檢漏技術在整體式冷藏車制冷機組制造中的應用

摘要：本文主要介紹了整體式冷藏車制冷機組系統零部件及整機制造中常用檢漏方法及檢漏方法的組合，各檢漏方法的操作要領及注意事項。

關鍵詞：整體式冷藏車制冷機組 氦檢漏 鹵素檢漏 水槽氣

泡法 涂抹皂液法

1 概述

整體式冷藏車制冷機組（以下簡稱冷藏車制冷機組）采用蒸氣壓縮式制冷循環，制冷劑R404A或R134a在密閉的制冷部件及管路系統中周而復始地完成壓縮、冷凝、膨脹節流、蒸發一系列過程，從而保持冷藏車保溫箱體內所需的保鮮溫度。

冷藏車制冷機組安裝在冷藏貨車上，其工作環境嚴酷。機組的性能與可靠性顯得尤為重要。制冷系統的氣密性是影響機組性能與可靠性的重要因素之一。若制冷劑泄漏將導致制冷量不足，冷藏車箱內所需的保鮮溫度無法保持，從而導致所運輸食品的腐爛變質。對于使用制冷劑R134a的機組，為了保持箱內溫度≤-17.8℃，則制冷機組的低壓側常常工作在負壓下，空氣將從漏點處吸入制冷系統中。空氣中的水分將會造成膨脹閥冰堵、鍍銅、金屬腐蝕等問題，嚴重影響機組的正常運行；同時空氣作為不凝性氣體，將使冷凝器換熱效率降低，壓縮機排氣壓力升高，能耗增大，排氣溫度升高，加速冷凍機油的變質惡化。若制冷劑泄漏，修復漏點之前先要進行冷媒回收，漏點修復后還要再進行檢漏、抽真空、充氟、開機調試。修復工作成本高，耗時耗力。由此可見，做好整機出廠前的檢漏工作至關重要。

2 漏率設定與漏率換算

GB/T 21145-2007《運輸用制冷機組》條款5.5.1規定：按6.3.1方法試驗時，機組制冷系統和部件制冷劑泄漏量應不大于14g/a（即0.5oz/a）。條款6.3.1規定：制冷系統和部件在正常的制冷劑充灌量下，使用靈敏度為2.0×10-5mbar·L/s的電子式泄漏檢測儀進行檢測。冷藏車制冷機組制造商為了提高機組的性能和可靠性，通常依據ASHRAE Standard 147-2002，規定單點容許最大泄漏率為0.1oz/a（即2.8g/a）。

由于氣體漏率的標準單位是Pa·m3/s，需要將不同漏率單位換算成標準單位。

2.1 將 g/a轉變為Pa·m3/s

根據阿伏伽德羅定律：在標準狀態下（壓力P0=1.01325×105Pa，溫度T0=273K），1mol任何氣體所占的體積Vm=22.4升。因此，當室溫T=293K（20℃）時，對應的氣體年漏率為：

Q=P0×Vm×（g/M）×（T/T0）/31536000（Pa·m3/s）

Q=1.01325×105×22.4×10-3×（2.8/97.6）×（293/273）

/31536000

=2.2×10-6 Pa·m3/s

冷藏車制冷機組通常使用R404A制冷劑。R404A的摩爾質量為 97.6g/mol，1年為31536000秒。

2.2 氣體漏率轉換為氦氣漏率

文獻3中指出黏滯流的漏率范圍為10-2Pa·m3/s ～10-7Pa·m3/s。結合前文的計算，氣體漏率轉換為氦氣漏率的換算可按黏滯流對應的公式計算。

當在常壓或正壓力下，漏孔泄漏的氣流特性為粘滯流時，漏率與漏孔兩側壓力平方差成正比，與流過氣體的粘度系數成反比；漏率與檢漏時充人的氦氣濃度成正比。所以2.8g/a的冷媒R404A對應的氦漏率為：

QHe=C×QR404A×（ηR404A/ηHe） ×[（P22-P12）/（P42-P32）]

式中：

QHe——檢漏時的最大容許氦漏率（Pa·m3/s）。

C——充入試件的氦濃度（%）。

QR404A——試件工作時的制冷劑最大容許漏率（Pa·m3/s）。

ηR404A——制冷劑R404A的粘度系數（1.28×10-5Pa·

s）。

ηHe——氦氣的粘度系數（1.86×10-5Pa·s）。

P2，P1——試件充氦的壓力和待檢件外壓力（絕對壓

力）。

P4，P3——試件工作時系統內壓力和系統外壓力（絕

對壓力）。

充氦之前先對系統抽真空，但不可能抽至絕對的真空，充入機組的氦濃度通常取99%。機組的充氦壓力為150psig～200psig，為保險起見，取下限值150psig（～1.0 MPa表壓）。

機組在平均壓力1.0MPa（表壓）下，R404A的最大容許漏率為2.8g/a，采用氦質譜檢漏的充氦壓力為1.0MPa（表壓），氦氣濃度為99%，則可確定氦漏率指標為：

