浅谈氦检技术在家用空调生产的应用

因此可将示漏氦气的信号尽量放大而不怕气体的影响，这样可 以测出极为弱小的讯号，从而检出极少的漏孔；由于氦气是惰 性气体，具有分子小，质量轻，扩散快，穿透性强，响应快且 稳定，加之不起化学作用，不污染工件，操作安全等特点，导 致使用氦质谱检漏技术（我们简称氦检技术）日益受到重视并 被广泛应用在空调生产上。
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浅谈氦检技术在家用空调生产的应用
刘东 （珠海格力电器股份有限公司商用空调技术部 珠海 519070）
摘要：本文介绍了一种比较先进的检漏技术—氦质谱检漏技术，并对其在家用空调生产的做了论述。 关键词：氦；氦质谱检漏仪；氦检
1 引言
家用空调器是由制冷剂在压缩机的驱动下而循环制冷的家 电产品．在这种循环制冷的过程中，制冷系统是密闭的，一且 制冷剂泄漏．不但制冷效果降低甚至丧失制冷能力，同时污染 大气，破坏大气臭氧层，所以保证制冷系统的气密性是空调器 生产的关键。
随着这几年的社会和经济的高速发展，家用空调已经广泛 普及进入千家万户的家庭，它提高了人民的生活环境和生活舒 适水平。家用空调稳定可靠是很重要的，特别是保证空调系统 不泄漏才能保证其发挥正常的制冷和制热作用，所以必须在生 产上保证其不泄漏，在安装上正确安装才能保证其基本零泄漏， 降低空调的维修费用和客户投诉。国标 GB7725-2004 中 6.3.1 条—空调器的制冷系统在正常的制冷剂充灌量下，用灵敏度 1×10-6Pa.m3.s-1 的检漏仪进行试验不泄漏，相当一年泄漏少于 2 克 / 年。所以家用空调的泄漏控制和采用何种检漏技术检漏是 各空调厂家所直面和重视的问题。
3.1 氦检漏方法 运用质谱原理制成的仪器称为质谱仪。质谱仪原理是：通 过其核心部件质谱室，使不同质量的气体变成离子并在某种场 中运动后，不同荷质比的离子在场中彼此分开，而相同荷质比 的离子在场中汇聚在一起，如果在适当位置安置接收器接收所 有这些离子，就会得到按照质荷比大小，依次分开排列的质谱图， 这就是质谱。专门设计的把氦气作示踪气体进行检漏的质谱仪 称为氦质谱检漏仪。氦质谱检漏仪的原理是，当一个带电质点（正 离子）以一定速度 V 进入均匀磁场的分析器中后，如果速度 V 的方向和磁场 H 的方向相垂直，它的运动轨迹为圆，不同质荷 比（m/e）的粒子在磁场中有相应的运动轨迹，这样，不同质荷 比的带电粒子在磁场运动后会分开，如果在粒子运动路径中安 装一块挡板将其他粒子挡掉，而在氦粒子的运动路径开一狭缝 而被接收极接收形成氦离子流。并经放大器放大并经测量仪表 指示出来。检漏时，氦气进入检漏仪质谱室中，使仪器发生灵 敏的反应，产生检漏的作用。 由于空气中氦气极少，氦质谱仪的本底电流及噪音也很少，
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用卤素检漏仪检测出现误报现象。 2.5 氦检漏法 氦质谱检漏法是采用氦气作为示漏气体，由于氦气的荷质
比小，在检漏过程中不受其它气体的干扰，因此，它是一种反 应灵敏，能检出极微小漏孔的绝对选择性检漏方法。它的最小 可检漏率为 10-12Pa.m3.s-1。
4 结论
氦质谱检漏技术是一种灵敏度高、反应快、精确度高、准 确定位、安全的检验方法，运用于家用空调的生产能大幅提高 产品的检漏精度，减少漏检的几率，从而可靠地控制产品的低 泄漏，基本达到零泄漏。
