民航飞机整体油箱氦质谱检漏技术研究

民航飞机整体油箱氦质谱检漏技术研究 毕业设计(论文)报告纸 编号: 南京航空航天大学 毕 业 设 计 技 术 报 告 课题名称 民用飞机整体油箱氦质 谱检漏技术研究 学生姓名 蒋伟慧 学 号 070130134 专 业 民航机电工程 班 级 0701301 陈果 指导教师 2005 年 6 月 毕业设计(论文)报告纸 目 录 摘 要.............................................................................................................................. 3 ABSTRACT................................................................................................................... 4 第一章 整体油箱检漏的重要意义.............................................................................. 5 1.1整体油箱的特点............................................................................................... 5 1.2整体油箱检漏的意义....................................................................................... 5 第二章 氦质谱检漏技术.............................................................................................. 6 2.1漏率及其单位................................................................................................... 6 2.2目前的检漏技术............................................................................................... 6 2.3氦质谱检漏技术优点....................................................................................... 7 2.3.1在飞机油箱检漏中的运用..................................................................... 7 2.3.2氦质谱检漏技术的优点......................................................................... 7 2.3.3采用氦气作为示踪气体的原因............................................................. 7 第三章 氦质谱检漏仪.................................................................................................. 9 3.1工作原理........................................................................................................... 9 3.2仪器的结构....................................................................................................... 9 3.2.1质谱室................................................................................................... 10 3.2.2真空系统............................................................................................... 13 3.2.3电气部分............................................................................................... 13 3.3最小可检漏率及校准方法............................................................................. 14 3.3.1仪器最小可检漏率............................................................................... 14 3.3.2有效最小可检漏率............................................................................... 14 3.3.3仪器最小可检漏率的校准................................................................... 15 3.3.4有效最小可检漏率的校准................................................................... 15 3.3.5 仪器的反应时间、清除时间及校准方法.......................................... 16 第四章 检漏方法和检漏工艺过程............................................................................ 19 4.1检漏方法......................................................................................................... 19 共40页 第1页 毕业设计(论文)报告纸 4.1.1单边罩盒检漏法................................................................................... 19 4.1.2正压检漏法........................................................................................... 20 4.1.3负压检漏法........................................................................................... 20 4.2正压法检漏..................................................................................................... 21 4.3负压法检漏..................................................................................................... 22 4.3.1检漏系统............................................................................................... 22 4.3.2油箱的预抽过程................................................................................... 