для виявлення, локалізації та кількісної оцінки течі.

• Тестове речовина при пошуку течі - речовина , Що використовується при пошуку течі в стінці, яка обмежує якийсь робочий ізольований обсяг. Там, де це можливо, в якості тестового речовини використовують воду. В холодильних установках в якості тестового речовини може використовуватися саме робоче тіло ходильними машини - фреон . До багатьох горючі гази (природний газ пропан-бутановую суміш для газових балонів) спеціально додають тестове речовина, що має характерний «запах газу». У антифризи, деякі сучасні фреони також спеціально додають компоненти, що забезпечують помітну люмінесценцію в ультрафіолетовому світлі. Фреонові течєїськателі також можуть використовувати в якості тестового речовини пари різних летючих фтор і хлорвуглецеві з'єднань, спирт . Через рідкості в природі, легкості, летючості, високої проникності і відносну простоту детектування в масспектрометр і точності визначення концентрації універсальним тестовим газом є газоподібний гелій .

• Відгук течеискателя - час між подачею тестового газу і появою сигналізації течі на приладі;

• Релаксація течі або Релаксація течеискателя - час, необхідний вакуумно-газової системи тестованого об'єкта і течеискателя, для усунення тестового газу і падіння сигналу до фонового рівня.

З моменту створення людством ємностей для води та їжі, а потім і перших трубопроводів для води люди зіткнулися з проблемами течі. У той період виявлення течі було легко зробити візуальним оглядом та головною проблемою було забезпечення герметичності ємності, але не течопошук.

Хімічні та алхімічні експерименти древніх і середньовічних вчених також не вимагали ретельного забезпечення герметичності, і відповідно проблеми пошуку і локалізації протікань, тим більше надмалих тоді не були актуальними.

Початок розвитку парової техніки зробило актуальними питання по розробці стандартних масових методик пошуку і локалізації протікань. В першу чергу це було обумовлено необхідністю забезпечення безпеки посудин, що працюють під тиском, оскільки негерметичність паяних і зварних швів, дефектні ділянки в самому металі є слабкими місцями, по яких може статися аварійне руйнування судини з непередбачуваними (часом катастрофічними) наслідками.

Подальший розвиток техніки течопошук пов'язано з широким розповсюдженням використання природного газу та стисненого повітря в побуті і промисловості. Для виробів, що мають в нормальному стані підвищений тиск у внутрішніх порожнинах (наприклад, камери і безкамерні шини), виявлення з одночасною локалізацією течі проводиться шляхом занурення тестованого об'єкта, що містить стиснений газ, в воду і спостереження потоку виходять бульбашок. Для великих об'єктів і протяжних трубопроводів застосовується Обмилювання - в місцях негерметичність мильна плівка утворює мильні бульбашки, вказуючи на місце течі. Метод вкрай наочний і простий у використанні, проте, відрізняється невисокою чутливістю, якої, втім, цілком достатньо на газових трубопроводах, промислових і побутових пневматичних пристроях. Іншим простим шляхом виявлення течі стало додавання одорантов (Пахучих сполук) у вибухо-пожежонебезпечні вуглеводневі гази. Так в Росії характерний «запах газу» насправді найчастіше є запахом етил-меркаптану . Також для одорірованія газів можуть використовуватися інші сірковмісні сполуки, такі як Меркаптани ( меркаптани ), метан - і етилмеркаптан , пенталарм (Суміш етан- і пентантіолов ); сульфіди - каптан (N-трихлорметил-тіо-1,2,3,6-тетрагідрофталімід), диметил- і діетілсульфіди, діметілдісульфід , тетрагідротіофен та інші сполуки.