QHe=0.99×2.2×10-6×（1.28×10-5/1.86×10-5） ×[（1.1）2-（0.1）2]/[（1.1）2-（0.1）2]=1.5×10-6Pa·m3/s

3 零部件檢漏

3.1 真空箱氦檢漏

對于外購的壓縮機、冷凝器、蒸發器、汽液分離器、貯液器、回熱器等制冷系統部件，專業配套廠家經氦檢合格后出廠。工藝穩定、生產規模較大的零部件廠商，通常采用真空箱氦檢漏系統。此系統由真空室、抽空泵、氦清除泵、氦質譜檢漏儀、快速接頭、電磁閥及管道構成。部分廠商采用吸槍式氦檢漏。以下為某冷凝器廠商的真空箱氦檢漏過程及設置參數：

①安裝工件，關真空箱門，真空箱抽真空，同時工件內充高壓氮氣—檢大漏。充入氮氣2.8MPa，保壓時間60s，大漏判定時間10s，大漏判定壓降不超過4.0kPa。檢大漏實際上是靜態壓降法在真空箱氦檢漏系統中的應用。靜態壓降法檢測的漏率與被檢件的內容積有關，需事前向真空箱氦檢漏系統供應商提供被檢件的內容積，以便設備制造商設置檢漏參數。

②若檢測不通過，則系統報警，檢測程序中止。

③若檢測通過，對工件抽真空，真空箱內的氦氣本底抑零，工件內充入氦氣，檢中漏。充入氦氣0.2MPa，測試時間15s，本底控制漏率6.0×10-6Pa·m3/s，漏率不超過7.0×10-6Pa·m3/s。

④若檢測不通過，則系統報警，檢測程序中止。

⑤若檢測通過，繼續充入氦氣檢微漏。充入氦氣1.6MPa，漏率不超過2.0×10-5Pa·m3/s。

⑥若檢測通過，真空箱內充入大氣，同時工件內氦氣回收，真空箱開門，檢測完成。否則系統報警，檢測程序中止。

此種方法屬于正壓檢漏，符合零部件實際工作中的受壓狀態，靈敏度高，檢漏效率高，自動化程度高，同時真空箱也可視為充壓零部件的安全防護裝置。但設備投資較大，系統較復雜，需經過培訓合格的專業人員來進行維護保養檢修，真空箱內殘留的氦氣對下一個被檢件的檢漏工作的影響較大，需及時用壓縮空氣吹掃真空箱內室。此種方法檢測的是零部件的總漏率。如有泄漏，還需采取其它方法定位漏點，以便后續返工修復。

3.2水槽氣泡法

被檢件中充入氮氣，被檢件整個浸沒在裝有水的檢漏槽中，由于漏孔兩側存在壓差，氮氣就通過漏孔從高壓側向低壓側流動，漏孔處將會冒出一個個氣泡，從而指示漏孔的位置。這種方法簡單可靠，成本低廉，使用方便，在制冷空調零部件的檢漏中得到了廣泛的應用。

檢漏槽采用不銹鋼板制作。需保持水質清潔、透明，以免影響觀測，根據水質實際情況或定期更換成清水。場地光線充足。檢漏水箱應配備補水系統，槽底安裝泄水閥，泄水管通至附近地漏。槽底應安裝照度適中的防水照明燈具并配置照明配電箱，太明亮易造成檢漏人員視覺疲勞，太陰暗易造成漏檢。

某冷凝器的水槽氣泡法檢漏過程如下：

①檢漏前先進行焊點處的焊后處理，去除殘留助焊

劑、焊渣、油污、粉末等雜質。

②被檢件中先充入0.2MPa～0.3MPa氮氣，用聽音法檢查有無大漏（大于10-3Pa·m3/s），待大漏消除后再放入水中，否則將會影響小漏孔的檢漏。

③以0.1MPa/s的速率升壓至2.8MPa。被檢件在水中要放穩定。要待水面靜下來后才能進行氣泡觀測。檢漏時間3min。

④檢漏時要認真區別實漏與虛漏。虛漏的氣泡抹去或捅破后，一般就不再重復出現；而實漏的氣泡抹去或捅破后，仍會有規律地出現。

⑤漏點定位好后，清晰標識漏點，以便返工修復。

通常氣泡在大小、影像以及氣泡的形成速率上，用眼睛直接觀查時，會出現以下三種現象：

①出現氣泡小、形成速率均勻、氣泡持續時間長。漏率范圍10-5～10-2Pa·m3/s。

②出現隨機的大小氣泡混合。漏率范圍10-2～10-1Pa·m3/s。

③出現氣泡大、形成速率快、氣泡持續時間短。漏率范圍10-1～1Pa·m3/s。

某些零部件制造廠商根據水槽氣泡法檢漏的理論公式推導出氣泡直徑、每分鐘氣泡數（即氣泡形成速率）與漏率對照表來指導實際生產。但氣泡直徑、每分鐘氣泡數難以準確獲取，過程難以控制，工藝穩定性差，并且隨著制冷空調設備產品生產許可證制度的深入實施，這種方法不適合作為測量漏率的首選方法，非常適合用于真空箱氦檢漏不合格對漏點定位及整機裝配廠的來料檢驗手段。