23 4.3.3油箱出气的影响................................................................................... 24 4.3.4正式检漏—信号稳定状态................................................................... 25 4.3.5信号的建立和消失状态....................................................................... 27 4.3.6负压法检漏的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ............................................................................... 29 第五章 油箱的密封形式和主要泄漏部位................................................................ 34 5.1密封形式......................................................................................................... 34 5.2主要泄漏部位................................................................................................. 34 第六章 油箱渗漏点的修补........................................................................................ 35 6.1漏点处封严胶的清除的要求......................................................................... 35 6.2修理 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的确定............................................................................................. 35 6.3材料的选择..................................................................................................... 35 6.4贴补法修理工艺............................................................................................. 36 6.5修补的效果..................................................................................................... 36 结束语.......................................................................................................................... 37 致 谢............................................................................................................................ 38 参考文献...................................................................................................................... 39 共40页 第2页 毕业设计(论文)报告纸 摘 要 飞机结构油箱渗漏，长期以来成为飞机修理工作的一大难题，选取高效的检漏方法，这对各航空公司而言无疑具有积极的现实意义。采用氦质谱检漏仪进行气密性检测是非常实用的一种检漏技术，该检漏方法安全、方便，使油箱修补时间大大缩短，降低员工的劳动强度，提高了燃油箱修补质量，降低了飞机维修成本，使运营的可靠性和经济性得以改善。本文首先简要介绍了飞机结构油箱的基本特点，油箱渗漏危害以及漏率的意义;然后详细介绍了氦质谱检漏法的基本原理、氦质谱检漏仪的结构以及各部分的主要作用;重点介绍了机翼整体油箱检漏的三种基本方法， 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 了正压法的工艺过程，在原理上对负压检漏法作了进一步的阐述，并初步制定了民航飞机整体油箱氦质谱检漏的标准;最后针对整体油箱的修补，简述了一种较为有效方法，并叙述了修补材料的选择和修补方案的确立。 关键词:氦质谱检漏仪 整体油箱 标准 共40页 第3页 毕业设计(论文)报告纸 ABSTRACT The leak test of airplane structural fuel tank has become a hard work for long time, selecting a efficient method of leak test is very significative for airline company .When searching tank leak ,we adopt helium leak test ,which is a very practical , safe, convenient, and making the fuel tank repair time to shorten consumedly, lowering the employee's labor strength, increases fuel a dependable for repairing quantity, lowering airplane maintaining cost, improving the aero reliability and carrying enormous economic benefit for airline company .Firstly ,this paper expound the characteristic of the airplane structural fuel tank ; The basic principle of the Mass Spectrometer Leak Detector and its structure and the use of these parts are introduced ; Particularly expound three main methods to be used for leakage detection of the integral oil tank of wing ,Introduce the craft process and make a further expatiate of the positive pressure method on the principle ; Established the original standard of the leakage detection of the integral oil tank of wing of civil aviation. Describe a valid method of the fix of the integral oil tank of wing: method by using sticking and repairing, and introduce the choice of the material in fixing and the project of the fix. Keywords: Mass Spectrometer Leak Detector integral oil tank standard 共40页 第4页 毕业设计(论文)报告纸 第一章 整体油箱检漏的重要意义 1.1整体油箱的特点 整体油箱采用整体设计、整体装配，即将上、下两张蒙皮整体铆接或螺接在纵横交错的梁上，内部的梁上凿通孔。