隨著國內(nèi)汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，國家和制冷行業(yè)對汽車空調(diào)兩器-冷凝器、蒸發(fā)器的年泄漏量有嚴格要求。傳統(tǒng)的水檢方式精度低、誤判率高，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代汽車空調(diào)檢測標準的要求。而氦質(zhì)譜檢漏法具有檢漏精度高、誤判率低、清潔環(huán)保等優(yōu)點，日益受到業(yè)內(nèi)的廣泛關注和認可，并有逐步取代水檢的趨勢。北京中科科儀是國內(nèi)從事氦質(zhì)譜儀研發(fā)與生產(chǎn)的廠家，為滿足現(xiàn)代汽車空調(diào)兩器的檢測要求，自主研發(fā)生產(chǎn)了真空箱氦檢漏及回收系統(tǒng)，并廣泛的應用于國內(nèi)諸多兩器生產(chǎn)廠家。本文簡要介紹了該系統(tǒng)的設計原理及其在汽車空調(diào)上的應用。一、水檢和氦檢兩種檢漏方法的分析
目前，水檢和氦檢兩種檢漏方法國內(nèi)汽車空調(diào)兩器檢漏最主要的方法，下面將分析兩種檢漏方法的優(yōu)缺點。
1.1傳統(tǒng)水泡法檢測分析
水泡檢漏法，屬于檢測精度要求不高的粗檢漏，就是將被檢工件充入一定壓力的干燥壓縮空氣或者是氮氣，然后放入水中，觀察是否有氣泡從被檢工件中跑出來，如果有，則說明漏，而且指出什么位置泄漏，一般只確定被檢件是漏還是不漏，而不需定量。但并不是說氣泡檢漏就不能定量。在某些情況下，氣泡檢漏也可以定量。檢出氣泡的漏率與氣泡直徑、氣泡形成速率、充氣的種類有關。
因此，對于空調(diào)兩器檢漏來說，采用水檢方法，靈敏度較低。受人為因素影響，漏判誤判率會明顯增加。另外，工件水檢后，外表面有水，需烘干處理，耗電多，耗費勞動力也多。但水檢法也有優(yōu)點，就是操作簡單直觀，而且能夠查找漏點位置。
1.2氦質(zhì)譜檢漏方法分析
氦質(zhì)譜檢漏是以氦作探索氣體，對各種需密封的容器的漏隙進行快速定位和定量檢測的理想方法。
氦質(zhì)譜檢漏法有優(yōu)點在于：氦是惰性氣體，對大氣無污染，使用安全；氦原子質(zhì)量小，黏度小，易滲透過可能存在的漏隙。氦氣在大氣中含量小（5ppm），不易受干擾。氦質(zhì)譜檢漏儀檢測靈敏度高，速度快，適用范圍廣。
目前國內(nèi)生產(chǎn)氦質(zhì)譜檢漏儀最小可檢漏率可達到5.0×10-13pa·m3/s。目前，國內(nèi)外比較流行的針對空調(diào)兩器檢漏方法，多采用真空箱法。
二、汽車空調(diào)兩器檢測要求
2.1空調(diào)兩器實際工況
1.空調(diào)兩器工作介質(zhì)：氟利昂或者碳氫化合物作為制冷劑工作于汽車空調(diào)內(nèi)部，目前比較流行使用r134a作為汽車空調(diào)的制冷劑。
2.壓力范圍：不同規(guī)格的空調(diào)兩器工作范圍在2.0~3.5mpa之間，正常工作壓力在0.8~2.0mpa之間。注：特殊情況除外。
3.氣密性要求：對于兩器產(chǎn)品，充注一定壓力r134a制冷劑，泄露量小于2克/年。
4.耐壓要求：對產(chǎn)品加壓到實驗壓力，保壓一段時間，降到常壓，經(jīng)檢查無泄漏和異常變形。
2.2空調(diào)兩器氦檢漏基本要求
1.耐壓測試要求：一般兩器在執(zhí)行氦檢漏之前會充注一定壓力（一般不超過3.5mpa）的高純氮氣或者干燥的壓縮空氣，對工件作耐壓測試，如果不出現(xiàn)明顯變形及大漏，再執(zhí)行氦檢測工藝。
2.氦檢測精度要求：由于不同生產(chǎn)企業(yè)對產(chǎn)品的檢測要求不盡相同，但一般都會遵循行業(yè)標準，或比行業(yè)標準要求稍高。通?！皟善鳌睓z測標準不會超過1克/年。