4 整機檢漏

4.1吸槍法氦檢漏

吸槍法氦檢漏工作在機組制冷系統抽真空之前、制冷系統零部件、管路安裝連接緊固及釬焊之后進行，用于檢驗制冷系統的氣密性、O形圈密封的螺紋連接和釬焊的質量，同時對壓縮機、兩器、貯液器、汽液分離器、回熱器等零部件的氣密性做進一步檢驗。

吸槍法氦檢漏應在氦檢房內進行，否則空氣流動會吹散從漏點漏出微量氦氣而造成漏檢。每班次開始作業前，檢漏儀開機預熱后，對檢漏儀進行校準。制冷系統中先充入0.2MPa～0.3MPa氮氣，用聽音法或靜態壓降法檢查有無大漏。如無大漏，系統抽真空至130Pa（絕對壓力），充入氦氣，氦氣壓力150psig～200psig。檢漏儀漏率設定值1.5×10-6Pa·m3/s。由于氦氣比空氣輕，按照從下到上的順序對制冷系統中零部件及管路的每個焊點、螺紋連接處、閥桿處、開啟式往復壓縮機軸封、壓縮機氣缸蓋密封墊處及缸蓋緊固螺栓等處進行檢漏。壓縮機軸封處的最大容許漏率可適當放寬至0.5oz/a。

吸槍法的靈敏度與吸咀離漏點的距離和吸咀移動速度有關。距離越近靈敏度越高，但距離太近，吸咀容易觸及被檢件表面而吸入雜物，造成吸槍流量不穩或堵塞，以3～5mm為宜；移動速度快，吸入的氦就少，容易漏檢；移動太慢，會降低檢漏效率。通常移動速度不超過10mm/s。檢漏完畢后，應將被檢件內的氦氣回收，以避免檢漏儀周圍空氣中氦含量過高和波動，而直接影響儀器的本底及其穩定性。

如發現漏點，應先用壓縮空氣吹除泄漏出的氦氣，再次用吸槍探查可疑泄漏部位，以防誤檢及準確定位漏點，必要時用下述的涂刷皂液法來輔助定位漏點。

4.2 涂刷皂液法

吸槍法氦檢漏常常與涂刷皂液法組合使用對整機進行檢漏。由于此種方法簡單直觀，成本低廉，使用方便，在制冷空調整機設備制造中通常采用涂刷皂液法來輔助定位漏點。

皂液的配比應稀稠得當。太稀易于流動和滴落而造成誤檢，太稠則透明度差容易漏檢。盛裝皂液的容器應及時封閉，以防止沾染灰塵。保持被檢機組內充氦氣壓力的前提下，毛筆浸潤皂液，對泄漏可疑部位進行局部涂刷。吹起皂泡的部位便是漏孔存在的部位。準確定位漏點后，用抹布擦干涂刷在漏點處的及滴落在機組內的皂液，并清晰標識漏點，以便制定和執行修復方案或措施。

文獻2中指出：充3atm氣體，涂抹皂液法的最小可檢漏率為5×10-3Pa·L/s（即5×10-6Pa·m3/s），此種方法無法對漏率定量，不應作為判斷漏與不漏的方法。

4.3 吸槍法鹵素檢漏

吸槍法鹵素檢漏工作在機組經45分鐘左右的在線運行測試之后15分鐘進行。此時機組已經歷了正常的運行振動、高低壓沖擊。

每班次開始作業前，檢漏儀開機預熱后，對檢漏儀進行校準。檢漏儀漏率設定值R404A 0.1oz/a。作業前關閉周圍風扇，檢查周圍空氣的流動狀態。檢測的部位同吸槍法氦檢漏。檢漏時，吸咀離物體表面的距離3～10mm，移動速度不超過10mm/s。檢漏儀應不報警。如發生報警，同吸槍氦檢漏相同，應先用壓縮空氣吹除可疑泄漏部位周圍存在的制冷劑，再次用吸槍探查可疑泄漏部位，以防誤檢及準確定位漏點，必要時用涂刷皂液法來輔助定位漏點。對報警部位反復進行測試，確定漏點后，在泄漏點處做好標記，以便進行修復。

如果壓縮機軸封處的漏率超過0.5oz/a，必須重新運行機組30分鐘后再檢漏，檢漏必須在運行后的15分鐘～24小時內進行。如果壓縮機的漏率仍超過0.5oz/a，需更換壓縮機。

修復漏點之前先回收冷媒，漏點修復好或有漏壓縮機已更換之后，應再次進行吸槍法氦檢—抽真空—充氟—在線運行測試—吸槍法鹵素檢漏工作，直至產品合格。

5 結束語

檢漏工作占用人力物力，但又不可或缺。為了提高產品一次通過率，應監督零部件供應商的制造質量、檢漏質量，并評估包裝儲運的質量。整機制造過程中應加強物流質量及上游工序的質量，如零部件搬運防護措施、O形圈安裝、螺紋連接的裝配質量、釬焊的質量等。同時，常態化盯控、定期評估檢漏工序的有效性、穩定性、健壯性，確保準時交付品質優良可靠的產品。

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