Поява складного вакуумного та холодильного обладнання призвело до появи точних приладових методів виявлення течі з використанням тестового речовини. До теперішнього часу оформилося 2 основних типи приладів:

• Фреонові течєїськателі для перевірки працюючих фреон-містять (частіше холодильних) установок або судин і трубопроводів, в яких створюється надлишковий тиск фреону, чотирихлористого вуглецю або іншого подібного маркерного речовини.
• Гелієві течєїськателі для перевірки зупиненого вакуумного обладнання з використанням гелію в якості тестового газу.

У сучасній Росії за станом на 2011 рік випробування на герметичність регламентуються «Правилами будови і безпечної експлуатації посудин, що працюють під тиском». Ними ж встановлюються правила і періодичність випробування посудин і трубопроводів тестовим тиском газу в 1,5 рази перевищує робочий і рідинні випробування, які полягають в витримці судини з водою при тиску перевищує робоче протягом встановленого часу. Результати випробувань оцінюються по падінню тиску в посудині і візуальним оглядом за наявністю виступили крапель рідини на поверхні судини. Строго кажучи описані способи виявлення та локалізації протікань слід віднести швидше до дефектоскопії , Але не до течеісканіем, оскільки пошук течі в даному випадку є лише проміжним допоміжним інструментом неруйнівного контролю об'єкта підвищеної небезпеки перед допуском його до експлуатації. Подальший розвиток способів дефектоскопії зварних швів на судинах і трубопроводах спочатку привело в появі ультразвукових дефектоскопів, а до початку XXI століття і до появи ультразвукових течошукачів, які не отримали, проте, великого поширення через надмірні вимоги до кваліфікації оператора, робоче середовище та неоднозначності результатів тестування .

Кількісну оцінку течі виробляють, як правило, при використанні тестового газу. Для кількісної оцінки течі використовується твір величини тестованого обсягу на перепад тиску в ньому, віднесене до одиниці часу.

Q = V ⋅ (P k - P o) t, {\ displaystyle Q = {\ frac {V \ cdot (P_ {k} -P_ {o})} {t}},}

де Q - величина (інтенсивність) течі (в англомовній літературі вживається термін «leak rate» - швидкість, ступінь течі) $

- замкнутий тестований обсяг; P k, P o {\ displaystyle P_ {k}, P_ {o}} - кінцеве і початкове тиск; t - проміжок часу за який здійснюється спостереження.

Примітка. Величина течі Q по даній формулі має від'ємне значення для систем, що знаходяться під надлишковим тиском, і позитивне значення - для вакуумних систем.

Інтенсивність течі має розмірність [м3] · [Па] / [з] = [H] · [м] / [c] = [Дж] / [з] = [Вт].

Як видно з формули, по розмірності величина течі еквівалентна потужності або швидкості приросту енергії газу в заданому незмінному обсязі за одиницю часу.

Перекладна таблиця часто використовуваних одиниць виміру величини течі. Позначення [Вт] [мбар] · [л] / [з] [Торр] [л] / [з] [sccm] ↑ [Вт]
[М3] · [Па] / [з] 1 10 7,5 586 [мбар] · [л] / [з]
[Атм] · [см3] / [з] 0,1 1 0,75 58,6 [Торр] · [л] / [з] 0,133 1,33 1 78,0 [sccm] 0,00182 0,018 0,013 1 → → → → → → → → → → → → → → → → → [sccm] - від англ. «Standard cubic centimeter per minute» стандартних кубічних сантиметрів на хвилину (в перерахунку на атмосферний тиск)

Будь-яка перешкода в тій чи іншій мірі може бути негерметичной: так водень може дифундувати навіть крізь метал. Паропроникність поліетилену не дорівнює нулю. Багато технологічних матеріали з тією чи іншою швидкістю сублимируют в вакуумі або при підвищенні температури. Завжди і всі відкриті поверхні бувають покриті шаром адсорбованих молекул, які забезпечують тривале відносно високий натікання при їх поступової десорбції. Таким чином слід визнати аксіомою, що абсолютна герметичність в принципі неможлива. Через це всі течі в першу чергу класифікують за ступенем впливу на технологічний процес, що проводиться на тестованому обладнанні:

• течі, недетектіруемие існуючим обладнанням;
• течі, некритичні для технологічного процесу, - найчастіше ці ж течі є недетектіруемимі, оскільки економічно недоцільно використовувати значно дорожчі і чутливі прилади для детектування в некритичних діапазонах;
• течі, помірно критичні для технологічного процесу, - це течі, які при використанні певних технологічних прийомів можуть бути усунені або їх вплив може бути зведене до некритичному;
• критичні течі, які унеможливлюють завершення технологічного процесу без отримання шлюбу або розвитку аварії;

Всі виявлені при тестуванні течі при наявності такої можливості обов'язково усуваються, оскільки поступове збільшення виявлених течі або кумулятивний підсумок кількох старих і нових течі можуть легко перевищити критичний поріг.

Класифікація течі на вакуумному устаткуванні [ правити | правити код ]

Класифікація течі на вакуумному устаткуванні в першу чергу пов'язана з конструктивними елементами установок, які визначають поведінку тестирующего приладу при течеісканіем, стосовно до тестування з використанням тестового газу:

• течі по фланцевим ущільнень - течі легко детектируются і локалізуються, оскільки доступ до них відкритий, відгук приладу на надходження тестового газу швидкий, релаксація також настає швидко.
• течі по манжетним ущільнень - течі з працею детектируются, але досить добре локалізуються, оскільки проявляються найчастіше тільки при певних положеннях обжатого манжетою вала, мають довгий час відгуку і довгий час релаксації через газ, накопиченого в порожнинах манжети;
• течі по зварних швах - течі відносно легко детектируются, проте дуже погано локалізуються через протяжності дефектних ділянок.
• порожнинні течі - течі елементів приладу, що знаходяться в закритому корпусі - відгук на текти виникає тільки після того, як корпус досить наповниться тестовим газом або він розподілиться по корпусу - течі погано детектируются і локалізуються через наддовго відгуку і Сверхдлительного релаксації;
• течі по трубопроводах - течі відносно добре детектируются, але погано локалізуються через сильний запізнювання відгуку, особливо на трубопроводах малого діаметра;
• течі з вакуумних насосів - течі дуже добре детектируются і локалізуються, за умови, що система вакуумних насосів течеискателя забезпечує більш глибокий вакуум ніж тестовані насоси; при наявності відкритого вихлопу тестованих насосів завжди з'являється сигнал про течі через зворотний потік газу.
• блукаючі течі - найбільш складні для детектування і локалізації види прояви течі описаних вище видів; виникають через перенесення тестового газу повітряними потоками різного походження; можлива поява блукаючого сигналу через попадання тестового газу на вихлоп форвакуумного насоса самого течеискателя.

Діагностика течі може бути спрямована на:

1. виявлення негерметичності;
2. локалізацію течі;
3. оцінку величини натекания;

Залежно від цілей течопошук застосовується різний апаратурнеоформлення, різні схеми подачі тестового речовини і підключення детектуючої апаратури.

Детектування шляхом контролю натекания [ правити | правити код ]

Найпростіший прийом виконується перед переходом до інших методів тестування: всі входи і виходи об'єкта з підвищеним або зниженим тиском перекриваються і після заданої витримки оцінюється зміна тиску в тестованому об'єкті, після чого розраховується ступінь натекания. Якщо ступінь натекания критична, то переходять до інших прийомів локалізації течі.

Досить простий і не вимагає апаратурного оформлення метод відсічення, коли при наявності на тестованому об'єкті технічно ізольованих обсягів після перевірки натекания на всьому об'єкті в цілому, відсікаються окремі ділянки і тим самим локалізується негерметичний фрагмент об'єкта тестування.

Обмилювання [ правити | правити код ]

Для тестування судин, трубопроводів та інших об'єктів, тиск в яких перевищує атмосферний, може застосовуватися Обмилювання.