外缘梁不凿孔，各铆钉、螺钉合夹层出涂密封胶或注入腻子使之密封。这样，梁和蒙皮整体成形为机翼的同时，机翼的内部也成为一密封的空腔，即整体油箱。 1.2整体油箱检漏的意义 飞机整体油箱是将机体承力结构的一部分设计成可储存燃油的密封结构。由于采用整体油箱设计可显著减轻结构重量、增加载油量、提高燃油系统的可靠性，从而有效提高飞机的整体性能，因此目前国内外民航飞机普遍采用了整体油箱的设计，然而长期以来，飞机整体油箱出现燃油泄漏是飞机制造和使用过程中常见的故障，这也是让航空设计、制造及维修人员非常头痛的事，因为若不能及时排除就会严重地威胁到飞机的安全，甚至会发生灾难性事故。 当飞机交付使用后，若油箱然油出现泄漏事故的故障反复出现，必然会之飞机的可靠性合经济性大大降低，并将产生多层次的负面影响。同时，目前在内外场进行油箱泄漏维修时，检漏、排故等仍然是一项细致的、费工费时的工作，操作人员劳动强度大，维修效果却并不理想，所以如何提高产品的寿命和可靠性就成为生产商合航空公司最为关注的事。 鉴于以上原因，为了尽可能减少和避免重复发生泄漏事故，有必要研究飞机油箱的各类检漏方法，对该类薄壁压力容器的泄漏故障进行分析研究，从而寻求一种高效的检漏方法来提高检漏精度和效率，可以更好地控制产品质量，保证飞机的飞行性能，改善飞机的经济性和安全性，延长飞机寿命，这对航空公司无疑具有积极是现实意义。 传统的密封性检测工艺(如气密性试验和油密性试验)有很大的局限性，如精密度不高、时间查出漏点后不易排除等，因此，有必要探讨采用氦质谱检漏法对飞机机翼整体油箱的装配进行监控。 共40页 第5页 毕业设计(论文)报告纸 第二章 氦质谱检漏技术 2.1漏率及其单位 由于微小漏孔的大小不易用几何尺寸表示，故通常用漏率这一指标来表示漏孔的大小或泄漏的程度。所谓漏率，是指单位时间内流过漏孔的气体量，即气体的流量，通常用Q表示。 根据理想气体方程: mPV,RT (2-1) M 可知， Mm,PV() (2-2) RT 式中:R为气体常数。M为气体的摩尔质量(常数)，m为气体的质量，T为气体绝对温度。 当T一定时，M/RT项均为常数。因此，对应某一质量m就有确定的PV值，即气体的质量m可以用气体的压力与体积的乘积PV值来表示，P值又称为气体量，而P，V的测量却是非常方便的，这样，漏孔的大小就可以用单位时间内流过漏孔的气体量来表示。即 d(PV)Q, (2-3) dt 3我国法定的漏率单位为Pa.m/s，美国真空协会推荐使用mol/s作漏率单位。 2.2目前的检漏技术 检漏技术包括气泡法、压强衰减法、卤素检漏法、超声波探测法、氦质谱检漏法等多种方法，其中氦质谱检漏法以其灵敏度高、速度快、适用范围广，尤其是用无毒、无破坏性、质量轻的惰性气体为介质等特点，成为诸多检漏方法种的佼佼者。 共40页 第6页 毕业设计(论文)报告纸 2.3氦质谱检漏技术优点 2.3.1在飞机油箱检漏中的运用 今年来，国外军机、民机已经采用氦质谱检漏仪检漏包括飞机整体油箱在内的密封部件，使检漏灵敏度和检漏效率大大提高，从而更好地保证了民航飞机的可靠性和经济性。国内民航领域已经开始应用氦质谱检漏仪进行整体油箱的检漏，如广州飞机维修工程有限公司自1999年开始使用氦质谱检漏方法以来，已经为其带来了很大的经济效应。以B737飞机为例，用氦质谱检漏法检漏比用传统的方法至少节约1天，而B737飞机每天的租金为1.0万美元。不算其他费用，仅租金就可为航空公司节省1.0万美元，可见氦质谱检漏法在民航飞机整体油箱检漏方面是绝对行之有效的。 2.3.2氦质谱检漏技术的优点 氦质谱检漏技术起源于上世纪40年代，随后的数十年里在众多领域获得了广泛的应用。随着科学技术的发展，该技术得到不断的发展与完善，已经发展成为一种成熟的检漏方法。 目前，氦质谱检漏仪属于技术先进、安全可靠、灵敏度高、使用广泛的一种无损检测仪，具有检测精度重复性示踪介质无毒副作用等诸多优点，特别适合用于密封系统中的微小泄漏，可以精确地找到设备或容器漏入(或漏出)的漏孔精确位置，并可以定量地测定出其漏率大小。 2.3.3采用氦气作为示踪气体的原因 (1)氦在空气中及真空系统残余气体中的含量极少，在空气中约含二十万分 -6之一(即5?10)，在材料出气中也很少，因此本底压力小，输出的本底电流也小。另外因为本底小，由于某些原因引起本底的波动亦即本底噪声也就小。这样，微小的氦流量引起氦分压的微小的变化也就可能反应出来。 (2)氦的质量小(分子量为4)，易于穿过漏孔。这样，对于同一漏孔，氦较除 共40页 第7页 毕业设计(论文)报告纸 氢以外的其他气体的漏率大，容易发现，灵敏度高。 (3)氦是惰性气体，不与油箱壁起化学反应，使用安全。 (4)离子质量在氦两侧的是氢(质荷比为2)和双原子碳(质荷比为4)，都与氦相差较大。这样。它们在分析器中的偏转半径相差也大，容易分开。因此就降低了对分析器制 造精度的要求，易于加工，同时分析器出口电极及离子源加速极的隙缝也可以加大，使更多的氦离子通过，提高了仪器灵敏度，此外，调氦峰时，不易受其它离子的干扰。 (5)氦在油箱中不易被吸附，容易被抽走。这样检出一个漏孔后可以使氦的讯号迅速消失以便继续进行检漏，提高仪器的检漏效率。 氢气有些性能(如质量小、易通过漏孔)比氦还好，然而由于氢一方面有易爆危险，另一方面在油扩散泵中，由于油受热裂解会产生大量的碳和氢，使氢本底极高且波动大，以致灵敏度大大降低，所以不予采用。 共40页 第8页 毕业设计(论文)报告纸 第三章 氦质谱检漏仪 3.1工作原理 我们知道，光谱、频谱、乐谱、棋谱„„中的“谱”字都是按一定的规律分开排列的意思。光谱就是太阳光通过三棱镜按波长次序分开排列成七色光;频谱就是人的声音按频率高低分成各种频率成分;乐谱就是音符按一定规律排列;棋谱就是把不通的走棋方法排列于书中。那么质谱又是什么呢,质谱就是不同质量的粒子在场中运动后，按质量大小将它们依次分开排列的意思。运用质谱原理制成的仪器称为质谱计或质谱仪。专为检漏用的质谱仪称为质谱检漏仪。 质谱仪是如何使不同质量的粒子彼此分开的呢,我们从带电粒子在电磁场中的运动特点得到启发，当一个带电质点(正离子)以速度V进入均匀磁场后，如果它的运动速度V的方向和磁场H的方向垂直，则它的运动轨迹为圆，当速度V和磁场强度H一定时，不同的质荷比的离子都有相应的运动半径，也就是都有相应的圆轨迹，这样就可以把它们彼此分开了。 氦质谱检漏仪又是如何实现检漏的呢,氦质谱检漏仪使不同质量的气体变成离子后在场中彼此分开，并且使同质量的离子在场中聚在一起。然而，仅仅使氦离子通过一个档板上的狭缝而被接收极接收形成离子流，并且又测量仪器指示出来，而其他氦离子通过一个档板档掉，使其达不到收集极上去。检漏时，外界喷吹的氦气通过漏孔进入检漏仪后，使检漏仪中的指示仪表立即灵敏地反应出来，达到了检漏的目的。 3.2仪器的结构 氦质谱检漏仪的型号较多，但基本结构大同小异。它主要又真空系统(包括机械泵、油扩散泵或分子泵、真空规、捕集器、节流阀等)、质谱室(离子源、分析器、收集器等)、电气部分(馈电、控制、放大等)组成。 共40页 第9页 毕业设计(论文)报告纸 3.2.1质谱室 质谱室是是氦质谱仪的心脏，它由离子源、分析器、收集器三部分组成。它们放在一个可以抽成真空的外壳中。 (1)离子源:其作用是使气体电离，形成一束具有一定能量的离子，它由灯丝、离化室及离子加速器组成。 在真空中，灯丝通电加热，发射出电子，在离化室与灯丝之间的电压的作用下，电子加速穿过离化室顶部隙缝进入离化室，与气体分子发生多次碰撞后损失能量，最后打到离化室上形成电子流，成为发射电流的一部分。电子在此运动的过程中碰撞气体分子而使气体分子电离形成正离子。