高效換熱管壓差干檢系統研制

蔣 強

（珠海格力電器股份有限公司 珠海 519070）

引言

高效換熱管為商用空調的主要換熱零部件，在整個換熱系統里起著承壓、換熱及不同介質間的隔離作用。在生產過程的試壓時，若不能很好的檢測出泄漏管，使用時，便會出現高效換熱管泄漏風險，造成冷媒和冷卻液相互滲入，從而造成換熱不足、換熱系統崩潰及損壞壓縮機等質量問題[1]，使顧客滿意度下降。

目前，高效換熱管的試壓主要為人工水檢，在生產過程中，人工將高效換熱管浸入水中，靠肉眼觀察液面氣泡情況來判斷是否泄漏。人工水檢是重復、繁復的體力勞動，易造成視覺疲勞，出現誤判；此外，微泄露孔形成的氣泡不明顯，肉眼無法察覺，從而造成漏判，使泄漏管進入裝配工序，從而造成泄漏的質量隱患。

采用壓差干檢系統可實現全自動化試壓檢測，很好的將員工從重復、復雜的勞作中解放出來。此外，本系統檢測精度可達到0.05 mm，解決微泄露孔無法檢測的難題。整個系統實現提升檢測效率的同時，很好的避免了泄漏管進入下工序的質量隱患。

1 行業現狀

目前行業在高效換熱管的生產過程中，試壓主要是通過人工水檢完成的。首先人工將高效換熱管排布至夾具上夾緊，密封充氣后隨夾具一起浸入液體內。然后通過肉眼觀察液面的氣泡情況，從而判定是否泄漏。整個試壓過程是一個重復、繁雜且考驗員工細心度的過程，很容易造成誤判、漏判，從而造成泄漏的質量隱患。因此，減輕員工勞作強度、提升高效換熱管試壓過程的檢測精度、降低試壓過程的誤判、漏判率，勢在必行。

在高效換熱管的整個試壓過程中，其最主要的特點在于單支試壓；而難點在于試壓過程的密封及泄露判定。因此，壓差干檢系統研制涉及如何實現高效換熱管的單支自動上下料、試壓過程的管口如何密封及泄露判定標準等問題。因此，整個壓差干檢系統的研制包含了整體的軟硬件設計及工藝設計兩大部分。

2 壓差干檢系統硬件設計

壓差干檢系統的主要組成如圖1。整個系統主要由上料機構1、滑軌2、夾緊機構3、密封機構4、干檢儀5、輸送系統6組成。

圖1 壓差干檢系統主要集成

上料機構1可實現高效換熱管的單支自動上料。

夾緊機構3和密封機構4的位置可根據所試壓高效換熱管的長度在滑軌2上移動調節，從而實現不同長度高效換熱管的切換檢測。

密封機構4上的密封接頭可根據檢測不同的高效換熱管管徑更換不同的規格。

干檢儀5可實現管內氣壓的監控并判定是否泄漏。

整個系統采用PLC控制柜聯動控制實現全自動化試壓[2]。其工作邏輯關系為：首先上料架1將高效換熱管單支上料至輸送系統6的輸送鏈上，輸送系統6將高效換熱管單支輸送前進至試壓位置，夾緊機構3將高效換熱管夾緊后，密封機構4啟動密封高效換熱管兩端管口，此時，設備開始對管內充壓，干檢儀5啟動監控管內氣壓變化，從而判定是否泄漏，試壓完成后，各個機構依次打開，輸送系統6繼續前進完成高效換熱管的下料。重復以上動作，從而實現連續試壓。

2.1 上料機構的設計

上料機構1的主要組成如圖2，其主要作用為實現干檢試壓過程高效換熱管的單支自動上料。整個上料機構1主要由頂料氣缸1a、限料氣缸1b、頂升氣缸1c、上料架1d、預上料區1e、待試壓區1f、限料擋板1g、上料擋板1h組成。

圖2 上料機構的主要構成

限料氣缸1b位置及行程可根據所試壓高效換熱管的外徑規格進行調整，使預上料區1e剛好可以容納1支高效換熱管，從而實現加工過程高效換熱管的單支預上料。

限料擋板1g在高度方向位置可調，其作用為使高效換熱管在待試壓區1f內單支有序排列，避免疊料造成頂升氣缸1a無法完成單支頂升上料。

上料擋板1h可根據高效換熱管的管徑調整位置，其作用為在頂升氣缸1a頂升高效換熱管后，限制高效換熱管位置，使其有效的落到輸送系統6的輸送鏈上。

上料機構1的工作邏輯關系為：

人工將高效換熱管批量放到上料架1d上后，頂升氣缸1c開始頂升上料架1d，當上料架1d到達與預上料區1e相同高度時，高效換熱管單支落入預上料區1e處，此時，頂升氣缸1c行程收縮帶動上料架1d及其上面的高效換熱管下落回到原始位置。同時，限料氣缸1h行程收縮放行預上料區1e內的單支高效換熱管，高效換熱管沿斜面下滑進入到待試壓區1f內，由于限料擋板1g的存在，高效換熱管在待試壓區1f內有序排列。

