CN109441823A - 一种用于检测涡旋式空调压缩机微小泄漏的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了本发明涉及一种用于检测涡旋式空调压缩机微小泄漏的装置，所述装置包括吸音箱，吸音箱的内部设有用于放置待检测的涡旋式空调压缩机的腔体、以及用于检测由涡旋式空调压缩机发出的超声波信号的若干超声波接收器，超声波接收器与数据采集卡连接，数据采集卡通过USB接口与计算机连接。由于涡旋式空调压缩机内充满氮气,其内部压强大于外部压强，若涡旋式空调压缩机有漏孔，氮气会从漏孔冲出；当漏孔尺寸较小且雷诺数较高时，冲出气体就会形成湍流，湍流在漏孔附近会产生声波,当漏孔很小且声波频率大于20kHz时,会产生空载超声波；空载超声波被四个超声波接收器接收，并通过数据线发送给数据采集卡和计算机，并由计算机计算出漏孔的位置。
Description
技术领域
本发明涉及泄露检测技术领域，具体地说，特别涉及到一种用于检测涡旋式空调压缩机微小泄漏的装置和方法。
背景技术
涡旋式空调压缩机结构简单、体积小、重量轻、可靠性高，在其适应的制冷量范围内具有较高的效率等特点，因此应用领域广泛。
当涡旋式空调压缩机出现制冷量性能系数偏低的情况，通常考虑为涡旋式压缩机发生了泄漏，目前对于涡旋式压缩机检漏的方法有水检法、涂抹法和氦检法。水检法是先将涡旋压缩机的进出口盖板盖上，再将氮气充入涡旋式压缩机，然后将涡旋式压缩机放入水箱中，观察是否有气泡冒出，来判断涡旋式压缩机是否泄漏；涂抹法是先将涡旋压缩机的进出口盖板盖上，再讲氮气充入涡旋式压缩机，然后在涡旋压缩机表面上涂抹肥皂水，观察肥皂泡是否增大来判断涡旋式压缩机是否泄漏；氦检法为将涡旋式压缩机的进出口盖板盖上，充入氦气，再将充入氦气的涡旋式压缩机放置于氦检设备中，通过设备检测是否追踪到氦元素来判断涡旋压缩机的泄漏与否。
上述方法中，水检法由技术人员肉眼观察，受环境及技术人员工作态度因素影响存在误判且效率低下；涂抹法也是由技术人员肉眼观察气泡变化，存在主观臆断；并且水检法与涂抹法无法对微小泄漏进行的检测；氦检对于微小泄漏可以进行准确的检漏，但设备投资大且检测时间较长且在设备内残留惰性气体去除不尽时，会在一定程度上影响精度。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种一种用于检测涡旋式空调压缩机微小泄漏的装置和方法，以解决现有技术中存在的问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种用于检测涡旋式空调压缩机微小泄漏的装置，包括吸音箱，所述吸音箱的内部设有用于放置待检测的涡旋式空调压缩机的腔体、以及用于检测由涡旋式空调压缩机发出的超声波信号的若干超声波接收器，所述超声波接收器的输出端与一数据采集卡连接，数据采集卡通过USB接口与计算机连接；
所述吸音箱包括吸音箱体、以及与其配合的吸音箱盖；
在所述吸音箱体的底部固定设置有支撑架，支撑架用于放置涡旋式空调压缩机；在吸音箱体的侧壁上设有若干龙骨和吸音棉，在吸音箱体内还设有若干吸音板和吸引毛毡；
在检测状态下，若放置在支撑架上的涡旋式空调压缩机存在细小缝隙，则内外压差使得泄漏的气体产生超声波，超声波接收器接受超声波信号，传输给数据采集卡处理，然后传输给计算机判断存在泄漏。
进一步的，所述支撑架底部设有定位凹槽，吸音箱体的底部设有定位凸块，支撑架通过定位凹槽嵌入定位凸块固定在吸音箱体内。
进一步的，在所述吸音箱的侧壁上开有通孔，通孔用于供超声波接收器与数据采集卡相连接的数据线通过。
进一步的，在所述通孔内设有密封套圈，密封套圈采用氢化丁腈橡胶。
一种用于检测涡旋式空调压缩机微小泄漏的方法，其步骤如下：
1)将待检测的涡旋式空调压缩机放置到预设在吸音箱中心位置处的支撑架上，然后将一个超声波接收器布置在吸音箱底部的一个角落处，并以该超声波接收器的安装处为原点，记为(x1,y1,z1,t1)，建立XYZ坐标系；然后在XYZ坐标系的X、Y和Z轴上分别设置一超声波接收器，分别记为(x2,y2,z2,t2)、(x3,y3,z3,t3)和(x4,y4,z4,t4)；