正离子在离化室与加速极之间的电压(即离子加速电压)作用下，穿过离化室正面的矩形狭缝和加速极的U加 矩形狭缝形成离子束，加速电场对离子作的功转变为离子的动能，由于气体离子是由中性气体分子失去2个带负电荷e的电子而形成，所以离子电荷为正的Ze。若离子的质量为m，到达加速极狭缝处的速度为v，加速电压为，按能量守U加恒定律有: 12mv,ZeU 加2 因此 ZeU2加v, (3-1) m 由上式可以看出，由于各种气体的离子均受同一电场的加速，所以它们的能量相等。但由于质荷比不同，故运动速度不同。 (2)分析器:其作用是使不同质荷比的离子按不同轨迹运动从而将它们彼此分开。仅使氦离子通过其出口隙缝。它由一个外加均匀磁场及一个出口电极组成，如图1所示。磁场方向与离子束入射方向垂直。 共40页 第10页 毕业设计(论文)报告纸 离子源的离子束射入与它垂直的磁感应强度为B的均匀磁场分析器中后， 由于分析场中电场为零，所以离子仅受磁场作用而作半径为R的圆周运动，在 此圆周上离子所受的磁场力F，应与离子圆周运动的离子力F相等，则 12 F,F12 2mvF,ma,因为 F,ZevB21R 2mvZevB,所以 R ZeU2加v,而 m 22ZeU2mUmvmvm1加加R,,,,则 ZevBZeBZeBmBZe -19-2710将e=1.6?C;m=1.66?10M(kg)(M为分子量)代入上式得到 27,,42，1.66，10MUMU11.44，10加加,,R (3-2) 19,BBZZ，1.6，10 2VU式中单位:R—m;B—wb/m; — 加 若公式中R以cm计，B以Gs计。U加以V计，Z以电荷个数计，则 MU144加R, (3-3) BZ 共40页 第11页 毕业设计(论文)报告纸 -22如果R以cm计，B以T计(1T=10Wb/m)，U加以V计，则上式变为 4,MU1.44，10加 R (3-4) ,BZ 由此可知，偏转半径R与质荷比M/Z有关，当B及U加一定时，不同质荷比的离子将以不同的半径偏转而彼此分开。质荷比小的半径小，质荷比大的半径大。在偏转到180:处，如果用一分子器出口电极将其它离子挡住，仅仅使氦离子(M/Z=4)轨道对准出口电极上的隙缝而使氦离子穿过而达到离子收集极，这样就完成了“质谱”的目的。实际上，出口电极上的隙缝是固定的，也就是R是固定的，B也是固定的。因此要使氦离子全部通过隙缝而得到最大的氦离子流(氦峰)，一般是用改变加速电压U加来实现的，这一调节过程就叫“调氦峰”。由图1可见，离子从离化室加速到离子加速极的引出过程中就发生了偏转，因此离化室的隙缝S安装时要向外偏转些，也就是离化室隙缝S中心到轨迹圆中心的11 距离比运动圆半径略大一些，这样才能保证全部离子通过隙缝S。分析器的出2口电极一般采用三栅结构。在离子收集极前面有三个栅极G、G、G。G和G12313接地，中间栅极G与离化室相连。G栅的隙缝决定了氦离子的运动半径，而使21 除氦以外的其他离子打不到收集极上去。中间栅极G的正电位对于正离子而言2 相当于一个拒斥电场，只有具有一定能量的氦离子才能通过G的隙缝，而由于2 碰撞失去能量的其他杂散离子，即使进入G隙缝，但却不能通过G隙缝到达收12集极，使收集极收集的氦离子流不受这些杂散离子的干扰。栅极G是抑制离子3在收集极上打出的二次电子不跑向G，使它仍返回收集极，以防电子流的不稳2 定。 (3)收集极:其作用是收集穿过出口电极隙缝的氦离子并通过一个电阻输入到小电流放大器进行放大和测量。它是一个对准出口电极隙缝安装的收集极由于 -12-13氦离子流一般只有10~10A，要使小电流放大器第一极输入讯号电压足够大。 10则输入电阻必需很大(一般高于10?)，同时要求第一极放大的静电计管必须要高度的绝缘，所以高阻和静电计管放在高真空的质谱室中。 共40页 第12页 毕业设计(论文)报告纸 3.2.2真空系统 仪器的真空系统提供质谱室正常工作所需要的真空条件。包括: -4扩散泵或分子泵:极限真空优于5×10Pa，其抽速一般可调节，并与气载匹配。 -1 (1)机械泵:极限真空优于1×10Pa，抽速与扩散泵匹配。 (2)捕集器(冷阱):分子泵型真空系统一般不加冷阱;扩散泵型真空系统的冷阱加在质谱室、检漏口和扩散泵之间，使三者被冷阱隔离。冷阱加入液氮(-196?)后便可阻止泵的油蒸汽和油箱来的水蒸汽进入质谱室，保持质谱室的清洁，并帮助扩散泵迅速获得较高真空。 (3)节流阀(或称检漏阀):接在质谱室和油箱之间的管道上，以控制流入质谱室的气体流量。 (4)冷阴极真空规:利用其放电电流的大小与压力有关的特性来测量质谱室中的压力器件。 3.2.3电气部分 除了主机供电部件和主机控制部件外，还有几组主要电路: (1)离子源电源:为离子源提供加速、聚焦、拒斥、电压。 (2)发射电流稳定电路:稳定和调节发射电流。 (3)离子流放大器和音响报警器:将离子流进行放大并将输出信号送入输出仪表或显示器和音响报警器。 (4)真空测试电路:一般用热偶计测量低真空，用冷阴极真空计测量高真空。 (5)灯丝保护电路:当质谱室正常工作压力被破坏后，立即切断灯丝供电回路，以保护灯丝。 (6)其它电路:不同型号的检漏仪所具有的功能也不尽相同，所以电路也有不少差别，这在各自的说明书中都有说明，这里不再多述。 共40页 第13页 毕业设计(论文)报告纸 3.3最小可检漏率及校准方法 最小可检漏率是氦质谱检漏仪最主要的性能指标之一，了解其含义并根据它来校准检漏仪，对检漏工作是十分重要的。人们可以根据校准结果来判断所选仪器能否满足检漏要求，同时通过经常校准来监视仪器的工作情况并估算检漏结果。 3.3.1仪器最小可检漏率 所谓仪器最小可检漏率，是指当仪器处于最佳工作条件下，以一个大气压的纯氦气作示漏气体进行动态检漏时所能检出的最小的漏孔漏率。用Q表示。 min 所谓“最佳工作条件”是指被检件出气小，漏气也小，将它联到检漏仪上后不会影响质谱室的正常工作，因此不需辅助泵。同时检漏仪本身的参量也调整在最佳工作状态，这时检漏仪能发挥其最佳性能。 所谓“动态检漏”是指检漏仪进行检漏时，内部真空系统仍在对质谱室进行抽气，且仪器的反应时间不大于3秒的情况。 所谓“最小可检”就是指检漏仪输出仪表上可以观察出来的最微小的指标变化。这一可以观察出来的最微小的指示变化主要受无规律起伏变化的仪器的本低噪声所限制，而这个本低噪声是由于仪器各参数的不稳定引起的。例如电源电压变化、真空度变化、发射电流变化、加速电压变化、放大倍数变化、外界电磁场干扰等都会输出仪表的不稳定摆动。如果漏入的骇产生的输出指示的变化小于这个噪声，我们就很难判断究竟是漏气信号还是噪声，因而噪声的大小也就变成我们能否判断出漏气信号的标准。国标规定，最小可检信号取一倍噪声。 5所谓“漏孔漏率”是指温度为23?7?，压差为10Pa下对氦(或对空气)的漏率。 3.3.2有效最小可检漏率 所谓有效最小可检漏率是指检漏仪用某种方法进行检漏时，仪器及选用的检漏系统在具体检漏工作状态下，当纯示漏气体通过被检件上的漏孔时，该检漏仪 共40页 第14页 毕业设计(论文)报告纸 所能检出的最小漏孔漏率，即Q表示。 emin 仪器的最小可检漏率Q又仪器本身的性能决定，而有效最小可检漏率min Q不仅与仪器的性能有关，还与所采用的检漏方法和检漏系统有关，它反应emin 了在具体检漏条件下仪器性能的发挥程度。 3.3.3仪器最小可检漏率的校准 将一支漏率为Q的渗氦型标准漏孔接在检漏仪的检漏口(或检漏仪专门设置0 的标准漏孔位置)，将检漏仪调整到最佳工作状态下。关闭标准漏孔阀，读出仪器输出指示的本低噪声I及本低I来。打开标准漏孔阀后，读出输出指示的稳n0 定信号值I来。那么，仪器的最小可检漏率Q便可以又下式算出: min In, (3-5) QQmin0,II0 本低噪声I的测试方法是:关闭标准漏孔阀3min后，用记录仪记录整机噪n 声曲线20min，然后依时间等分为20段，求出近似直线。测定该曲线上相对于近似直线的最大绝对偏差，把20个最大偏差的平均值乘2，作为噪声值I。在n测定过程中，偶尔出现一次大的脉冲可以略去不计。 3.3.4有效最小可检漏率的校准 实际检漏时，可能采用比较复杂的检漏系统，此时，在被检件的合适位置上装上一支漏率为Q的渗氦型标准孔，检漏仪和检漏系统调整在检漏状态下。关0 闭标准孔阀，读出检漏仪输出指示的本低噪声I及本底I。