参考文献
[1] 肖祥正 《检漏检测方法与应用》第三章 3.1: 49 页——50 页 [2] 成都东方仪器有限公司 .《QYH-3033 氦真空自动检漏装置说明书》第 一页
2 家用空调的检漏方法和技术
家用空调行业生产广泛使用了各种各样的检漏技术，每种 技术和方法都有其特点和特定的应用范围，每个生产厂家根据 不同的生产工艺和条件，采用不同的检漏方法和仪器对产品和 半产品进行检漏，下面是目前在家用空调行业使用的一些常用 检漏方法和技术。
2.1 静态升压法 静态升压法是将正压系统抽到一定的真空后，关闭阀门使 它与大气隔绝，根据系统内的压力的变化来判断系统的泄漏。 这种检漏方法的精度和容器体积、检测时间有关；一般容器越
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2 2
1 1
放气阀 1
放气阀 2
真
空
室
工件
真
空
工件
室
电
机械泵 1
电
磁
磁
阀
阀
电磁阀 3
检漏仪
电磁阀 4
机械泵 2 图 1 双真空箱检漏系统示意图 由 PLC 控制关开箱门，对真空箱内抽真空，检漏仪自动检漏， 箱内充气开箱门，取出工件。③氦气回收设备，不漏的工件接 入该设备自动实现氦气回收，实现氦气的循环使用。 该系统可以实行以下功能： ①对工件（可以是整机）实行高精度的整体检漏；②对管 路系统进行耐压试验；③通过抽真空减少系统内的水分；④在 真空箱检漏之前可预检大漏。 3.2 家用空调生产的氦检方法的应用方案 一般家用空调的系统由压缩机、蒸发器、冷凝器，节流结 构组成，所以家用空调系统检漏的控制也相应分开控制，压缩 机和节流结构由专业厂家生产和控制，空调生产厂家只需控制 两器（蒸发器、冷凝器）和整机的泄漏，使用氦检也分两部分 考虑。 3.2.1 整机检漏 根据这两种氦检法的特点和优缺点，目前家用空调生产采 用氦检方法，方案一般如下： ①在空调总装生产中，采用整机真空箱氦检，辅助采用吸 枪法检测漏的整机漏点方案，这个方案精度高，但节拍不符合 大批量生产节拍要求，容易造成产品积压而停线，对整机流水 线生产不利，且真空箱体积大，氦检设备投资大。所以目前只 有极少空调厂家采用。②只在空调总装内机的生产中采用吸枪 法，而外机或窗机使用卤素检漏仪检漏。由于内机的系统只有 蒸发器部件，它在蒸发器生产时已检漏过，到了总装车间和内 机其他部件装配起来，只存在装配过程造成的少量焊点微漏、 小漏，且大部分焊点不需检验，所以用吸枪氦检法检漏是精确
真空箱法是将充有氦气的工件放入箱内，然后对箱内抽真 空，用氦质检漏仪探测真空箱内的氦气质量，推算出工件的实 际氦漏率，该方法检漏便于迅速判断工件有无泄漏，可以称为 “把关式”检漏法。在正常状态下，可以保证不漏检，真空箱 设备的氦质检漏仪精度可达到 10-12Pa.m3.s-1（He）。由于考虑 生产实际，如考虑生产节拍（20~30 秒），一般可以检漏率为 4×10-7Pa.m3.s-1。相当于 0.5g/ 年（R22 的漏率），完全满足家 用空调器的检漏需要。真空箱氦检法的缺点是不能发现具体工 件的具体漏点，所以需增加吸枪法来检验真空箱氦检法已发现 的漏的工件具体漏点。目前采用真空箱氦检都是开发成真空箱 氦检系统设备，自动化程度高，没有人为因素的影响，生产效 率高。