最后，頂料氣缸1a單支頂起高效換熱管落入到輸送系統6的輸送鏈上，輸送系統6步進單支距離實現高效換熱管的單支輸送前進。重復以上動作，從而實現高效換熱管的單支連續上料。

2.2 夾緊機構設計

夾緊機構主要組成如圖3。其主要作用為在試壓過程中夾緊高效換熱管，保證密封時的穩定性。

圖3 夾緊機構主要組成

夾緊機構3主要由上夾緊氣缸3a、導桿3b、上夾緊塊3c、下夾緊塊3d、導桿3e、下夾緊氣缸3f組成。

導桿3e上有限位，其作用為限制下夾緊氣缸的行程，使下夾緊塊3d每次升起的高度一定，下夾緊塊3d上升的高度剛好可以托住高效換熱管。

試壓過程中，當高效換熱管到達試壓位置時，上、下夾緊氣缸3a與3f分別推動上、下夾緊塊3c與3d，從而實現高效換熱管的夾緊。

2.3 密封機構設計

密封機構4 的主要組成如圖5，其作用為試壓時密封高效換熱管的兩端管口。整個機構主要由導桿4a、密封氣缸4b、密封接頭4c組成。

圖5 密封機構主要組成

密封接頭4c在密封氣缸4b作用下前后移動從而實現高效換熱管管口的密封與打開。

密封接頭4c具備快換功能，可根據不同的高效換熱管直徑規格切換不同的密封接頭。此外，靠近干檢儀5一端的密封接頭中空，用于設備對管內進行充壓。

試壓過程中夾緊機構3夾緊高效換熱管后，兩端的密封氣缸4b分別推動兩端的密封接頭4c對高效換熱管兩端管口進行密封。密封完成后，設備開始對管內進行充壓，此時干檢儀5啟動，待氣壓達到設定值時，干檢儀5開始監控設定時間段內氣壓的變化值，從而判定是否泄漏。試壓完成后各個結構先后打開，完成試壓。

2.4 壓差干檢工藝設計

傳統的試壓工藝采用人工水檢，密封充壓后通過肉眼觀察液面氣泡情況判定是否泄漏，長時間的工作，容易出現視覺疲勞，此外，微泄漏孔泄漏形成的氣泡，肉眼無法察覺，造成誤判、漏判率高，增大了機組泄漏的質量風險。

干檢儀的檢測精度很靈敏，采用干檢儀直接監控管內氣壓的變化，存在檢測氣源壓力的波動而造成誤判的風險。因此，采用壓差干檢工藝就很好解決了這一問題。

壓差干檢工藝指采用干檢儀同時監控并對比檢測管與標準管的管內氣壓變化，根據檢測管與標準管的管內氣壓差大小，從而判定是否泄漏。采用壓差干檢替代人工水檢，有效降低了員工的勞作強度。此外，當檢測管管內氣壓低于標準管的管內氣壓5 Pa以上時，則判定該檢測管泄漏，檢測精度達到0.05 mm，有效解決了微泄漏孔無法檢測的難題。

3 試驗驗證

選取100 支新加工? 19.05翅片管，經過實驗室探傷為99 支合格管、1 支不合格管。采用該壓差干檢系統進行全自動試壓檢測該100 支管，試驗結果如表1所示。（誤報率：管本身無漏孔，干檢系統誤當漏管處理，流入漏管區。漏報率：管本身含有≥ 0.05 mm的漏孔，干檢系統未檢測出，誤當做合格管流入下道工序。）

根據表1試驗結果可得，該系統誤報率≤ 1.5 %、漏報率為0。

表1 壓差干檢系統試驗結果

4 結束語

該系統采用伺服電機步進控制自動上料機構、夾緊機構以及密封機構配合干檢儀的氣壓差監控，實現高效換熱管全自動化試壓。系統能較低成本的實現自動化生產，將員工從單一重復的加工動作中解放出來，生產效率得到極大提升，解決了人工高效換熱管試壓誤報率及微泄漏孔無法檢測的難題。通過試驗驗證，該壓差干檢系統誤報率≤ 1.5 %、漏報率為0，完全滿足高效換熱管自動化生產需求。