打开标准漏孔阀后，n0 读出检漏仪指示的稳定信号值I来，那么，有效最小可检漏率Q可由下式算出: min In,QQ (3-6) min0e,II0 本低噪声的测试方法与仪器最小可检漏率中的I一样。 n 必须指出的是，如果标准漏孔的漏率Q是指对氦的漏率，那么得到的Q0min或Q也是对氦的漏率，同样，如果Q是对空气的漏率，那么Q或Q也emin0minemin是对空气的漏率。如果采用通道型标准漏孔，其漏率Q是在进气端压力P下校0 共40页 第15页 毕业设计(论文)报告纸 准出来的，那么，在上述校准中，标准漏孔进气必须施加压力也应为p。在漏孔流动状态未知的情况下，不能用改变进气端压力的办法去改变标准漏孔的漏率，除非在新的进气端压力下其漏率是通过校准后得到的。 3.3.5 仪器的反应时间、清除时间及校准方法 仪器的反应时间也是质谱检漏仪的主要性能指标之一。那么，反应时间究竟是个什么意思呢, 我们知道 ，检漏时当氦气刚喷及漏孔处，即使不考虑氦气通过漏孔的时间，也不可能立即引起质谱室中氦分压的急剧变化，也就是说不会立即引起输出电流的急剧变化，而要有一个过程。 假定漏孔漏率为Q，质谱室处对氦的抽速为S，质谱室起至被检容器的HeHe 总体积为V，那么，在dt的时间内漏入的氦质量为Qdt。它的一部分被抽定，He 另一部分漏入的氦在质谱室中建立起的氦分压为P(不包括本底)。而这一部分He 被抽走的氦量为P×Sdt，另一部分是体积V 内压力升高dP时的氦量为HeHeHeV×dP。因此有 He Qdt,SPdt，VdPHeHeHeHe dPHeV,Q,PS等式两边除以dt得: HeHeHedt 所以 ，，QS,,HeHe1expP,,,t (3-7) ,,He,,SV,,，，He 公式(3-7)反映了当漏孔漏进氦气后质谱室内氦分压力建立的过程，如图所示。可以看出，当t=0是P=0，输出指示无变化;当t=?时，P=Q/S输HeHeHeHe出指示变化最大，达到其稳定值。而氦分压力(亦即输出指示)从零增至最大值的快慢由来 决定。我们把V/S称为仪器的反应时间，用τ表示，则 He V,, (3-8) SHe 当t=V/S时 He 共40页 第16页 毕业设计(论文)报告纸 QQQ1,,,1HeHeHe P1e10.63，，,,,,,,,HeSS2.7S,,HeHeHe 由此可知，所谓仪器的反应时间就是从氦气进入漏孔时起到输出仪表的变动达到其最大值的63%时为止所需要的时间。它与漏率无关，与质谱室的体积及对氦气的抽速有关。 在定义仪器最小可检漏率时，为什么要规定仪器的反应时间不大于3秒呢,从上面分析可以看出，如果Q/S大，漏孔漏入的氦气使质谱室内氦分压力的HeHe 变化也大，灵敏度就高，所以仪器常常可以用降低抽速 的办法来提高灵敏度。然而，降低抽速却使反应时间增大，亦即检出一个漏孔要更多的时间。极端来说，当S=0时P=Q/S=?，则仪器灵敏度为无限高，但另一方面V/S，反应HeHeHeHeHe时间也为无限大，即没有实用价值，也就是说这样的灵敏度就不再反应出仪器的真实水平。所以在讨论仪器最小可检漏率时必须对仪器的反应时间有明确的规定，一般规定反映时间不大于3秒。 然而上面所说的仅仅是真空部分的反应时间，亦即氦分压力建立的滞后时间。实际上，从氦离子流打到收集极上开始，到输出仪表上反应出来为止，还有一个时间，那就是小电流放大电路的反应时间。此外氦气通过漏孔也需要时间。因此，“动态检漏”所指的反应时间不大于3秒是指三者共同作用的结果。但由于后两个时间都很小，所以，反应时间主要由V/S决定。一般要求仪器真空部He 分V/S小于3秒。这个要求的实质就是要求系统有一定的抽速，以便对体积不He 大的被检容器检漏时可以不加外真空机组而直接用仪器本身的真空系统来派气，使检漏方便而且具有相当高的灵敏度。仪器反应时间之所以重要，因为它决定了检漏速度。检漏时喷枪在漏孔初必须停留的时间应为仪器反应时间的3倍(此时输出讯号为最大讯号的95%)。小于这个时间，仪器灵敏度未能得到发挥，大于这个时间，输出讯号充其量提高5%，而检漏效率大大降低。 所谓仪器的清除时间，即停止喷氦后输出讯号降低到最大讯号的37%所需要的时间。数值上和反应时间相等。清除时间决定了两次喷吹的间隔时间，他和反应时间一样直接影响检漏速度。 仪器反应时间及清除时间τ，除了可以用公式计算出来以外，还可以用标准漏孔校准出来。其方法是:在仪器的检漏口初装一支标准漏孔，仪器调整在正常 共40页 第17页 毕业设计(论文)报告纸 检漏状态下。在标准漏孔进气端未施氦的情况下，读出仪器本底I再将标准漏孔0进气端施以恒定浓度和压力的氦气，记录仪器输出指示的最大值I。那么净反max应最大值为I=I-I;抽除标准漏孔进气端的氦气，待仪器输出指示恢复到本maxmax0 底I后，从标准漏孔进气端再施以同样压力和浓度的氦气并开始记时间，到仪器0 输出指示净增长值达到63%I为止所经历的时间即为反应时间。 max 检漏系统反应时间的校准方法与仪器反应时间的校准方法一样，只是标准漏孔一定要接在被检件上且远离抽气口的位置。校准时，检漏仪和检漏系统的工作状态与实际检漏时保持一致。 共40页 第18页 毕业设计(论文)报告纸 第四章 检漏方法和检漏工艺过程 4.1检漏方法 在民航飞机维修及维护中，由于各种不确定的因素，使得一些铆钉、螺钉和夹层处的密封性达不到要求，因而存在漏油的现象，为了解决这一问题，有必要对油箱进行密封性检测，找出准确的漏点并加以修补。经查找资料在文献[1]， -6 3根据实践经验漏率低于1.0×10Pa?m/s的孔不发生泄漏。所以我们标准定在 -6 31.0×10Pa?m/s。(向油箱充氦气至0.028MPa，然后充空气至0.04MPa，氦气浓度20%)。 4.1.1单边罩盒检漏法 整体油箱成形后即成为一个整体，无法拆开，若有漏点存在，只能从外面进行修补。但这种修补有很大的局限性，无法从根本上解决问题。从实际操作情况考虑，要求在生产过程中就能够对漏点进行检测和定位，以便从整体油箱内部进行彻底修补。 需要制作一些罩盒(图2)，罩盒与蒙皮的型面大致贴合，用罩盒罩住待检位置(铆钉、螺钉或夹层)后，四周用真空封泥封严。罩盒与检漏仪相连，这样，用检漏仪将罩盒内部抽至真空后，即可在蒙皮另一侧的该位置处喷注氦气，由捡漏仪进行探测: 在实际操作过程中，蒙皮上的螺钉和铆钉排列紧凑且数量很大。为了提高探测速度，可制作一些大小不等的罩盒，先用大罩盒对某一片区域进行检测，发现泄漏后再换用较小的罩盒进行二次检测，如此逐一搜索，即可找出漏点的准确位 共40页 第19页 毕业设计(论文)报告纸 置。另外，某些夹层处的型面和泄漏情况虽然较为复杂，但也可采用上述方法。 4.1.2正压检漏法 单边罩盒法只能对整体油箱的下蒙皮进行检漏，当上蒙皮安装完毕后，需采用正压法和负压法。负压法要求对整体油箱的内部抽至真空，若油箱有大漏，则真空度达不到要求，这时只能用正压法进行检漏，如图3所示。 在整体油箱内充入氦气，使内部压力大于外部大气压，这样，当氦气通过漏点泄漏时，用吸枪进行探测(即可确定泄漏点。若某个漏点存在大漏或连续一大片的漏点同时泄漏，泄漏出来的氦气很快扩散开来。就不容易确定漏点的准确位置和单个漏点的漏率，这时可在吸枪上加一个小罩盒，每次仅对一小片区域或单个铆钉进行探测，这样就能对漏点进行较为准确的定位。 在生产实践中，只要装配工艺不出现异常，一般不会出现连续一大片螺钉或铆钉同时泄漏的情况。另外，为了节约成本，可充人混合气体代替纯氦气。试验中，我们对整体油箱充入0.04MPa空气和0.028MPa氦气的混合气体，同样可达到很好的检测效果。 4.1.3负压检漏法 气密件试验完成之后，即可基本保证整体油箱无大漏，这时可用负压法来探测微漏点。由于负压法要求油箱内部的真空度降至10Pa以下,而油箱的容积又较大,单靠检漏仪中的机械泵是不可能达到这一真空度的，为此需要加装一套辅抽系统，用来对整体油箱进行辅助抽真空。 检漏方法:负压检漏法如图4所示。整体油箱与辅抽系统和检漏仪相连，将整体油箱上其余的工艺孔、输油孔全部堵死，使之形成一个密封空腔。启动辅抽系统对整体油箱抽气，待气压降至10Pa以下时，即可启动检漏仪进行工作，这 共40页 第20页 毕业设计(论文)报告纸 时，用喷枪在可疑漏点处喷氦气，若存在漏点，就能被检漏仪探测到。同样，为了确定漏点的准确位置(可在喷枪头上加一小罩盒。 