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大，漏孔越小，压力上升的趋势也越不明显，检测时间就越长， 该法的最小可检漏率为 1.33×10-2 ～ 1.33×10-3 Pa.L/S，这种方 法精度比较低，时间长，可用于空调生产抽真空时判断空调大 漏的场合。
2.2 水检气泡法 此法是把被检工件充入高压气体，而后将它浸在水中，若 有漏孔，高压气体就会在漏孔位置起泡，根据气泡大小和产生 速度，可以定性判断漏孔大小。由于气泡法简单易行，现在仍 被广泛用于空调器两器检漏和压缩机检漏等工序。此法的缺点 是费时，容易引起双眼疲劳，且用水检漏时还必须备用烘干等 后续工序；由于生产线的节拍限制，一般只能观察到 10-5Pa.m3/ S 以上漏率的漏孔。 2.3 肥皂泡法 将肥皂液涂在充入一定压力气体工件需检部位，在一定的 时间内以观察其肥皂泡的大小和多少以判断其漏率，因时间和 耐压所限，，仅能观察到 10-3Pa.m3/S 以上漏率的漏孔，一般用 于空调检修，不太适合于生产。 2.4 卤素检漏法 由于涂有碱金属的铂丝在 900 度左右的高温下会产生正 离子发射，在遇到卤素气体时正离子发射会急剧增加，卤素检 漏仪就是利用这种原理制成的。卤素检漏仪最小可检漏率为 2×10-7Pa.m3/S，响应时间小于 1 秒。这种方法的优点是简便、 迅速。且试漏气体可以用家用空调器系统的制冷剂—氟利昂， 因此在空调行业中得到广泛的应用。其缺点是氟利昂容易吸附 在被检工件表面，清除较难，容易造成误检；由于空调生产现 场有很多物料有分解的气体，卤素检漏仪也容易出现中毒现象； 另外生产中的维修放氟和机子泄漏的氟利昂，容易导致生产采
3 氦检技术在家用空调生产的应用
过去空调器主要采用水检气泡法和卤素检漏法。水检气泡 法检漏成本低、操作简单、定位准确，但检漏灵敏度低，且检 漏后必须进行烘干处理。卤素检漏的优点是可以利用空调器中 的制冷剂氟利昂作为示踪物，因此，在空调器充注了制冷剂后 的工序中进行检漏是很方便的 , 但卤素检漏仪容易出现中毒现 象，影响检漏速度和生产节拍。由于氦质谱检漏仪具有灵敏度高、 反应快、精确度高、准确定位、安全等绝对优势．到目前为止， 空调器生产线中的其他检漏方法已被氦质谱检漏仪逐步取代。 目前空调器生产用氦做示踪气体的氦检漏方法包括吸枪法和真 空箱检漏法。
吸枪氦检法是在工件内充入氦气，用氦质谱检漏仪的吸枪 嘴在待检工件表面扫描，吸枪吸入的气体经节流后流入检漏仪 质谱室，根据检出的氦气分压强的大小来判断漏孔的有无和大 小。这种方法具有较高的精度。但它也有其明显的不足之处。 ①需要逐步检漏漏点，而空调器的焊点多达几百处，所以单独 使用效率低。②吸枪法的精度与多种因素有关，如果吸枪与漏 孔距离大于 10mm 时，所检漏率只有实际漏率的 3~5% 如果吸 枪的移动速度达到 16mm/s，灵敏度将降到 30%。由此可见，如 果吸枪与漏孔之间距离过大或吸枪移动过快，极易发生漏检； ③吸枪法只能测单个漏点是否超标，而不能判断整体漏率情况。
真空箱氦检系统的组成 1 该系统由以三部分组成： ①耐压预抽设备，向被检工件充入高压氮气，检测工件是 否有大漏，再将工件内部抽为真空，并充入氦气。②真空箱检 漏设备，由设备自动检测工件的漏率，并判别是否有漏。真空 箱检漏部分是本套系统的核心（图 1），其工作简介如下：将 被检工件（已预先检大漏，抽真空，充入中压氦气）放入真空箱，