2)将上述四个超声波接收器的输出端与数据线的一端连接，数据线的另一端穿过开设在吸音箱的侧壁上的通孔后与数据采集卡连接，所述数据采集卡通过USB接口与计算机连接；最后将充入氮气的涡旋式空调压缩机放置于吸音箱体内的支撑架上，并盖上吸音箱盖；
3)由于涡旋式空调压缩机内充满氮气,其内部压强大于外部压强，若涡旋式空调压缩机有漏孔，氮气会从漏孔冲出；当漏孔尺寸较小且雷诺数较高时，冲出气体就会形成湍流，湍流在漏孔附近会产生声波,当漏孔很小且声波频率大于20kHz时,会产生空载超声波；
4)空载超声波被四个超声波接收器接收，并通过数据线发送给数据采集卡和计算机；
设漏孔的位置坐标为(x,y,z,t)，布置在原点处的超声波接收器与漏孔的距离有两种表达方式：S＝V声×(t1-t)和令两式相等，则有
(V声×(t1-t))2＝(x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)2；
同理可得另外三个超声波接收器与的漏孔的距离关系分别为：
(V声×(t2-t))2＝(x2-x)2+(y2-y)2+(z2-z)2；
(V声×(t3-t))2＝(x3-x)2+(y3-y)2+(z3-z)2；
(V声×(t4-t))2＝(x4-x)2+(y4-y)2+(z4-z)2；
由于四个超声波传感器的坐标参数已知，时间t由超声波传感器接收到超声波信号而确定，根据上述公式计算机将数据采集卡中传输过来的信号进行计算得出漏孔的位置；
设泄漏设定值为q设，当泄漏位置确定后，超声波传感器与泄漏孔的距离随即确定，测量距离用d(mm)表示，利用超声波传感器可测得该位置处的泄漏超声的声压级，用l(dB)表示；
根据流量和声压级值以及测量距离的关系拟合函数如下：
qv＝a0+a1l1+a2l2+a3d1+a4d2+a5dl
经计算机处理后可获得4组流量值，随后取平均值qv均再与泄漏设定值q设比较，若大于泄漏设定值q设，则计算机输出泄漏警告。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)本发明装置可以通过超声波接收器检测到微小的泄漏，确定泄漏位置，直观准确；
2)本装置排除了一般超声波检测装置由于环境噪声对结果干扰情况；
3)本发明装置携带方便，当涡旋式压缩机出现制冷量系数偏低情况，可携带设备至现场进行检漏；
4)结构简单，设备资本投入较小。
附图说明
图1为本发明所述的涡旋式空调压缩机微小泄漏检测装置的示意图。
图2为本发明所述的吸音箱的剖面图。
图3为本发明所述的超声波接收器的位置示意图。
图4为本发明所述的支撑架的示意图。
图5为本发明所述的密封套圈的结构示意图。
图6为本发明所述的采集数据流向示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参见图1至图6，本发明所述的一种用于检测涡旋式空调压缩机微小泄漏的装置，包括吸音箱(1)，所述吸音箱(1)的内部设有用于放置待检测的涡旋式空调压缩机(2)的腔体、以及用于检测由涡旋式空调压缩机(2)发出的超声波信号的若干超声波接收器(3)，所述超声波接收器(3)的输出端与一数据采集卡(5)连接，数据采集卡(5)通过USB接口与计算机(6)连接；
所述吸音箱(1)包括吸音箱体(10)、以及与其配合的吸音箱盖(9)；
在所述吸音箱体(10)的底部固定设置有支撑架(12)，支撑架(12)用于放置涡旋式空调压缩机(2)；在吸音箱体(10)的侧壁上设有若干龙骨(11)和吸音棉(13)，在吸音箱体(10)内还设有若干吸音板(7)和吸引毛毡(8)；
在检测状态下，若放置在支撑架(12)上的涡旋式空调压缩机(2)存在细小缝隙，则内外压差使得泄漏的气体产生超声波，超声波接收器(3)接受超声波信号，传输给数据采集卡(5)处理，然后传输给计算机(6)判断存在泄漏。
另外，所述支撑架(12)底部设有定位凹槽，吸音箱体(10)的底部设有定位凸块，支撑架(12)通过定位凹槽嵌入定位凸块固定在吸音箱体(10)内。在所述吸音箱(1)的侧壁上开有通孔，通孔用于供超声波接收器(3)与数据采集卡(5)相连接的数据线通过。在所述通孔内设有密封套圈(4)，密封套圈(4)采用氢化丁腈橡胶。
一种用于检测涡旋式空调压缩机微小泄漏的方法，其步骤如下：