在检漏过程中(为了确保从漏点进入油箱的氦气都能被检漏仪探测到，应切断辅抽系统，由检漏仪中的机械泵单独抽气，此时捡漏仪上显示的读数就是漏点的漏气率。当然，有时油箱内放气量较大，单靠检漏仪中的机械泵无法维持整体油箱内的真空度，必须再次启动辅抽系统，这时氦气被辅抽系统抽走一部分，检漏仪上显示的读数就个是漏点处的真实漏气率，需要计算检漏仪和辅抽系统之间的分压比，根据分压比换算出漏点处的实际漏气率。 以上三种方法在具体对民航飞机进行维修和维护时应当有机的结合在一起，比如，可先对整体油箱用负压法进行大体的检漏，以判断油箱有没有漏孔，如有漏孔存在，那么就可以用单边罩盒法对可疑漏点处作进一步的检漏。逐一排除直道找到漏点所在。 现对正、负压法的具体工艺过程作详细说明。 4.2正压法检漏 (1) 仪器校准:仪器内部包含一个标准漏孔用于每次检漏仪启动后的自动校准，但有时为了获得更高的检漏精度和灵敏度还需要应用一个可调的标准漏孔来进一步测试，以验证仪器的输出正确与否。 (2) 本底测试与抑制:仪器启动并经预热一段时间后，会自动进行环境中示踪气体含量(即本底)的测试，并动态地进行调整，从而抑制本底对检漏的影响。 (3) 充气(抽空):利用充气试验台给被检件充入规定压力和浓度的氦气和空气混合气体或者对油箱进行抽气达到所要求的真空度。 (4) 粗检:氦气扩散系数较大，因而静置时间可以较短(约10分钟左右)，使氦气和空气充分混合均匀，同时观察压力表上压力有无明显降低，来初步判断是否泄漏。 共40页 第21页 毕业设计(论文)报告纸 (5) 快检:在检漏仪上设定好规定的检漏标准，然后用吸枪在可疑部位快速(每秒15cm左右)移动，一旦发现超标的部位，仪器即会瞬时报警(报警声音较短)，记录报警的大致位置，以备接下来在该位置进行慢速的、精确检漏。该方法适用于容积较大、检漏部位较多的被检件。 (6) 检漏过程:在快检基础上，用吸枪在可疑部位慢速(每秒5cm左右)移动，同时检漏仪会动态地显示各位置的漏率大小。一旦出现超标的漏率，则仪器即会报警并显示对应的漏率值，待漏率值稳定后，记录对应的漏率。将吸枪远离泄漏位置或按下吸枪上的消除键，仪器会停止报警，然后进行下一处的检漏。如此重复这一过程，直至检测完所有的泄漏区域。 (7) 放气:检漏完毕，拧紧高压瓶中的气源，并将被检件内充入的气体放出。 (8) 仪器复原:仪器内部有一个高速运转的真空泵，当关闭仪器上的电源后，不要马上搬动仪器，应该静置数分钟为佳，这样才不会有损仪器的正常使用寿命。 4.3负压法检漏 4.3.1检漏系统 当被检容器体积较小时，可以直接接到质谱检漏仪上去进行真空检漏。但是，当要对飞机整体油箱进行检漏时，由于体积大(气量多)、表面积大(出气量多)、漏孔也可能多(漏量多)，若直接用质谱检漏仪的抽气系统来抽气，可能长时间也抽不上去，检漏以无法正常工作。因此，对于飞机整体油箱的检漏来说，往往需要配备专门的检漏系统。图5是一种典型的大容器真空法检漏系统。图中符号的意义为:S:系统对飞机整体油箱的空气抽速;:辅助泵支路对空气的抽速;S,, SSS:检漏仪支路对空气的抽速;:检漏仪抽速阀(节流阀)处对空气的抽速;dec U质谱是处对空气的抽速;U:检漏仪支路连接管道的空气流导;:检漏仪节iL 流阀至质谱室间的连接管道的空气流导。 ' 我们以上述符号的右上角加一瞥来表示对氦气的上述各参量，例如S表示系, '统对整体油箱的氦气抽速;U检漏仪节流阀纸质谱室间的连接管道的氦气流i 导 ，其余类推。 由图2可知 共40页 第22页 毕业设计(论文)报告纸 111111 (4-1) ,，,，，SSUSUUdeLciL 111111,，,，， (4-2) ''''''SSUSUUdeLciL ''UU' 在分子流下，。粘滞流下，。 ，，,2.7,0.9U,UUU 4.3.2油箱的预抽过程 所谓预抽，是把油箱从大气压抽到真空度不再上升时为止的抽气过程。这种抽空受油箱内壁放气的限制。在预抽过程中，对于一定的抽速来说，压力的变化规律为 S,,,P,Pexp,t,, (4-3) 0,,V,, 式中:P——t=0时油箱内的压力，这里P为一个大气压; 00 V——油箱体积。 油箱中的压力由P抽至压力P所需的时间(抽下时间) 0 共40页 第23页 毕业设计(论文)报告纸 PPVV00t (4-4) ,ln,2.3lgSPSP,, 这里，在P—P的压力范围内，为常数。 S0, 4.3.3油箱出气的影响 上面的分析既没有考虑放气的影响，也没有考虑漏气的影响。假设油箱的漏 气很小，它不是限制真空度的主要因素。设Q为预抽阶段结束时油箱的总放气d 率，此时， Qd(1)油箱中的压力P, ,S, Qd(2)节流阀和辅助阀都打开时检漏仪支路的压力P,; dS，S,d Qd节流阀打开，辅助阀关闭时检漏仪支路的压力; P,dSd QdP,节流阀关闭，辅助阀打开时辅助泵支路的压力。 ,S, (3)质谱室的压力 1.辅助泵打开时，流量Q中只有Q部分通过检漏仪，Q部分流入辅助泵，d12且 Q,Q，Q (4-5) d12 QQQd12,, SSS，S1,d, SdQ,Q (4-6) 1dS，Sd, S,Q,Q (4-7) 2dS，Sd, 所以质谱室中的压力 SQd1P,,Q (4-8) cd，，SSS，Sccd, 2.辅助泵关闭时，全部流量Q通过检漏仪，此时质谱室的压力 d 共40页 第24页 毕业设计(论文)报告纸 Qd P,cSc 实际上，从油箱中抽出的气体中含有可冷凝的蒸汽被液氮冷阱捕捉了，所以进入质谱室的气体仅仅是其中的一部分。一般认为，由器壁放出来的气体中至少有90%是可冷凝气体(主要是水蒸气、油蒸汽和二氧化碳)。因此当冷阱中加有液氮时，质谱室的压力 QS1dd (辅助泵打开时) P,,c10S，，S，Scd, Q1d (辅助泵关闭时) P,,c10Sc Sd 由上面的分析可知，辅助泵打开的优点是使质谱室中的压力降低了S，Sd,倍，因此可以更早的开始检漏。如果和为常数，虽然降低 (也就是关小SSScd, 节流阀)也可以降低分析室的压力，但这样做会降低检漏灵敏度。 如果打开辅助泵后质谱室中的压力仍然很高，那么就必须继续抽气。要减小器壁中的放气，其速度是非常慢的，可能使检漏时间延迟很久。因此，对飞机整体油箱的检漏来说，正确选择辅助泵和检漏仪内部抽气系统的空气抽速以及连接管道的通导是非常重要的。 4.3.4正式检漏—信号稳定状态 当们把氦气喷吹到漏孔上时，氦气便进入检漏系统。开始时系统中各点的氦分压可以认为是零，以后氦分压继续上升，知道各个截面上的氦分压不再增加为止，这是信号的建立状态。继续喷氦，系统各个截面的氦分压不变，即进入检漏系统的氦量和抽走的氦量相等，信号稳定，这是信号的稳定状态。停止喷氦。泵继续抽除捡漏系统中的氦，因此系统中各处的氦分压降低，最后变为零，这是信号的消失状态。这里先分析下信号的稳定状态。 ' 检漏时，辅助泵可以打开，也可以关闭，视情况而定。我们用表示进入Q ''被检件的氦流量，表示通过检漏器的氦流量，表示通过辅助泵的氦流量。 QQ12 (1)辅助阀关闭时检漏情况 共40页 第25页 毕业设计(论文)报告纸 ''' 此时，=0，=全部氦气都通过检漏仪。因此质谱室中的氦分压 QQQ12 'Q' (4-9) P,cSc 这个氦分压使检漏仪输出指示增加值为 'Q (4-10) D,K'Sc 这里的K是输出指示与质谱室氦分压的比例系数，单位为格/Pa，或mv/Pa。 (2)辅助阀打开时的检漏情况 '''''''' 此时=+，按支路处的抽速、的比例分为和且 SQQQQQSQd1,122 'S''d Q,Q,1''S，S,d 'S'',Q,Q, 2''S，S,d 质谱室中的氦分压 ''SQ''d1 P,,Q, (4-11) c''''，，SSS，S,ccd 这个分压使输出指示变化 'S''dD,KP,KQ c'''，，SS，Scc, 将式(4-2)代入，得 'Q1D,K, (4-12) ''，，SS1111c,，，，,,''''SSUU,,c,Li，， (3)说明 1.比较式(4-10)和(4-12)可知，采用辅助泵后由于辅助泵的分流作用检漏灵敏度要降低。因此，检漏时要尽量关小辅助泵。 2.Sc愈小，D越大，检漏灵敏度就越高。因此慢慢关小抽速阀可提高检漏 'Q''D,K灵敏度。当S,0时，。如果，也就是说如果辅助阀也关闭，S,0c,'S, 共40页 第26页 毕业设计(论文)报告纸 D就趋近于无穷大。