家用燃氣用具連接用軟管便攜式氣密性檢驗裝置研發

朱 瑋 李芳瑩 趙生蘭 白軒瑜 石文

（甘肅省產品質量監督檢驗研究院，蘭州 730050）

隨著城鄉現代化工業和居民住宅建設的不斷發展，包括天然氣、液化石油氣在內的燃氣在人們生活和生產中的地位和作用越來越明顯，消耗量也呈現持續增加的趨勢。近年來的煤改氣工程更是推動了燃氣行業的快速發展，相應的燃氣器具及相關配件產品成為居家生活的必需品[1]。城鎮燃氣安全涉及百姓切身利益和社會人身財產安全，因燃氣及相關產品造成的安全事故時有發生。2022 年上半年，我國共發生457起燃氣事故，其中居民用戶燃氣事故為271 起，工商用戶燃氣事故為63 起，事故共造成29 人死亡[2]。燃氣使用安全已經成為城鄉發展的重要關注點，這也引起政府部門的高度重視。2023 年7 月30 日，全國安全生產電視電話會議強調，要全面開展燃氣安全大起底、大整治，針對問題氣、問題瓶、問題閥、問題軟管、問題管網、問題環境等關鍵環節，明確責任、直搗病灶，堅決遏制燃氣事故多發勢頭。各地市場監管部門要求加強對燃氣泄漏報警器、燃氣用管、減壓閥、自閉閥等燃氣設施的市場審查或備案、檢測程序以及市場銷售環節的監管力度，燃氣用具連接用軟管成為監管重點。

燃氣用具連接用軟管適用于家用燃氣的燃氣開關和燃燒器具、家用瓶裝液化石油氣的調壓器和燃燒器具之間的連接，根據材料不同可分為金屬（波紋）軟管和非金屬（橡膠或橡塑復合）軟管。軟管的氣密性檢查是保證軟管產品質量安全的重要環節，我國國家及行業標準對軟管的氣密性要求逐件檢驗，并逐批檢驗不同條件下（耐熱、彎曲、拉伸、沖擊、扭轉及老化等）軟管的氣密性。目前，燃氣用管氣密性檢測一般在試驗室進行。由于氣源及觀察泄漏用的水箱體積較大，設備占據空間且不方便移動，試驗過程中需要操作人員全程肉眼觀察并記錄試驗現象，試驗精度不高，且測試效率較低。研發的燃氣用具連接用軟管氣密性檢驗裝置，通過自動化設計進行一鍵測量，實現檢測結果的自動判斷和自動顯示，提高了檢驗質效。同時，檢驗裝置體積小便于攜帶，可在現場隨時測量，有效解決了家用燃氣用管產品現場檢驗的需求。

1 測試裝置設計

1.1 總體設計方案

1.1.1 建立研究模型

技術路線：氣源氣體→氣體穩定系統→氣體壓強測量→保壓、計時開始→判斷泄漏→計時結束→顯示結果、排氣。應用自動控制理論反饋控制系統，給定一個輸入，按照輸出和輸入的偏差進行控制，在自動控制系統的理論基礎上選擇先進的器件、傳感器進行建模研究，找到最優的設計方案。

1.1.2 測試裝置的設計目標

設計的測試裝置自帶氣源，壓縮空氣輸入端配備油水分離器、穩壓閥及傳感器，方便調節試驗壓強。測量時自動計時，測量結束時自動排氣并提示測量是否通過。該裝置配置多種接口，實現不同種類燃氣用管的檢驗，同時實現小型化、輕量化，方便攜帶。電源電壓適應范圍廣，適用場合多，發生漏氣能夠自動測量、自動判斷，無須肉眼觀察漏氣現象，棄用大體積的觀察漏氣用水槽。

1.2 硬件設計

燃氣用管產品相關標準對氣密性試驗只描述了試驗過程，即將軟管或者軟管組合件一端封閉，另一端與氣源相連，然后充壓至規定試驗壓強并保持一定時間，判斷試樣有無泄漏或者異常現象，但是并未規定試驗裝置[3-4]。基于此，研制了一種家用燃氣用管便攜式氣密性檢驗裝置，其內部結構和外部結構分別如圖1、圖2 所示。

1.機箱；2.進氣電磁閥；3.氣源氣路；4.油水分離器；5. 進氣管路；6. 測試管路；7. 排氣電磁閥；8. 熔斷器；9.開關電源；10.壓力開關；11.調壓閥；12.時間繼電器；23.進氣接口；24.測試接口；25.排氣接口。圖1 內部結構示意圖

1.機箱；3.氣源氣路；4.油水分離器；13.紅色報警燈；14.綠色指示燈；15.壓力顯示面板；16.調試旋鈕；17.時間計數顯示面板；18.提手；19.帶燈電源按鈕；20.帶燈啟動按鈕；21.帶燈復位按鈕；22.帶燈調試按鈕。圖2 外部結構示意圖

