CN109540406B - 换热器管板中换热管及封口焊缝的自动爬行氦检漏系统 - Google Patents

换热器管板中换热管及封口焊缝的自动爬行氦检漏系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及换热器管板中换热管及封口焊缝的自动爬行氦检漏系统，其包括移动密封前端装置、PLC前端控制单元、真空检漏装置和工控机；所述的移动密封前端装置一端电性连接PLC前端控制单元；所述的移动密封前端装置另一端分别电性连接真空检漏装置和工控机；所述的移动密封前端装置包括第一电机、滑板、第一滑块、整体检测组件、第二滑块和分路检测组件。该换热器管板中换热管及封口焊缝的自动爬行氦检漏系统，结构简单，可以保证检测的一致性和准确性，提高整体工作效率，节约人力和物力，提高整体检测的效率，便于广泛推广和使用。

Description

换热器管板中换热管及封口焊缝的自动爬行氦检漏系统
技术领域
本发明涉及自动化气密性检测的技术领域，尤其是换热器管板中换热管及封口焊缝的自动爬行氦检漏系统。
背景技术
随着社会的不断发展，换热器在各行各业中得到了广泛的运用。换热器在生产制造过程中需要对换热管及其焊缝进行气密性检测。目前，换热器管板中换热管及封口焊的检漏主要有两种方法，一是压差法，在被检对象的内外两部分形成压力差，并在需要检测的部位涂抹肥皂水，检测者通过观察肥皂泡的变化来判断是否有泄露；二是手持氦检法，用手持式工装在待检部位逐个进行密封，进而用氦质谱检漏仪进行泄露检测。压差法属于定性检测方法，人为因素可能影响检测结果；手持氦检法也是人工操作，会受人为因素影响，对于管孔较多(例如1万孔以上)的产品，检测人员的劳动强度会很大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决上述背景技术中存在的问题，提供换热器管板中换热管及封口焊缝的自动爬行氦检漏系统，结构简单，可以保证检测的一致性和准确性，提高整体工作效率，节约人力和物力，提高整体检测的效率，便于广泛推广和使用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：换热器管板中换热管及封口焊缝的自动爬行氦检漏系统，包括移动密封前端装置、PLC前端控制单元、真空检漏装置和工控机；所述的移动密封前端装置一端电性连接PLC前端控制单元；所述的移动密封前端装置另一端分别电性连接真空检漏装置和工控机；所述的移动密封前端装置包括第一电机、滑板、第一滑块、整体检测组件、第二滑块和分路检测组件；所述的第一电机水平设置，所述的第一电机的输出端连接滑板，所述的滑板上分别通过第一滑块连接整体检测组件，所述的整体检测组件一侧位于滑板上滑动设置分路检测组件，所述的分路检测组件通过第二滑块滑动设置在滑板上。
进一步地限定，上述技术方案中，所述的整体检测组件包括第二电机、第一升降气缸组、第一升降气缸连接板、第一导柱、第一推杆、第一回拉板、第一回拉杆、第一密封架和第一密封端；所述的第一滑块的下端固定设置第二电机，所述的第二电机的输出端两侧分别垂直设置第一导柱，所述的第一导柱上滑动设置第一升降气缸连接板，所述的第一升降气缸连接板下端两侧垂直固定第一升降气缸组，所述的第一升降气缸连接板一侧垂直连接第一推杆，所述的第一推杆端部固定第一回拉板，所述的第一密封架固定套设置在第一回拉板的一侧，所述的第一密封架一侧垂直设置若干第一连接柱，所述的第一连接柱端部均固定第一密封端。
进一步地限定，上述技术方案中，所述的第一回拉板中部还垂直设置若干第一涨紧密封柱，所述的第一涨紧密封柱穿过第一密封架后延伸到换热管内壁中。
进一步地限定，上述技术方案中，所述的第一密封架中部还对称且垂直设置第二连接柱，所述的第二连接柱端部均固定设置第一密封端，用于换热管管口的密封固定。