1)将待检测的涡旋式空调压缩机(2)放置到预设在吸音箱(1)中心位置处的支撑架(12)上，然后将一个超声波接收器(3)布置在吸音箱(1)底部的一个角落处，并以该超声波接收器(3)的安装处为原点，记为(x1,y1,z1,t1)，建立XYZ坐标系；然后在XYZ坐标系的X、Y和Z轴上分别设置一超声波接收器(3)，分别记为(x2,y2,z2,t2)、(x3,y3,z3,t3)和(x4,y4,z4,t4)；
2)将上述四个超声波接收器(3)的输出端与数据线的一端连接，数据线的另一端穿过开设在吸音箱(1)的侧壁上的通孔后与数据采集卡(5)连接，所述数据采集卡(5)通过USB接口与计算机(6)连接；最后将充入氮气的涡旋式空调压缩机(2)放置于吸音箱体(10)内的支撑架(12)上，并盖上吸音箱盖(9)；
3)由于涡旋式空调压缩机(2)内充满氮气,其内部压强大于外部压强，若涡旋式空调压缩机(2)有漏孔，氮气会从漏孔冲出；当漏孔尺寸较小且雷诺数较高时，冲出气体就会形成湍流，湍流在漏孔附近会产生声波,当漏孔很小且声波频率大于20kHz时,会产生空载超声波；
4)空载超声波被四个超声波接收器(3)接收，并通过数据线发送给数据采集卡(5)和计算机(6)；
设漏孔的位置坐标为(x,y,z,t)，布置在原点处的超声波接收器(3)与漏孔的距离有两种表达方式：S＝V声×(t1-t)和令两式相等，则有
(V声×(t1-t))2＝(x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)2；
同理可得另外三个超声波接收器(3)与的漏孔的距离关系分别为：
(V声×(t2-t))2＝(x2-x)2+(y2-y)2+(z2-z)2；
(V声×(t3-t))2＝(x3-x)2+(y3-y)2+(z3-z)2；
(V声×(t4-t))2＝(x4-x)2+(y4-y)2+(z4-z)2；
由于四个超声波传感器(3)的坐标参数已知，时间t由超声波传感器接收到超声波信号而确定，根据上述公式计算机(6)将数据采集卡(5)中传输过来的信号进行计算得出漏孔的位置；
设泄漏设定值为q设，当泄漏位置确定后，超声波传感器(3)与泄漏孔的距离随即确定，测量距离用d(mm)表示，利用超声波传感器(3)可测得该位置处的泄漏超声的声压级，用l(dB)表示；
根据流量和声压级值以及测量距离的关系拟合函数如下：
qv＝a0+a1l1+a2l2+a3d1+a4d2+a5dl
经计算机(6)处理后可获得4组流量值，随后取平均值qv均再与泄漏设定值q设比较，若大于泄漏设定值q设，则计算机(6)输出泄漏警告。
本发明中，所述的超声波接收器包括金属丝网罩、锥形共振盘、压电晶片、引脚和阻抗匹配器，超声波接收器接收到的超声波信号通过数据线传至数据采集卡，通过数据采集卡处理后又通过USB数据线传送至计算机计算泄漏位置、泄漏量，输出结果。
所述的吸音箱盖(9)和吸音箱体(10)均由可反射超声波的材料制作，以防止外界超声波对吸音箱(1)内超声波信号检测的干扰，且吸音箱(1)内干燥，无需像水检法和涂抹法一样检测完毕后对涡旋式压缩机表面进行干燥和防腐处理。
在实际检测过程中，充入氮气的涡旋式空调压缩机(2)置于吸音箱(1)内的支撑架(2)上，平稳安置后将吸音箱盖(9)合上，使吸音箱(1)内产生一个静谧封闭的空间，防止外界超声波信号对检测的干扰；一个超声波接收器(3)布置于吸音箱(1)底部一个角落作为原点，其余三个超声波接收器(3)分别分布于吸音箱(1)的长宽高轴线上。连接超声波接受器(3)以及数据采集卡(5)的数据线穿过吸音箱(1)的侧壁的孔洞，由于孔洞与数据线(6)之间存在一定空隙，需要在内外孔洞处套上密封套圈(4)，用来密封数据线与孔洞之间的间隙。使吸音箱(1)内呈现近似的静谧封闭空间，使得输出的结果准确。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种用于检测涡旋式空调压缩机微小泄漏的装置，其特征在于，包括吸音箱(1)，所述吸音箱(1)的内部设有用于放置待检测的涡旋式空调压缩机(2)的腔体、以及用于检测由涡旋式空调压缩机(2)发出的超声波信号的若干超声波接收器(3)，所述超声波接收器(3)的输出端与一数据采集卡(5)连接，数据采集卡(5)通过USB接口与计算机(6)连接；