这个结论符合这样的事实:停止抽质谱室以后，质谱室中的氦分压会继续上升。可以证明，过了足够长的时间之后，很小的漏隙也可以检查出来。因此，可以通过关小抽速阀和辅助阀的方法来提高检漏灵敏度，检出很小的漏孔来。 '''' 3. 和一定时，和愈大，D就越大。这就是说检漏仪支路和质SUSUciL, '谱室内部管路的通导越大越好。但如果，即在辅助泵关闭的情况下，U和S,0, U对灵敏度的影响就不大了，但对反应时间影响颇大。 '' 4.质谱室的压力一定时(K一定)，即所有的阀门调到一定位置上，、SSc, '和给定，输出仪表指示值D和氦流量Q的比例系数就为常数。知道了这个常UL 数就可以计算漏率，然而这个常数的计算是非常麻烦的，一般都采用标准漏孔比较法来确定漏率值。 5从逻辑上讲，应当把比例系数 D10, '，，Q1111''0SS，，，,,c,''''SSUU,,c,Li，， 叫做有效灵敏度(又称检漏灵敏度)。实际工作中，在正确使用检漏仪的前提下，考虑到测量仪表读数的可能性和不稳定性，象仪器灵敏度那样习惯上仍用最小可检的漏孔漏率(也就是把相当于部稳定指示(噪声)的漏率)作为检漏灵敏度。 4.3.5信号的建立和消失状态 我们知道，把氦气加到漏孔上就会出现一个信号;去掉氦气，信号就减小、消失。为了研究信号的建立和消失过程，我们常常假设漏孔是畅通无阻的。也就是说，氦气通过漏孔的时间极短。下面就对不用次级泵的情况作分析说明。 不用次级泵的检漏系统如图5。我们现在研究检漏仪支路处氦分压的变化情况。假设质谱室与油箱间的连接管道的通导很大，因此质谱室与油箱中的氦分压 ''一样。设是油箱的氦抽速，用或不用辅助泵，是不一样的。用辅助泵时，SS,, '''''S,S，SS,S;不用辅助泵时。 d,,,d (1)信号建立 共40页 第27页 毕业设计(论文)报告纸 设t=0时把一个的大气压的氦加于漏孔处，原先油箱中的氦分压设为零，这时马上就有一股氦气通过漏孔进入油箱中使其氦分压慢慢增加。如果不开泵，即 'Q''，显然油箱中氦分压的变化规律是。 P,tS,0,V ''这里V是油箱体积。开泵后，就有的氦气从油箱中抽走了，在时间P,S, '''t,t，dt之间，通过漏孔进入的氦量为，被抽走的氦量为，剩下的QdtPSdt, ''氦量使油箱中的氦分压增加，也就是说有的氦留下来了。它们之间的关dPVdP 系是: '''' Qdt,VdP，PSdt, 解方程得 ''，，,,SQ',,,,,, (4-13) P1expt,,',,VS,,,,,，， '，，VP'tln1S (4-14) ,,,,,,''QS，，, 由式(4-13)可知，经过无限长时间后可以得到 'Q' P,'S, 这个极限值。然而实际工作中我们关心的是用多长时间才能得到同这一极限值差别不大的信号。我们把达到极限值的63%所需的时间定义为系统的反应时间，,R那么 V,, (4-15) R'S, 反应时间决定了施氦时间。只有施氦时间超过3,后检漏才是有效的。 R (2)信号的消失 一旦停止向漏孔施氦，氦气就再不能进入油箱中，油箱内的氦气不断被泵抽走，因此氦分压会慢慢降低直道氦分压为零。设停止加氦的时刻t=0，那么同上 推导一样，此时Q=0，有 ''' VdP，PSdt,0, 共40页 第28页 毕业设计(论文)报告纸 解方程得 ',,S',,, ,,PPexpt0,,V,, 'PV0t,ln ''PS, 'Q这里，P为停止加氦时刻油箱中的氦分压，它应该就是检漏时的稳定氦分压，0'S,即 'Q' P,0'S, 所以 '',,SQ',,, (4-16) ,,Pexpt',,VS,,, ',,VQ,, (4-17) ,tln''',,SPS,,,, 可见，为使信号完全消失，也必须有一个无限长时间。我们把信号减小到初始值的37%所需时间定义为系统的清除时间，那么， ,c V,, (4-18) c'S, 由式(4-15)及式(4-18)可知，反应时间与清除时间是相等的。值得说明的是: 1.反应时间与及清除时间与油箱的体积及真空系统对氦的抽速有关，而与漏孔大小及质谱仪的灵敏度无关。 2.检漏中，最重要的是要求信号完全消失后再进行检漏，而不是要求信号上升到最大值后再结束检漏。因为残余信号会影响检漏工作的正常进行，而在漏率计算中没有达到最大值的信号至多只会引起一个很小的误差。 4.3.6负压法检漏的标准 1范围 共40页 第29页 毕业设计(论文)报告纸 33该测试方法包括了测试和寻找4.5?10-10mol/s(1?10-9 Std cm/s)以及更大漏率的漏洞。本标准并非涉及到所有的安全问题，要根据它的用途而定。用户在使用本标准之前必须建立适合的安全和健康准则并且要确定在调整限制后的适用性。 2测试方法摘要 -1031.该测试方法需要一台能检测4.5?10mol/s(1?10-10 Std cm/s)漏率的氦质谱检测仪. 2.这个测试方法是用于那些能自行提供10帕左右或更高的真空环境(指设备装有内部泵系统)。 3.该方法用于测试真空系统、新系统最终测试中的一步、工业用设备的维护，环境测试或部件的老化测试。当被测设备的体积不断变大，检测的响应时间也就是系统的灵敏度也随之变长和降低。系统体积内的气体进入量被真空泵的每秒吸气量隔开引起响应时间延长至整个信号时间的63%。响应时间在超过几秒时将使检漏变得困难。 3干扰 1.在用氦检测仪检测连续的泄露并且他们彼此之间没有隔离并安装真空泵提出了一个相当困难的问题。尽管如此但还是有足够的示踪气体进入第一个漏孔，这是因为氦气的压力差在通过第一个漏孔时大约为1个大气压，如果要在两个漏孔之间增加氦气的分压力将花去数小时，所以有足够的氦气进入真空系统用于氦质谱仪的检测。这种形式的泄漏在以下条件下会经常发生: (1)双面焊缝和搭接角焊缝。 (2)双O型环。 (3)丝扣接头。 (4)(棍棒顶端的)金属环和凸缘型的管状装置。 (5)有内空隙的保护性的外套。 (6)平面的高分子垫圈。 (7)未放气的O型轧槽。 2.通常情况下，解决问题的方法是用适当的设计排除上述条件，然而当双密封条件必须要使用时，应该在两封条之间安装一个接入端口用作氦质谱检漏仪的 共40页 第30页 毕业设计(论文)报告纸 附加装置。就可以在封条的各个方向检测并定位泄漏点，在维修后可以把接入端密封或用手握式真空泵不断抽空(在大真空系统中)。 3.由于落后的维修技术临时把漏孔塞紧也经常出现。水、干净的溶剂、电镀、焊剂、油脂、油漆等是常见的问题。在很大一个范围内，这些问题可以在测试前作一些适当的准备工作加以排除。适当的除油、真空烘焙以及在电镀或上漆后再进行测试将更为可行。 4.设备在进行检测时，如有毛细管位于漏孔和泄漏探测器之间将会使泄漏检测变得极其困难，因为这将大大降低检测的灵敏度和增加仪器的响应时间。如果在每个毛细管的末端都有一个空间，在检测时每个空间都必须附上检漏仪。如果条件不允许，设备应放置于一个充满氦气的空间直到检漏探测仪附在设备上很长一段时间以确保其密闭性。当需要显著的长时间抽空时，处于氦气环境中的检漏仪(和所有其他辅助连接)的连接应该是双密封的，并且在两个封条之间要用小型辅助低真空泵不断得抽空以避免氦气进入系统并通过设备其他非检测部分的封条。 4设备 1.氦质谱检漏仪，最小量程符合检测灵敏度。 2.辅助泵，能够提供被测设备足够低的压力使氦质谱检漏仪能连接上。 (注解—如果被检设备体积较小而且是干净的并且质谱检漏仪有内置低真 空泵，辅助泵是不需要的。) 3.适当的连接器和阀，用于连接氦质谱检漏仪的检测端。压缩装置和金属管应当优先运用于真空软管。 4.囊状类型(包含有自己的氦气供应装置)和毛细管状类型(一个用来模拟氦喷射检测系统作用的实际泄露)—囊状类型的泄漏漏率应当在氦质谱检漏仪的最小允许灵敏度之内。毛细管状类型的大小应当比检测设备稍微小一点。 5.真空表，在氦质谱检漏仪连接之前读取压力数值。 6.氦气罐和调整器，有附上氦探测器的软管和射流。 5设备的准备 1.将氦质谱检漏仪的进气阀和被测设备的前缘部分连接起来。如果有可能， 共40页 第31页 毕业设计(论文)报告纸 在前缘部分的机械式泵和氦质谱检漏仪之间插入一个阀。所有的连接应当拥有和测试条件一样高的气传导率。 2.在被测设备的真空室中配备标准的毛细管漏孔直到和抽运系统的进气道相匹配。 3.运行设备直到真空室达到平衡。 