該裝置機箱上設有進氣接口、測試接口和排氣接口，進氣接口用于連接進氣管路與進氣電磁閥，測試接口用于連接測試樣品管與測試管路，排氣接口用于連接排氣電磁閥。工作時，將測試燃氣具連接用管通過測試接口24 連接，按下帶燈電源按鈕19 后，100 ～220 V 交流電壓通過開關電源9 變成12 V 直流電壓。按下帶燈啟動按鈕20 后，啟動開關SQ 閉合，進氣電磁閥2 供電后打開，氣源氣體通過進氣電磁閥2、壓力開關10、測試管路6 進入測試樣品內。當氣體壓強達到設定壓強后，松開啟動開關SQ，壓力開關10輸出12 V 信號，此時進氣電磁閥2 關閉，第一中間繼電器1J 得電，第一中間繼電器第二常開觸點1J1閉合，時間繼電器12 啟動開始計時。當到達時間設定值時，時間繼電器12 的第一開關SJ1閉合，第二開關SJ2打開，給排氣電磁閥7 輸出開關信號，啟動排氣電磁閥7。如果在測試時間內不漏氣，測試結束后綠色指示燈14 亮。如果測試過程中試樣漏氣，第二中間繼電器2J 瞬時得電，此時第二中間繼電器常閉觸點2J2打開，第二中間繼電器的常開觸點2J3閉合，綠色指示燈14 失電，給紅燈開關信號，紅色報警燈13 亮，并有提示音。測量結束后，按下帶燈復位按鈕21，為下次測試做好準備。調試旋鈕16 在測試中不使用，只在調試設定輸出壓強時使用。接線示意圖，如圖3 所示。另外，該裝置機箱兩側設有提手，方便攜帶。

2.進氣電磁閥；7.排氣電磁閥；9.開關電源；10.壓力開關；12.時間繼電器；13.紅色報警燈；14.綠色指示燈；23.進氣接口。圖3 接線示意圖

1.3 氣源部分

空氣壓縮裝置與機箱合理連接，實現試驗裝置整體便攜，且配備油水分離器和穩壓閥，確保試驗氣源干凈、穩定，輸出壓強為0.01 ～0.70 MPa[5]。采用高精度壓力傳感器，控壓精度達到±1 kPa。

1.4 電源電壓

試驗裝置電源電壓適用范圍廣，不僅可以使用100 ～240 V 交流電壓，也可采用12 V 直流電壓（汽車電源）。現場檢測時，適用于沒有電源接口或者現場電壓波動大且不穩定的情況。

1.5 自動控制部分

測試裝置將原有的依靠水箱肉眼觀察漏氣情況，轉變為依靠高精度壓力傳感器、繼電器、指示燈、報警燈自動判斷檢測結果。設置排氣電磁閥及排氣管路，試驗結束后自動泄壓。自動化的設計減少了人為因素對試驗結果的影響，使得測試結果穩定可靠[6]。

2 試驗裝置應用

研發的家用燃氣用具連接用軟管便攜式氣密性檢驗裝置，經測試可知壓強穩定、準確，檢測重復性優良。

2.1 壓強試驗

將經法定計量機構校驗合格的精度為0.5 級、顯示分辨率為0.001 MPa 的精密壓力表與試驗裝置測試接口相連接，閉合裝置電源開關，點擊開啟按鈕啟動試驗，記錄試驗裝置顯示壓強P及精密壓力表實測壓強Pi，結果見表1。計算可知，實測壓強與顯示壓強的偏差（Pi-P）/P×100%為-1%～+1%，說明試驗裝置壓強穩定、準確。

表1 家用燃氣用具連接用軟管便攜式氣密性檢驗裝置壓強試驗

2.2 檢測重復性

對同一個試驗壓強進行20 次重復試驗，記錄試驗裝置設置壓強P及精密壓力表實測壓強Pi，依據（Pi-P）/P×100%計算實測壓強與設置壓強的偏差，見表2。可見，偏差均在-1%～+1%，說明試驗裝置檢測重復性優良。

表2 檢測重復性試驗結果偏差

3 結語

燃氣用連接軟管的氣密性質量問題輕則影響產品的使用性能，重則可能造成爆炸、火災等危害人身財產安全的事故，氣密性檢驗的重要性不言而喻。研發的家用燃氣用管便攜式氣密性檢驗裝置，通過自動化設計實現了檢測結果的自動判斷，極大地提高了測試效率。測試裝置壓力穩定、準確，檢測重復性優良。氣源與電源的合理使用實現了裝置的小型化和輕量化，便于攜帶，突破了使用場地及使用環境的限制，在檢驗檢測機構、基層市場監管部門、商家驗貨檢驗等方面具有良好的應用前景。