所述吸音箱(1)包括吸音箱体(10)、以及与其配合的吸音箱盖(9)；
在所述吸音箱体(10)的底部固定设置有支撑架(12)，支撑架(12)用于放置涡旋式空调压缩机(2)；在吸音箱体(10)的侧壁上设有若干龙骨(11)和吸音棉(13)，在吸音箱体(10)内还设有若干吸音板(7)和吸引毛毡(8)；
在检测状态下，若放置在支撑架(12)上的涡旋式空调压缩机(2)存在细小缝隙，则内外压差使得泄漏的气体产生超声波，超声波接收器(3)接受超声波信号，传输给数据采集卡(5)处理，然后传输给计算机(6)判断存在泄漏。
2.根据权利要求1所述的用于检测涡旋式空调压缩机微小泄漏的装置，其特征在于，所述支撑架(12)底部设有定位凹槽，吸音箱体(10)的底部设有定位凸块，支撑架(12)通过定位凹槽嵌入定位凸块固定在吸音箱体(10)内。
3.根据权利要求1所述的用于检测涡旋式空调压缩机微小泄漏的装置，其特征在于，在所述吸音箱(1)的侧壁上开有通孔，通孔用于供超声波接收器(3)与数据采集卡(5)相连接的数据线通过。
4.根据权利要求3所述的用于检测涡旋式空调压缩机微小泄漏的装置，其特征在于，在所述通孔内设有密封套圈(4)，密封套圈(4)采用氢化丁腈橡胶。
5.根据权利要求1所述的用于检测涡旋式空调压缩机微小泄漏的装置，其特征在于，微小泄漏的检测方法如下：
1)将待检测的涡旋式空调压缩机(2)放置到预设在吸音箱(1)中心位置处的支撑架(12)上，然后将一个超声波接收器(3)布置在吸音箱(1)底部的一个角落处，并以该超声波接收器(3)的安装处为原点，记为(x1,y1,z1,t1)，建立XYZ坐标系；然后在XYZ坐标系的X、Y和Z轴上分别设置一超声波接收器(3)，分别记为(x2,y2,z2,t2)、(x3,y3,z3,t3)和(x4,y4,z4,t4)；
2)将上述四个超声波接收器(3)的输出端与数据线的一端连接，数据线的另一端穿过开设在吸音箱(1)的侧壁上的通孔后与数据采集卡(5)连接，所述数据采集卡(5)通过USB接口与计算机(6)连接；最后将充入氮气的涡旋式空调压缩机(2)放置于吸音箱体(10)内的支撑架(12)上，并盖上吸音箱盖(9)；
3)由于涡旋式空调压缩机(2)内充满氮气,其内部压强大于外部压强，若涡旋式空调压缩机(2)有漏孔，氮气会从漏孔冲出；当漏孔尺寸较小且雷诺数较高时，冲出气体就会形成湍流，湍流在漏孔附近会产生声波,当漏孔很小且声波频率大于20kHz时,会产生空载超声波；
4)空载超声波被四个超声波接收器(3)接收，并通过数据线发送给数据采集卡(5)和计算机(6)；
设漏孔的位置坐标为(x,y,z,t)，布置在原点处的超声波接收器(3)与漏孔的距离有两种表达方式：S＝V声×(t1-t)和令两式相等，则有
(V声×(t1-t))2＝(x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)2；
同理可得另外三个超声波接收器(3)与的漏孔的距离关系分别为：
(V声×(t2-t))2＝(x2-x)2+(y2-y)2+(z2-z)2；
(V声×(t3-t))2＝(x3-x)2+(y3-y)2+(z3-z)2；
(V声×(t4-t))2＝(x4-x)2+(y4-y)2+(z4-z)2；
由于四个超声波传感器(3)的坐标参数已知，时间t由超声波传感器接收到超声波信号而确定，根据上述公式计算机(6)将数据采集卡(5)中传输过来的信号进行计算得出漏孔的位置；
设泄漏设定值为q设，当泄漏位置确定后，超声波传感器(3)与泄漏孔的距离随即确定，测量距离用d(mm)表示，利用超声波传感器(3)可测得该位置处的泄漏超声的声压级，用l(dB)表示；
根据流量和声压级值以及测量距离的关系拟合函数如下：
qv＝a0+a1l1+a2l2+a3d1+a4d2+a5dl
在函数中，系数a0＝66.341，a1＝-1.1225×10-2，a2＝-6.451×10-3，a3＝2.366×10-2，a4＝-8.72×10-3，a5＝-6.12×10-2；
经计算机(6)处理后可获得4组流量值，随后取平均值qv均再与泄漏设定值q设比较，若大于泄漏设定值q设，则计算机(6)输出泄漏警告。
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