进一步地限定，上述技术方案中，所述的分路检测组件包括第三电机、第二升降气缸组、第二升降气缸连接板、第二导柱、第二推杆、第二回拉板、第二回拉杆、第二密封架和第二密封端；所述的第二滑块的下端固定设置第三电机，所述的第三电机的输出端两侧分别垂直设置第二导柱，所述的第二导柱上滑动设置第二升降气缸连接板，所述的第二升降气缸连接板下端两侧垂直固定第二升降气缸组，所述的第二升降气缸连接板一侧垂直连接第二推杆，所述的第二推杆端部固定第二回拉板，所述的第二密封架固定套设置在第二回拉板的一侧，所述的第二密封架一侧垂直设置若干第二连接柱，所述的第二连接柱端部均固定第二密封端。
进一步地限定，上述技术方案中，所述的第二回拉板中部还垂直设置若干第三涨紧密封柱，所述的第三涨紧密封柱穿过第二密封架后延伸到换热管内壁中。
进一步地限定，上述技术方案中，所述的真空检漏装置包括真空泵和检漏仪，所述的真空泵和检漏仪分别电性连接移动密封前端装置，所述的真空泵，用于在测量过程中的抽真空；所述的检漏仪，用于真空状态过程中的漏气检测。
本发明的有益效果是：本发明提出的是换热器管板中换热管及封口焊缝的自动爬行氦检漏系统，结构简单，可以保证检测的一致性和准确性，提高整体工作效率，节约人力和物力，提高整体检测的效率，便于广泛推广和使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中移动密封前端装置的结构示意图；
图3是本发明中紧固密封的结构示意图；
图4是本发明中测焊缝泄漏的结构示意图；
图5是本发明中测换热管自身泄漏的结构示意图；
图6是本发明中单个焊缝或换热管密封装置的管芯分布示意图。
附图中的标号为：1、移动密封前端装置，2、PLC前端控制单元，3、真空检漏装置，4、工控机，5、第一电机，6、滑板，7、第一滑块，8、第二滑块，9、第二电机，10、第一升降气缸组，11、第一升降气缸连接板，12、第一导柱，13、第一推杆，14、第一回拉板，15、第一回拉杆，16、第一密封架，17、第一密封端，18、第一连接柱，19、第一涨紧密封柱，20、第二连接柱，21、第三电机，22、第二升降气缸组，23、第二升降气缸连接板，24、第二导柱，25、第二推杆，26、第二回拉板，27、第二回拉杆，28、第二密封架，29、第二密封端，30、第三涨紧密封柱，31、真空泵，32、检漏仪。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本申请中，移动密封前端装置1，当前端装置中的一端移动至预定位置后，装置内垂直管板的气缸启动，将“芯”插入管孔，检测完成后再由气缸抬起脱离管板以便移动至下一个位置。PLC前端控制单元2：用来控制移动密封夹具装置及真空系统的动作。真空检漏装置3：指检漏仪及相关真空管件。工控机4：是系统整体控制软件，包括移动密封夹具装置的定位、运动，检漏仪检测过程控制、数据存储、上传等。
见图1～6所示的是换热器管板中换热管及封口焊缝的自动爬行氦检漏系统，包括移动密封前端装置1、PLC前端控制单元2、真空检漏装置3和工控机4；移动密封前端装置1一端电性连接PLC前端控制单元2；移动密封前端装置1另一端分别电性连接真空检漏装置3和工控机4；移动密封前端装置1包括第一电机5、滑板6、第一滑块7、整体检测组件、第二滑块8和分路检测组件；第一电机5水平设置，第一电机5的输出端连接滑板6，滑板6上分别通过第一滑块7连接整体检测组件，整体检测组件一侧位于滑板6上滑动设置分路检测组件，分路检测组件通过第二滑块8滑动设置在滑板6上。
其中，整体检测组件包括第二电机9、第一升降气缸组10、第一升降气缸连接板11、第一导柱12、第一推杆13、第一回拉板14、第一回拉杆15、第一密封架16和第一密封端17；第一滑块7的下端固定设置第二电机9，第二电机9的输出端两侧分别垂直设置第一导柱12，第一导柱12上滑动设置第一升降气缸连接板11，第一升降气缸连接板11下端两侧垂直固定第一升降气缸组10，第一升降气缸连接板11一侧垂直连接第一推杆13，第一推杆13端部固定第一回拉板14，第一密封架16固定套设置在第一回拉板14的一侧，第一密封架16一侧垂直设置若干第一连接柱18，第一连接柱18端部均固定第一密封端17。第一回拉板14中部还垂直设置若干第一涨紧密封柱19，第一涨紧密封柱19穿过第一密封架16后延伸到换热管内壁中。第一密封架16中部还对称且垂直设置第二连接柱20，第二连接柱20端部均固定设置第一密封端17，用于换热管管口的密封固定。