3.檢測節(jié)拍要求：據(jù)調(diào)查一般的兩器生產(chǎn)廠家年產(chǎn)量都會在十萬只以上，要實現(xiàn)所有產(chǎn)品全部使用氦檢測，就要求氦檢測節(jié)拍越快越好。中科科美生產(chǎn)的氦檢系統(tǒng)，針對冷凝器檢漏節(jié)拍在40秒/件，針對蒸發(fā)器檢漏可達20秒每件；
4.氦氣回收要求：氦檢漏系統(tǒng)使用氦氣作為示蹤氣體，由于氦氣比較貴重，如果直接排放，必然導致檢測成本的大幅增加。因此，一般廠家都會要求氦氣可回收，即循環(huán)利用。氦檢系統(tǒng)，氦氣回收率可達95%以上。
三、真空箱氦檢漏及回收系統(tǒng)工作原理及構(gòu)成
3.1真空箱氦檢漏及回收系統(tǒng)基本原理
采用背壓法對被檢工件進行漏率檢測，并對氦氣進行回收利用。首先對被檢工件放入真空箱內(nèi)，充入一定壓強的氮氣，作耐壓測試，通過保壓判斷壓降確定是否有大漏；然后對被檢工件抽空后充入一定壓強的氦氣，真空箱與檢漏儀的檢漏口相接，若被檢工件有泄漏，則漏入真空箱的氦氣可通過檢漏儀測出。與被檢工件相連的是充氣回收裝置，在檢漏前后分別實現(xiàn)氦氣的充注和回收。
為滿足工業(yè)現(xiàn)場快節(jié)奏檢測節(jié)拍、充分利用資源、節(jié)約設備制造成本。系統(tǒng)采用雙工位設計，系統(tǒng)原理簡圖如圖一所示，兩個工位共用一套粗抽機組、精抽機組、檢漏儀、耐壓測試單元、工件抽空單元、氦氣充注及回收單元。兩個工位可交替執(zhí)行不同工藝流程，比如一個工位在檢漏時，另一個工位可執(zhí)行抽空、檢漏等步序。根據(jù)此原理，我們設計雙工位氦檢漏系統(tǒng)如圖二。
3.2雙工位氦檢漏系統(tǒng)構(gòu)成
（1）粗抽機組：一般采用旋片泵或者滑閥泵作為粗抽真空使用，獲得從一個大氣壓到千帕級真空，并為后續(xù)精抽真空作準備。
（2）精抽機組：一般采用羅茨泵作為精抽真空使用，獲得檢漏要求的真空，一般為5pa左右。
（3）檢漏儀：是檢漏系統(tǒng)中的核心部件，檢漏儀執(zhí)行檢漏工作時，給出工件泄露量大小，并判斷工件是否合格，輸出控制信號。
（4）耐壓測試單元：通過向工件內(nèi)充注高壓氣體，一方面測試工件的耐壓性能。另一方面通過平衡、保壓過程，有傳感器感測壓力差，并由控制系統(tǒng)經(jīng)過計算分析判斷是否有大漏。
（5）工件抽空單元：為保證氦氣有循環(huán)過程中氦氣的純度，在向工件充注氦氣之前，抽出工件內(nèi)的空氣。
（6）氦氣充注及回收單元：充氦過程為：對被檢工件抽空后，開v1，對工件充氦氣到規(guī)定壓力后關v1。檢完漏后，v2開，工件內(nèi)氦氣自動流入回收罐。然后v2關，v3開，機械泵抽出工件內(nèi)剩余氦氣并送入回收罐。同時主壓縮機將回收罐內(nèi)的氦氣壓縮至儲氣罐。因為氦氣在檢測過程中會有損耗，所以當儲氣罐內(nèi)壓力低于規(guī)定值時，需開v6，補充氦氣，以保持儲氣罐內(nèi)的氦氣有足夠的壓力和濃度。（劉經(jīng)理，這個回收原理圖好像你那有）
四、真空箱氦檢漏及回收系統(tǒng)設計關鍵技術
（1）真空箱體設計：首先、要保證箱體在抽真空過程中受力發(fā)生非彈性形變，造成箱體開裂。第二、要保證良好的氣密性，真空箱一般是焊接成型，根據(jù)真空系統(tǒng)要求，焊縫無氣孔、接痕，表面光滑，焊后焊縫表面磨光，最后同箱體板一起拋光。這樣處理的箱體內(nèi)表面光潔，表面藏氣較少。第三、真空箱門開合自如，開合過程中不剮傷箱體密封圈，為提高箱體密封圈的使用壽命，設計時盡量考慮使密封圈在垂直箱體法蘭面方向上受力，盡量避免斜向受力。
（2）真空管路設計：真空管路設計首先要考慮管道流導要與真空泵的抽速相匹配，避免大馬拉小車現(xiàn)象。
（3）檢漏系統(tǒng)設計：首先、系統(tǒng)應具備檢測大漏、中漏、微漏功能，系統(tǒng)一但出現(xiàn)大漏應立即中止檢漏并給出報警，防止出現(xiàn)大漏后，繼續(xù)執(zhí)行氦檢工藝，造成系統(tǒng)累積大量氦氣而無法清除，也即是出現(xiàn)“氦中毒”現(xiàn)象。其次、一但出現(xiàn)大漏，應有清氦措施，的清除氦本底。