Для обмилювання використовується рідкий мильний розчин або розчин іншого поверхнево-активної речовини , Здатного утворювати мильну піну або мильні бульбашки . В ході тестування губкою, змоченою в мильному розчині, протираються всі підозрілі ділянки тестованого об'єкта. Розчин повинен наноситися тонкою суцільною плівкою. Місця течі проявляються візуально у вигляді надуваються в місці течі мильних бульбашок.

Прийом дозволяє надійно виявляти течі з інтенсивністю вище 10-3 Вт.

Хоча метод обмилювання допускає можливість деякої кількісної калібрування за ступенем натекания, найчастіше він використовується, як чисто якісний прийом в областях, які не потребують кількісної оцінки: перевірка герметичності надувних виробів, первинний контроль якості монтажу газової арматури.

Гідростатичні випробування [ правити | правити код ]

Для тестування посудин, що працюють під тиском законодавчо встановлюються правила гидростатических випробувань.

При гидростатических випробуваннях в порожнинах тестованого об'єкта створюється тиск води, що перевищує робочий тиск на встановлену величину. Під цим тиском об'єкт повинен бути витриманий протягом встановленого часу. Успішність гідростатичного випробування, в першу чергу, оцінюється по відсутності слідів руйнування об'єкта. І тільки в другу чергу, при гідростатичних випробуваннях проводиться виявлення і локалізація течі шляхом візуального огляду.

Поріг чутливості цього методу можна порівняти з чутливістю методу обмилювання. Головною проблемою методу є помітність виступили крапель при малих інтенсивностях течі. Для підвищення чутливості і помітності крапель в воду може бути доданий флуоресцентний маркер, але це дозволяє підняти чутливість не більше ніж до 10-5 Вт.

Як одну з варіацій методу можна розглядати наступний прийом: в сорочці охолодження об'єкта створюється проток води під тиском; всередині об'єкта розташовується включений нагрівач. Визначення місця течі може бути виконано по слідах відкладень солей жорсткості у місці виходу краплі, або з розлучень реагують з водою речовин на стінках об'єкта, але чутливість методу в такому виконанні, зазвичай, поступається методу обмилювання, хоча для випадку локалізації тріщин, що розкриваються тільки при нагріванні дефектного ділянки він також застосуємо. [ Джерело не вказано тисячі п'ятьдесят-один день ]

Прийоми діагностики з використанням тестового газу [ правити | правити код ]

Багато типів течошукачів є пріборамі- газоаналізаторами . В принципі кожен газоаналізатор може служити течошукачем [ Джерело не вказано +1528 днів ], Але не кожен течеискатель є газоаналізатором . Так, для пошуку течі в підземних водопроводах газоаналізатори не застосовуються, оскільки пари води не проходять через грунт в достатній кількості, щоб виявити їх на тлі природної концентрації водяної пари в атмосфері, що не дозволяє достовірно встановити навіть сам факт течі.

За інтенсивністю потоку тестового газу прийоми можна розділити на:

• Детектування на сильному потоці зазвічай проводитися в якості стартової процедури, дозволяє за рахунок Збільшення витрати газу скоротіті годину процесса тестування, віявіті течі меншої потужності; при цьом вінікає ймовірність проявити Блукаючи течі, Які в більшості життя без частково локалізуються на цьом ж етапі; при детектуванні на сильному потоці газ прямує широким конусом з відстані до 10 сантіметрів, щоб захопіті найбільшу площу тестованого об'єкта. подає газ голка з перетин сопла около 0,6 мм рухається Швидко від 2-3 см в секунду, пріскорюючі процес тестування, подає газ сопла було стосується жодних об'єктів, что запобігає засмічення сопла; сильним вважається потік, відчутній на відстані 3-5 сантіметрів від найбільш чутлівіх ділянок кожи руки; під дією сильного потоку дзеркало масла або води з тієї ж відстані має прогінатіся на 2-3 мм.
• Детектування на малому потоці дозволяє більш точно локалізуваті ТЕКТ и оцініті ее Потужність; застосовується зазвічай после первинного детектування течі на сильному потоці; при локалізації течі на малому потоці сопло подачі газу ведеться мінімально около від об'єкта и дуже Повільно, до 5 мм в секунду; при ПЕРВИННА детектировании на Слабко потоці вітрачається на порядок более годині, чем при детектуванні на великому потоці и частина малих течі может буті пропущена; малий потік НЕ віявляється по тактильним відчуттям, но может буті визначеня за бульбашок, Які Виходять з сопла Занурення в воду або масло.