分路检测组件包括第三电机21、第二升降气缸组22、第二升降气缸连接板23、第二导柱24、第二推杆25、第二回拉板26、第二回拉杆27、第二密封架28和第二密封端29；第二滑块8的下端固定设置第三电机21，第三电机21的输出端两侧分别垂直设置第二导柱24，第二导柱24上滑动设置第二升降气缸连接板23，第二升降气缸连接板23下端两侧垂直固定第二升降气缸组22，第二升降气缸连接板23一侧垂直连接第二推杆25，第二推杆25端部固定第二回拉板26，第二密封架28固定套设置在第二回拉板26的一侧，第二密封架28一侧垂直设置若干第二连接柱20，第二连接柱20端部均固定第二密封端29。第二回拉板26中部还垂直设置若干第三涨紧密封柱30，第三涨紧密封柱30穿过第二密封架28后延伸到换热管内壁中。真空检漏装置3包括真空泵31和检漏仪32，真空泵31和检漏仪32分别电性连接移动密封前端装置1，真空泵31，用于在测量过程中的抽真空；检漏仪32，用于真空状态过程中的漏气检测。
见图4为测量焊缝泄漏的结构示意图，具体操作原理如下：移动密封前端装置1插入换热器管孔后，第一升降气缸组10启动，拉动第一回拉杆15压缩最前端的第一涨紧密封柱19，第一涨紧密封柱19涨紧、密封换热管内壁；对于测“焊缝”泄漏的芯，涨紧密封柱是“实芯”的，同时起到涨紧和密封的作用；当第一涨紧密封柱19与换热管内壁涨紧密封后，余下的拉力迫使密封装置继续压紧管板，“头戴”第一密封端17的圆筒将焊缝封在里面，压紧后与最前端第一涨紧密封柱19一起形成包含焊缝的密封空间。
见图5为测量换热管自身泄漏的结构示意图，其具体操作原理如下：对于测“换热管”自身泄露的芯，第一涨紧密封柱19是“空芯”的，涨紧后只起到紧固作用，整个管子仍然是“通畅”的。“头戴”第一密封端17的直径较小的圆筒，与换热管内壁压紧后与对面同样方法压紧的圆筒形成包含整个换热管的密封空间。
见图6为单个焊缝或换热管密封装置的管芯分布示意图，具体操作原理如下：预置移动密封前端装置在管孔的某个边缘位置，将管孔分布图导入系统软件。软件启动，根据上述的策略指挥PLC装置，进而控制前端装置在管板上移动，并随时启动真空系统进行检测。先由“多个换热管自身及其焊缝的整体密封装置”检测多个换热管，若合格则进入下一部分检测，若不合格，则转由“单个焊缝或换热管密封装置”继续逐个换热管检测；图6是“单个焊缝或换热管密封装置”管芯分布示意图，为避免管芯平面占位的冲突，以7芯为例，设计4个(含中心位置)较细的密封换热管的“管芯”，3个密封焊缝的“管芯”。测试顺序：测试4个(含中心)换热管自身的泄露状况及其余3个换热管焊缝的泄露状况，测试策略是先整体后个体，最终找出泄露换热管或焊缝；完成上述第一次测试后，当前测试装置旋转600角，周边6孔互换测试内容，即测过换热管自身的改为测试其焊缝，测过焊缝的改为测试换热管自身；同样最终找出泄露的换热管或焊缝；当前装置移动一个“管位”，使得上述中心位由测换热管自身的芯换为测焊缝的芯，做测试，确认中心孔位的焊缝是否泄露；至此，泄露部位全部确认。直至“扫描”完整个被测管板，数据随时保存备查，并可上传。
该换热器管板中换热管及封口焊缝的自动爬行氦检漏系统的操作原理如下：
移动密封前端装置的两个部分通过一个滑板6连接在一起，该滑板6是一个特制的“直线模组”，内含由第一电机5驱动的丝杆，第一滑块7和第二滑块8固定在该直线模组上，随着第一电机5的旋转，第一滑块7和第二滑块8会沿着直线模组滑动。前端装置的两个部分分别“挂”在第一滑块7和第二滑块8上，因此前端装置的两个部分就可以随着第一电机5的旋转沿着直线模组滑动，变换相对位置。
与此同时，前端装置的每一部分都通过第二电机9、第三电机21分别与对应的第一滑块7和第二滑块8连接，于是，前端装置的每一部分都可以以对方为固定轴做旋转运动，也可沿着滑板6向靠近或远离另一部分的方向做直线运动，从而可随意调整它们的相对位置。
移动密封前端装置爬行策略如下：
鉴于换热器的多样性，管孔分布的不规则性，我们不能人为设定“横平竖直”的简单策略作为前端装置的“爬行”路径，必须设定一种“算法”，让前端装置自己“走遍”管板，不费时、不漏检。
