การตรวจจับการรั่วไหลในอุปกรณ์แรงดัน การทดสอบที่ละเอียดอ่อน 3 กันยายน 2020

4 MIN READ

อุปกรณ์ที่ทํางานสูงกว่าแรงดันบรรยากาศ เช่น วาล์วสําหรับอุตสาหกรรมน้ํามันและก๊าซ เป็นการใช้งานที่สําคัญในการตรวจจับการรั่วไหล การใช้งานอื่นๆ ได้แก่ การตรวจสอบความสมบูรณ์ของการรั่วไหลของภาชนะบรรจุสารชีวภาพและสารนิวเคลียร์ และแม้แต่ประสิทธิภาพของยางรถยนต์

นี่คือภาพรวมอย่างรวดเร็วของการทดสอบที่ละเอียดอ่อนของเครื่องตรวจสอบฮีเลียม ซึ่งเป็นพื้นฐานในการตรวจจับการรั่วไหลในอุปกรณ์ที่มีแรงดัน

การทดสอบความไวของเครื่องตรวจสอบฮีเลียม

มีหลายวิธีในการตรวจหารอยรั่ว เช่น การทดสอบฟองอากาศหรือการทดสอบแรงดันตก แต่ไม่มีวิธีใดที่สามารถแข่งขันได้กับความไวและความสามารถในการระบุรอยรั่วที่เครื่องตรวจหารอยรั่วด้วยฮีเลียมสามารถให้ได้ นอกจากนี้ เครื่องมือฮีเลียมยังช่วยให้สามารถวัดค่าได้ทั้งเชิงปริมาณและเชิงคุณภาพ

เครื่องตรวจจับการรั่วไหลของฮีเลียม หรือที่แม่นยํากว่านั้นคือ เครื่องตรวจจับการรั่วไหลของฮีเลียม 4 เป็นเครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลที่ปรับแต่งแล้วซึ่งตรวจจับก๊าซนี้และมีตัวเลือกเพิ่มเติมในการระบุฮีเลียม 3 (ใช้ในระบบไฮโดรเจนแบบเย็น) และไฮโดรเจน เครื่องมีปั๊มที่เหมาะสมให้มาด้วย ทําให้สามารถเคลื่อนย้ายได้ เพียงแค่ใช้ไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟหลักเท่านั้น เครื่องไวต่อฮีเลียมเป็นอย่างมาก

การสอบสวนการรั่วไหลในสถานการณ์เหล่านี้อาจเกี่ยวข้องกับทั้งแนวทางเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณ และเช่นเดียวกับการใช้งานสุญญากาศ เครื่องตรวจจับการรั่วไหลของฮีเลียมก็มีความสําคัญ อัตราการรั่วไหลต่ํากว่า 10 ^-6 mbar l/s เป็นสิ่งจําเป็นบ่อยครั้ง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับข้อกําหนดเฉพาะ เครื่องตรวจสอบการรั่วไหลของฮีเลียมที่มีความไวสูงสุดที่ 10 ^-12mbar l/s นําเสนอโซลูชันที่แม่นยําที่สุด

เหตุใดเราจึงใช้ฮีเลียมเป็นก๊าซค้นหา

การใช้ฮีเลียมเป็นก๊าซค้นหามีประโยชน์สําคัญหลายประการ ได้แก่

ไม่เป็นพิษ
ต้นทุนที่ค่อนข้างต่ํา
มีเพียง 5 ppm เท่านั้นที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในอากาศ
เป็นหนึ่งในอะตอมที่มีขนาดเล็กที่สุด ดังนั้นจึงสามารถตรวจสอบการรั่วไหลขนาดเล็กได้
เป็นก๊าซที่มีความหนาแน่นต่ําซึ่งกระจายตัวได้ง่าย

การใช้เครื่องตรวจจับการรั่วไหลของฮีเลียมสองวิธี

แผนผังด้านล่างแสดงให้เห็นว่าเครื่องตรวจสอบการรั่วไหลทํางานในโหมดเชิงปริมาณหรือโหมดอินทิกรัล เพื่อหาอัตราการรั่วไหลรวมของส่วนประกอบ ค่านี้จะกําหนดอายุการใช้งานโดยรวมของภาชนะบรรจุก๊าซอันตรายและของเหลว ในกรณีของยางรถยนต์ โดยทั่วไปแล้วจะไม่มีการตรวจสอบความดันลมยางเป็นประจํา ดังนั้น อัตราการรั่วไหลที่ถูกต้องจะช่วยให้แน่ใจว่าการสูญเสียแรงดันต่ําพอในช่วงหลายเดือนเพื่อรับประกันว่าจะไม่มีปัญหาด้านความปลอดภัย

คุณจะสังเกตเห็นว่าอาจจําเป็นต้องใช้ปั๊มเพิ่มเติมเพื่อปั๊มห้องทดสอบให้ต่ํากว่า 10 ^-3 mbar และเพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องทํางานที่ช่วงความไวสูงสุด ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับขนาดของห้องทดสอบ อย่างไรก็ตาม หมายความว่าเครื่องตรวจหารอยรั่วจะไม่ตรวจพบฮีเลียมทั้งหมด ในการพิจารณาอัตราการรั่วไหลที่ถูกต้อง อัตราส่วนการปั๊มของเครื่องตรวจจับการรั่วไหลและปั๊มห้องอบจะต้องนํามาพิจารณาเพื่อให้ได้ค่าที่ถูกต้อง

หากส่วนประกอบมีมูลค่าเพียงพอที่จะรับประกันการทํางานซ้ํา การรั่วไหลที่แท้จริงสามารถกําหนดได้โดยการทํางานของเครื่องตรวจจับในที่เรียกว่า "โหมดสนิฟเฟอร์" โดยใช้สนิฟเฟอร์ที่ติดกับช่องทางเข้าของเครื่องตรวจจับการรั่วไหลและอัดแรงดันส่วนประกอบด้วยฮีเลียม ภาพประกอบด้านล่างแสดงการตั้งค่าทั่วไป:

ในโหมดนี้ หัววัดที่มีปากขนาดเล็กจะเชื่อมต่อกับช่องทางเข้าของเครื่องตรวจจับการรั่วไหลด้วยท่อสุญญากาศที่ยืดหยุ่น ซึ่งโดยทั่วไปจะมีความยาว 4 ม. ขนาดของปากจะควบคุมการไหลของฮีเลียมที่ตรวจพบ เพื่อให้ความดันขาเข้าไปยังเครื่องมืออยู่ต่ํากว่า 10-3 mbar ทําให้สามารถวัดค่าอัตราการรั่วได้อย่างแม่นยํา ซึ่งมีข้อดีดังต่อไปนี้:

ระบุตําแหน่งที่แน่นอนของรอยรั่ว
ทํางานในโหมดที่มีคุณภาพ
ไม่จําเป็นต้องใช้ปั๊มเพิ่มเติม
การไหลที่แท้จริงออกจากวัตถุจะถูกวัด จําลองการรั่วไหลที่แท้จริงจากอุปกรณ์

เครื่องดมยาสลบพร้อมปั๊มเสริมช่วยให้ความยาวของสายยางเท่ากับ 20 ม.

คุณจะสังเกตเห็นว่าระดับการตรวจจับขั้นต่ําในกรณีนี้คือ 1x10-7 mbar l/s ซึ่งเป็นผลมาจากอากาศที่มีความเข้มข้นตามธรรมชาติของฮีเลียม 5 ppm ซึ่งให้ระดับการตรวจจับที่ไวน้อยกว่าโหมดภายในที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้เป็นสิ่งที่ยอมรับได้สําหรับการใช้งานมากมาย