У напрямку руху по установці Прийоми можна розділіті на рух по ходу розсіювання тестового газу і проти него. Так, наприклад, при використанні гелію, що піднімається вгору, при детектуванні на сильному потоці і при русі знизу вгору можуть з'являтися блукаючі відгуки, які легко визначаються за своїм нестійкого характеру, полегшують детектування, але кілька ускладнюють локалізацію течі. З іншого боку рух зверху вниз через відсутність тих же блукаючих відгуків ускладнює первинне детектування, що може призводити до пропусків течі операторами.

Залежно від обладнання, в якому виявляються течі, пошук течі може проводитися візуальним оглядом; обмилюванням; приладами, що реагують на робочу речовину тестованого устаткування; приладами, що реагують на тестове речовина

Гелієві мас-спектрометричні течєїськателі [ правити | правити код ]

! застосування [ правити | правити код ]

Необхідною умовою для використання гелієвих масспектрометріческіх течошукачів є наявність вакууму в детекторі приладу - в масспектрометр. Відповідно течєїськателі ділять на 2 види - течєїськателі для роботи з вакууміруемим обладнанням і течєїськателі-шніффери (від англ. sniffer и ньом. Schnüffer - нюхач [1] ) За допомогою яких фіксують течі тестового газу з тестованого обсягу в атмосферу. Шніффери є більш дешевими [2] моделями течошукачів і мають на 4-6 порядків нижчою чутливістю, ніж течєїськателі на вакуумі. Проте більшість течошукачів першого типу комплектується насадками для захисту входу, які дозволяють їм працювати в режимі шніффера.

Пристрій [ правити | правити код ]

• Детектор тестового газу. Гелієві мас-спектрометричні течєїськателі в якості детектора газу використовують мас-спектрометричні пастки, що включають в себе:

1. вакууміруемая камера;
2. мішень для детектування іонів гелію;
3. керуючі електроди, що створюють електростатичне поле і призначені для розгону іонів і юстирування іонного потоку;
4. обігрівається катода, службовця для емісії електронів, іонізуючих молекули газу потрапляють в камеру мас-спектрометра; матеріалом катода, як правило, служить вольфрам, покритий торием, іноді використовуються інші матеріали.

• Насос попереднього вакууму.

1. Для створення попереднього вакууму на течошукачів використовуються малі Форвакуумні насоси з продуктивністю до 50м3 / год.
2. Компактні і портативні течєїськателі можуть оснащуватися виносними основними або додатковими форвакуумнимі насосами.
3. В кінці XX століття у зв'язку з підвищенням вимог до чистоти вакуумних процесів течєїськателі почали оснащуватися не тільки олійними золотниковими, але і так званими «сухими» або інакше «безмасляними» форвакуумнимі насосами різних типів: когтевая , роторними , гвинтовими , спіральними .

• Насос глибокого вакууму.