前端装置从边缘处开始爬行，设定前端装置所含芯的所有(X,Y)坐标中的X和Y的最小值(或最大值)去对应剩下所有管孔坐标的X和Y的最小值(或最大值)，依据此算法“爬行”就可以走遍全部管板。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.换热器管板中换热管及封口焊缝的自动爬行氦检漏系统，其特征在于：包括移动密封前端装置、PLC前端控制单元、真空检漏装置和工控机；所述的移动密封前端装置一端电性连接PLC前端控制单元；所述的移动密封前端装置另一端分别电性连接真空检漏装置和工控机；所述的移动密封前端装置包括第一电机、滑板、第一滑块、整体检测组件、第二滑块和分路检测组件；所述的第一电机水平设置，所述的第一电机的输出端连接滑板，所述的滑板上分别通过第一滑块连接整体检测组件，所述的整体检测组件一侧位于滑板上滑动设置分路检测组件，所述的分路检测组件通过第二滑块滑动设置在滑板上；所述的整体检测组件包括第二电机、第一升降气缸组、第一升降气缸连接板、第一导柱、第一推杆、第一回拉板、第一回拉杆、第一密封架和第一密封端；所述的第一滑块的下端固定设置第二电机，所述的第二电机的输出端两侧分别垂直设置第一导柱，所述的第一导柱上滑动设置第一升降气缸连接板，所述的第一升降气缸连接板下端两侧垂直固定第一升降气缸组，所述的第一升降气缸连接板一侧垂直连接第一推杆，所述的第一推杆端部固定第一回拉板，所述的第一密封架固定套设置在第一回拉板的一侧，所述的第一密封架一侧垂直设置若干第一连接柱，所述的第一连接柱端部均固定第一密封端；所述的分路检测组件包括第三电机、第二升降气缸组、第二升降气缸连接板、第二导柱、第二推杆、第二回拉板、第二回拉杆、第二密封架和第二密封端；所述的第二滑块的下端固定设置第三电机，所述的第三电机的输出端两侧分别垂直设置第二导柱，所述的第二导柱上滑动设置第二升降气缸连接板，所述的第二升降气缸连接板下端两侧垂直固定第二升降气缸组，所述的第二升降气缸连接板一侧垂直连接第二推杆，所述的第二推杆端部固定第二回拉板，所述的第二密封架固定套设置在第二回拉板的一侧，所述的第二密封架一侧垂直设置若干第二连接柱，所述的第二连接柱端部均固定第二密封端；所述的该换热器管板中换热管及封口焊缝的自动爬行氦检漏系统的操作原理如下：移动密封前端装置的两个部分通过一个滑板连接在一起，该滑板是一个特制的“直线模组”，内含由第一电机驱动的丝杆，第一滑块和第二滑块固定在该直线模组上，随着第一电机的旋转，第一滑块和第二滑块会沿着直线模组滑动；前端装置的两个部分分别“挂”在第一滑块和第二滑块上，因此前端装置的两个部分就可以随着第一电机的旋转沿着直线模组滑动，变换相对位置；与此同时，前端装置的每一部分都通过第二电机、第三电机分别与对应的第一滑块和第二滑块连接，于是，前端装置的每一部分都可以以对方为固定轴做旋转运动，也可沿着滑板向靠近或远离另一部分的方向做直线运动，从而可随意调整它们的相对位置。
2.根据权利要求1所述的换热器管板中换热管及封口焊缝的自动爬行氦检漏系统，其特征在于：所述的第一回拉板中部还垂直设置若干第一涨紧密封柱，所述的第一涨紧密封柱穿过第一密封架后延伸到换热管内壁中。
3.根据权利要求1所述的换热器管板中换热管及封口焊缝的自动爬行氦检漏系统，其特征在于：所述的第一密封架中部还对称且垂直设置第二连接柱，所述的第二连接柱端部均固定设置第一密封端，用于换热管管口的密封固定。
4.根据权利要求1所述的换热器管板中换热管及封口焊缝的自动爬行氦检漏系统，其特征在于：所述的第二回拉板中部还垂直设置若干第三涨紧密封柱，所述的第三涨紧密封柱穿过第二密封架后延伸到换热管内壁中。
5.根据权利要求1所述的换热器管板中换热管及封口焊缝的自动爬行氦检漏系统，其特征在于：所述的真空检漏装置包括真空泵和检漏仪，所述的真空泵和检漏仪分别电性连接移动密封前端装置，所述的真空泵，用于在测量过程中的抽真空；所述的检漏仪，用于真空状态过程中的漏气检测。
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