4.慢慢地打开氦质谱检漏仪的进气阀。不能使氦质谱检漏仪中的压力超过制造商所建议的压力范围。 5.如果进气阀完全开启后不超过氦质谱检漏仪的安全工作压力，就可以慢慢地关闭设备的低真空泵的阀。如果这个阀能完全关闭，检测就能达到最小灵敏度。 6检验方法 1.抽空被测设备直到其内部压力达到稳定并能在低压真空计上读取。打开泄漏探测器的阀并关闭低真空泵的阀。 (注解—如果设备相当小且干净，而且自动氦质谱检漏仪没有外置泵的话这个步骤是自动的。不要让光谱测定管内的压力超过制造商的建议范围。这意味着在一些情况下氦质谱检漏仪的进气阀只能部分打开。当进气阀完全打开，辅助泵的阀完全关闭时仪器达到最大检测灵敏度。检测在减小灵敏度水平是情况下仍然能做，只要进气阀能完全打开。) 调整氦气探测针头，使之有一股小氦气流从尖端流出。 2. 3.调整泄漏探测器在一个适当的低倍率下。 4.通过氦探针的尖端直到标准毛细管泄漏以近似于一个使被测设备能随后立刻被检测的扫描速率的漏率泄漏为止。注意检漏仪输出测量计的偏差。如果探测到的漏率是增加的，那么检测灵敏度将降低，相反检测灵敏度将提高。因此，在检测期间显示出有泄漏的迹象时，就必须要缓慢地将探针移回直到出现信号的最大值。当氦气直接地应用于标准泄漏时，漏孔的尺寸就能利用由以定位的漏孔和所获得的最大读数的分割获得的最大读数的标准泄漏的尺寸的增加来近似地确定。 5.由最有泄漏嫌疑的被测部位开始，在此部位喷射少量的氦气，当喷射到毛细管泄漏处时将会发出信号。如果有精绵将逐步建立与气流相反的一股气流。 6.当漏孔极其微小时，如果需要可先估算其漏率，然后将此漏孔永久地密封 共40页 第32页 毕业设计(论文)报告纸 起来(更可取的)或临时将其密封待以后的修理，在进行检漏工作之前要寻找另外其他的泄漏。如果漏孔太大以致于氦质谱检漏仪的输出量达到饱和(就是达到最高量程的最大点)，可以利用将检测灵敏度降低至刚能从标准漏孔中读出的信号的方法来确定漏孔的大小。这个方法可以利用打开低压阀和部分关闭氦质谱检漏仪的进气阀或降低检漏仪本身的灵敏度来实现，后种方法在更方便可行的情况下使用。如果未知的漏孔仍然产生一个超出刻度的信号，就必要使用一个更大的标准漏孔并要远远小于测试灵敏度或降低探针中氦气的百分比。(例如，如果探测气体的氦气浓度为1%氮气为99%将使表观灵敏度降低100倍。) 7.所有的漏孔都使用第一个被发现漏孔的处理方法和技术。 8.当所有的漏孔被发现并且修理后，很有必要将整个设备放如一个充满氦气的封套里面(可以是一个塑料袋子或一个大型的钟型坛子)用来确定整个设备的完整性。 9.这一步也可当作第一步来做，如果没有出现泄漏就可以不用检测该设备了。 10.写一份试验报告或一份试验结果。 共40页 第33页 毕业设计(论文)报告纸 第五章 油箱的密封形式和主要泄漏部位 5.1密封形式 壁板 壁板腹板 刷涂型密封胶 У-30МЭС-5М腹板在类似区域，涂刷型 支架涂刷型密封胶УТ-32НТ胶层的宽度依据结构来定 刮涂型密封胶У-30МЭС-5М 图2 表面密封 图1 缝内密封 允许有月牙洼 刮涂型密封胶У-30МЭС-5М 图3 填角密封 飞机油箱采用的密封形式有缝内密封、填角和表面密封。缝内密封与中国标准的规定相同。强调填角，能使密封胶施用充分，内部无空隙，周围无尖边，能消除缺陷。表面密封是结构胶固化后，在填角、紧固件表面刷涂，图1-图3示意了这三种密封形式。 5.2主要泄漏部位 铆钉连接处、焊接部分、导管接头、密封装置的高分子垫圈等连接部位都存在很大的燃油渗漏隐患。 共40页 第34页 毕业设计(论文)报告纸 第六章 油箱渗漏点的修补 -6 3准确找到渗漏点后，并且漏率大于1.0×10Pa?m/s的漏点实施正确的修补工艺才能确保原漏点不再发生渗漏。下面讨论的几个问题是在油箱渗漏点修补中值得注意的。 6.1漏点处封严胶的清除的要求 凡是已发现内渗漏点位置的胶都要彻底清除，除胶的面积要适当大些，以防止漏点和浅表漏油路径的胶没有铲除。除胶的工具为竹片、木片、电胶木或塑料刀片等非金属材料，可防止在油箱的金属结构上造成损伤。若不小心形成划伤，应对除胶区域彻底清洁后，再对划伤区域按“结构修理手册”要求进行打磨和防腐处理。铲胶还要按相应的工艺规程要求来施工，例如对搭接缝处铲胶要切成150?斜面角。 修补的关键前提是对修补区域的清洁，清洁的好坏直接影响到修补的质量。清洁包括清除多余燃油和表面清洁，常用的清洁剂为三氯乙烷。要用无绒的棉布吸上清洁剂来擦洗修补区，一直擦到用干净布再擦后无痕迹为止,清洁剂不能留. 6.2修理方案的确定 整体油箱是一个不可拆卸的密封结构，其渗漏主要是由于密封装置损坏造成的，结构本身并不产生损伤。为了快速排除渗漏，在外场条件下最好是采用简便、快捷、低费用的外部修理方案。对于接缝处的渗漏，用刷涂密封胶的方法排除;对于铆钉和螺钉头部的渗漏，用粘贴复合材料补片的方法排除。 6.3材料的选择 修理材料的选择包括补片材料和密封胶的选择。补片选用强度较高且对铝合金不产生化学腐蚀的EW-210玻璃纤维布;密封胶不仅要满足耐油、耐气候的条件，还须具有较高的连续强度，同时须不污染煤油和腐蚀铝合金，参考国内外数十种军用或民用密封胶性能指标，从中选了6种密封胶。对其性能分别作试件测试对比后，确定选用DB-XM-?型密封胶，并根据修理要求对配方成分适量增减。 共40页 第35页 毕业设计(论文)报告纸 该密封胶由基膏、硫化膏和有机溶剂3组分调制而成。调制比例为:m(基膏):m(硫化膏):m(有机溶剂)=56.2:4.5:39.3。其中基膏主要由JLY型聚硫橡胶、增粘补强剂和防腐剂等配制而成。硫化膏主要由高氧金属氧化物、催化剂、有机酸反应速度调节剂和邻苯二甲酸二丁酯配制而成。有机溶剂以丙酮为主。 6.4贴补法修理工艺 (1)用氦质谱检漏仪检测渗漏部位，并确定渗漏等级和修理状态。 (2)打磨渗漏部位的漆层和金属表面的氧化层，打磨的范围应超出贴片5至10mm，并用丙酮擦洗，晾干。 (3)制作补片。裁剪1、2块EW-210玻璃纤维布，其面积应为渗漏面积的3至5倍;将配制的密封胶均匀地涂在纤维布上;涂有密封胶的玻璃纤维布所含密封胶的量占总质量的55%至65%。 (4)将补片贴到渗漏部位，垫上隔离纸，用红外灯对涂胶部位照射4至5小时(表面温度达到70?左右)进行硫化。 (5)恢复油箱表面涂层。 6.5修补的效果 在实际操作中，共修理一般渗漏2处，严重漏油3处，停放48小时进行渗漏检测，结果均无渗漏。专家评审认为:该方法与传统的灌涂相比，工艺合理，操作简便，既经济又能保证飞行安全，较好地解决了飞机整体油箱小范围渗漏的原位修理问题，是目前实现整体油箱外部快速堵漏的一种理想方法。 共40页 第36页 毕业设计(论文)报告纸 结束语 经过这次对飞机整体油箱氦质谱检漏技术的研究，深切感觉到氦质谱检漏方法在整体油箱检漏方面的优越性，它可以说是我们民航事业一个极大的进步随着飞机服役时间的增长，飞机整体油箱出现燃油渗漏的机率会越来越大，还直扑检漏法检测飞机整体油箱燃油渗漏将在今后的飞机维护工作中发挥更大的作用。 随着我国民航事业的不断发展，深信氦质谱检漏技术必将取代以往落后的整体油箱检漏技术。还会给整个民航事业带来巨大的经济和社会效益。 共40页 第37页 毕业设计(论文)报告纸 致 谢 此次毕业设计论文的完成过程使我受益匪浅。这当然离不开我的指导老师陈果和侯佑平的悉心指导。是他们教会了我怎么样去进一步提炼自己的思想，怎么样整理分析资料，就是在搜集提取大量资料的同时，我学到很多非常实际又很有用的东西。在这期间指导老师们对学术的严谨作风和对学生的耐心与宽容使我深受教育和感动，在此，感谢两位指导老师对我的帮助和悉心指导。 另外，在收集准备资料、拟定论文提纲、起草等阶段，很多同学都给了我不少帮助，也在他们身上学到不少大学，感谢各位同学。 共40页 第38页 毕业设计(论文)报告纸 参考文献 [1] 航空器无损检测人员资格鉴定与认证.人中华人民共和国民用航空行业标准 MH/T3001-2004 [2] 氦泄漏检验.中华人民共和国国家标准GB/T 15823-1995 [3] Standard Guide for Selection of a Leak Testing Method. 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