1. Характеристики насосів глибокого вакууму лімітують чутливість приладів. Згадана раніше знижена чутливість шніфферов і універсальних приладів, що працюють в режимі шніффера, обумовлені тим, що мас-спектрометр працює з підвищеною кількістю сторонніх молекул, які неминуче впливають на рівень фонових шумів приладу. Аналогічна картина спостерігається на вхідному порте приладу.
2. До винаходу в кінці XX століття турбомолекулярних насосів в якості насоса другого ступеня в течошукачів використовувалися масляні пароструминні насоси. Технічні особливості таких насосів обмежують глибину створюваного вакууму парціальним тиском парів використовуваного вакуумного масла, а чутливість приладу фоновим шумом від парів масла. Типова гранична чутливість приладів з пароструминних насосами досягала 10-9 Вт.
3. всі сучасні течєїськателі оснащуються Турбомолекулярний насосами , Що дозволяє досягти чутливості приладів на рівні 10-12 Вт.

• Система керованих вентилів і трубопроводів призначена для захисту працюючого мас-спектрометра від прориву атмосферного тиску всередину приладу.

1. Під дією кисню повітря перегорає катод [3] .
2. турбомолекулярні насоси [4] не здатні працювати при тисках понад 0,1 атм і руйнуються з розльоту лопаток при прориві атмосферного тиску на вхід насоса.
3. Управління вентилями включає в себе набори ємнісних датчиків тиску.
4. Вихлоп форвакуумних насосів, особливо безмасляних насосів слід захищати від попадання гелію, оскільки він викликає поява помилкового сигналу.

Фреонові течєїськателі [ правити | правити код ]

Фреонові течєїськателі використовуються для пошуку течі на будь-якому обладнанні, але програють 3-4 порядки в чутливості гелієвим мас-спектрометрії течошукачів. Принцип дії фреонових течошукачів заснований на адсорбції тестового газу на поверхні датчика. У зв'язку з цим при детектуванні великих течі фреонові течєїськателі можуть сорбувати занадто багато фреону і будуть потрібні спеціальні процедури для релаксації датчика. З іншого боку робота на атмосферному тиску і простота датчика дозволяють створювати ручні портативні течєїськателі з чутливістю до 10-7 Вт.

Ультразвукові течєїськателі [ правити | правити код ]

Ультразвуковий течеискатель являє собою комбінацію трьох приладів: генератора ультразвуку з системою передачі звукових коливань на контактний щуп; контактного приймача ультразвукових коливань; комп'ютерного або аналогового блоку для оцінки запізнювання і частотних спотворень ультразвукового сигналу. Конструктивно ультразвукової течеискатель близький до ультразвукової дефектоскопії. Чутливості ультразвукових течошукачів можуть досягати 10-8 Вт (за даними на 2001 рік) Істотним плюсом ультразвукових течошукачів є відносна простота реалізації течопошук, відсутність необхідності у використанні тестового речовини. Істотним мінусом методу є підвищені вимоги до кваліфікації оператора, чутливість методу до наявності сторонніх шумів, в тому числі шуму протікає по тестованої системі рідини або холодоагенту по сорочці охолодження.

Ультрафіолетові детектори [ правити | правити код ]

Найчастіше детектування ультрафіолетових тестових маркерів здійснюється шляхом візуального огляду в м'якому ультрафіолетовому світлі. Чутливість методу порівнянна з чутливістю гідравлічних випробувань і обмилюванням, однак світяться в ультрафіолеті точки більш помітні, ніж дрібні виходять бульбашки і тим більше дрібні краплі води або точкові відкладення солей жорсткості.

Аеродвері [ правити | правити код ]

Аеродвері - спеціалізовані манометрические течєїськателі, призначені для проведення натурних випробувань повітропроникності огороджувальних конструкцій будівлі.

Інші типи [ правити | правити код ]

1. ↑ Багатозначність російського слова «нюхач» адекватно відповідає можливих варіантів перекладу - від «шпик» і «наркоман», до «тип газоаналізатора».
2. ↑ до 15 тис. євро за портативний шніффер проти 20-30 тис. євро за універсальний портативний течеискатель.
3. ↑ ціною до 600 євро в деяких моделях /
4. ↑ ціною від 450 євро