（4）氦氣充注及回收設計：首先、務必保證安全問題，因為涉及到高壓氣體，因此儲氣罐務必設置安全閥及壓力適時檢測裝置，保證壓力容器安全。第二、壓力管道務必密封良好，防止充氣及回收過程中空氣混入到系統(tǒng)中，造成氦氣純度下降。第三、需要有氦氣濃度檢測裝置，保證在氦氣壓力及純度達不到要求時，補充新鮮的氦氣。第四、具備慮油裝置，防止氦氣增壓泵以及真空泵中的油蒸汽進入氣罐，污染系統(tǒng)。
（5）抽空系統(tǒng)設計：抽空系統(tǒng)設計應本著適度、夠用、滿足需求原則。系統(tǒng)冗余過大，會導致制造成本偏高，也不離于節(jié)能環(huán)保。
五、真空箱氦檢漏系統(tǒng)在兩器檢漏中的使用經(jīng)驗
5.1實際產(chǎn)品漏率報警閾值的設定
在對空調(diào)兩器檢測時，對產(chǎn)品報廢點的設置非常關鍵，指標要求過高，將會帶來大批量產(chǎn)品不合格，太低又保證不了產(chǎn)品質(zhì)量。正確確定產(chǎn)品的報警點需要以下步驟：
（1）將冷媒漏率換算成氣體漏率
在對空調(diào)兩器進行泄露檢測時，常使用氣體取代制冷劑進行泄露檢測。因此，需要將液體漏率與氣體漏率之間作一個等效轉(zhuǎn)換。
2.首先制冷劑液體漏率轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w漏率：
3.確定系統(tǒng)的分流因子
在實際檢漏時，由于有輔抽泵及其他因素的影響，并非所有的氦氣都進入到氦檢漏儀，因此，氦氣存在一定的程度的分流。也就是說檢漏儀指示漏率并非工件的實際漏率。要測定系統(tǒng)的分流因子，需要執(zhí)行以下步驟。
將儀器調(diào)整至工作狀態(tài)，將一個已知漏率（q1）的標準漏孔置于真空箱內(nèi)，開啟系統(tǒng)，觀察檢漏儀指示漏率（q2），則系統(tǒng)的分流q3=q1/q2。
（4）確定系統(tǒng)的報警點
根據(jù)本節(jié)（2）所得等效氦氣漏率和（3）所得系統(tǒng)分流因子，即可確定工件的報警點：
q=qhe/q3。
5.2氦檢漏系統(tǒng)校準
氦檢漏系統(tǒng)在使用一段時間后，檢漏儀可能由于環(huán)境等其他因素的影響，系統(tǒng)檢測漏率會出現(xiàn)漂移。因此，需要定期對系統(tǒng)校準。系統(tǒng)校準分為內(nèi)部校準和外部校準。
（1）內(nèi)部校準
內(nèi)部校準即是對檢漏儀自身的校準，執(zhí)行內(nèi)部校準需要準備一個漏率已知的標準漏孔對檢漏儀進行校準。由于每款檢漏儀校準方法各不相同，限于篇幅，本文不作詳述。值得一提的是，一些檢漏儀會內(nèi)置標準漏孔。內(nèi)置標準漏孔在使用一段時間后，漏率會衰減。因此需要找專門計量單位對內(nèi)置漏孔進行校準，通常漏孔每年校準一次。
（2）外部校準
外部校準即是對整個檢漏系統(tǒng)校準，系統(tǒng)使用一段時間后，系統(tǒng)的分流因子可能會發(fā)生改變，因此需要定期使用標準漏孔來校準系統(tǒng)，以確定分流比是否已經(jīng)改變。如果改變需要適當調(diào)整系統(tǒng)的報警點。
5.3其它使用注意事項
（1）一些用戶在使用氦檢漏系統(tǒng)時希望每個箱體一次檢測多個工件，以提高檢測效率。這樣做會有潛在的風險。一是可能存在累積效應，即多個工件累積漏率可能超過報警點，而實際單個工件在許可范圍內(nèi)合格。二是一旦不合格需要單個重檢，耗費工時。每個箱體一次檢測多個工件的基礎在于工件的合格率在90%以上，而且工件品質(zhì)較好。
（2）由于氦檢漏系統(tǒng)屬于一種精密檢測儀器，對使用環(huán)境要求相對苛刻。一是要求工件清潔干燥。二是要求環(huán)境溫度不能過高、濕度也不能過大。
（3）為保證系統(tǒng)使用壽命和穩(wěn)定運行，系統(tǒng)需要定期維護。比如更換泵油、清潔管道、更換配件等。條件不具備時，須請廠家技術人員作定期保養(yǎng)。