CN117470476A - 基于特气换瓶的泄露测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种基于特气换瓶的泄露测试系统及方法，方法包括：关闭钢瓶阀门并利用真空发生器将与钢瓶连接的管路抽真空；在预设时间中保持管路中的负压状态；气体压力传感器获取负压状态中管路中的最大压力波动值；PLC画面控制器确定最大压力波动值是否符合预设条件；若最大压力波动值符合预设条件，则确定管路处于密封状态；若最大压力波动值不符合预设条件，则确定管路处于泄露状态并输出第一告警信息。本申请的基于特气换瓶的泄露测试系统及方法，利用PLC画面控制器控和气体压力传感器确定管路是否密封，利用PLC画面控制器进行泄露测试流程的控制，可以实现流程大部分步骤实现自动化运行，有效降低气体对人体造成伤害。
Description
技术领域
本申请涉及泄露测试技术领域，具体涉及一种基于特气换瓶的泄露测试系统及方法。
背景技术
在目前的工业生产过程中，特气源一般是封存在特制的钢瓶中使用的，因此在钢瓶中气体使用到一定的临界值后就需要对其进行更换。由于管路长时间与特殊气体接触，存在管路被损坏的问题。
在没有对特气换瓶进行自动化控制之前，通用做法是人工检修管路，但出现问题时的修复和对管路的扩展更新难度较大。且操作时步骤较多，人工进行操作时出现失误概率比自动化控制大。
针对以上问题，本领域技术人员一直在寻求解决方法。
发明内容
本申请要解决的技术问题在于，针对上述现有技术的缺陷，提供一种基于特气换瓶的泄露测试系统及方法。
为了实现上述目的，本申请是通过如下的技术方案来实现：
本申请提供一种基于特气换瓶的泄露测试系统，包括：PLC画面控制器、汇流板、钢瓶、与所述钢瓶连接的管路、气体压力传感器、管理设备；所述汇流板至少包括电磁阀，所述管路至少包括气动阀；
所述PLC画面控制器与所述汇流板有线连接，用于控制所述电磁阀的开闭；
所述汇流板与所述管路连接，用于当所述电磁阀开启时向所述管路通入第一预设气体以开启所述气动阀；
所述气动阀用于开启时向所述管路通入第二预设气体对所述管路进行泄露测试；
所述气体压力传感器用于获取所述管路中第二预设气体的压力值和生成预设时间内的压力波动值，并根据所述压力波动值确定所述管路的密封状态并输出告警信息；
所述管理设备与所述PLC画面控制器有线连接，用于根据所述PLC画面控制器输出的信号模拟特气换瓶画面，以及接收并显示所述气体压力传感器输出的所述告警信息。
可选地，所述管路还包括真空发生器；
所述气动阀和所述真空发生器还用于控制第二预设气体在所述管路中流动以对所述管路进行吹扫。
可选地，所述管路还包括微漏阀；所述微漏阀用于特气换瓶时对所述钢瓶的接头处吹扫。
本申请还提供一种基于上述系统的管路泄露测试方法，包括：
关闭钢瓶阀门并利用真空发生器将与钢瓶连接的管路抽真空；
在预设时间中保持所述管路中的负压状态；
所述气体压力传感器获取负压状态中所述管路中的最大压力波动值；
所述PLC画面控制器确定所述最大压力波动值是否符合预设条件；
若所述最大压力波动值符合预设条件，则确定所述管路处于密封状态；
若所述最大压力波动值不符合预设条件，则确定所述管路处于泄露状态并输出第一告警信息。
可选地，所述在预设时间中保持所述管路中的负压状态之后，包括：
以预设次数利用PLC画面控制器控制向所述管路通入第二预设气体和对所述管路抽真空以对所述管路进行吹扫。
可选地，所述若所述最大压力波动值符合预设条件，则确定所述管路处于密封状态之后，包括：
利用微漏阀对所述钢瓶的接头处吹扫；
手动完成特气换瓶。
可选地，所述手动完成特气换瓶之后，所述方法还包括：
利用所述PLC画面控制器控制向所述管路通入预设体积的第二预设气体；
在预设时间中保持所述管路中的正压状态；
所述气体压力传感器获取正压状态中所述管路中的最大压力波动值；
所述PLC画面控制器确定所述最大压力波动值是否符合预设条件；
若所述最大压力波动值符合预设条件，则确定所述管路处于密封状态；
若所述最大压力波动值不符合预设条件，则确定所述管路处于泄露状态并输出第二告警信息。
可选地，所述利用所述PLC画面控制器控制向所述管路通入预设体积的第二预设气体之前，包括：
以预设次数重复向所述管路通入第二预设气体和对所述管路抽真空以对所述管路进行换瓶后的首次吹扫。
可选地，若所述最大压力波动值符合预设条件，则确定所述管路处于密封状态之后，包括：
以预设次数重复向所述管路通入第二预设气体和对所述管路抽真空以对所述管路进行换瓶后的二次吹扫。
可选地，所述方法还包括：
利用管理设备模拟特气换瓶画面并显示所述PLC画面控制器输出的所述管路的告警信息。
本申请的基于特气换瓶的泄露测试系统及方法，利用PLC画面控制器控和气体压力传感器确定管路是否密封，利用PLC画面控制器进行泄露测试流程的控制，可以实现流程大部分步骤实现自动化运行，有效降低气体对人体造成伤害。
为让本申请的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本申请。
图1是本申请一实施例提供的特气供应系统的结构示意图；
图2是本申请一实施例提供的泄露测试系统的结构框图；
图3是本申请一实施例提供的泄露测试方法的流程示意图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在特殊气体相关的工艺流程中，对于特殊气体的纯度有着极高要求，一是特气中含有杂质会导致工艺达不到标准要求的精度，二是杂质的混入发生化学反应容易导致安全事故。因此在特殊气体的供应过程中，需要保证特殊气体供应管路的密封性，确保供应气体的纯度，同时要求对特殊气体流量的精确控制。在目前的工业生产过程中，特气源一般是封存在特制的钢瓶中使用的，因此在钢瓶中气体使用到一定的临界值后就需要对其进行更换。由于换瓶时需要将钢瓶重新连接至管路中，因此在每次换瓶时进行对钢瓶接头和管路重新进行泄漏测试是十分必要的步骤。
图1是本申请一实施例提供的特气供应系统的结构示意图，请参阅图1，本申请提供一种特气供应系统，特气供应系统实际上是双钢瓶供应模式，包括钢瓶L与钢瓶R，即两侧的钢瓶互相作为另一侧的备瓶，当一侧钢瓶特气使用完毕，会自动切换至另一侧进行供应。
对应地，每一个钢瓶均具有与钢瓶连接的相同结构的管路，双钢瓶的管路连通，并通过同一真空发生器VG对管路进行吹扫和抽真空的动作。
图2是本申请一实施例提供的泄露测试系统的结构框图，请参阅图2，本申请提供一种基于特气换瓶的泄露测试系统，包括：PLC画面控制器10、汇流板20、钢瓶30、与钢瓶30连接的管路40、气体压力传感器50、管理设备60；汇流板20至少包括电磁阀(图中未示出)，管路40至少包括气动阀。
PLC画面控制器10与汇流板20有线连接，汇流板20与管路40连接，PLC画面控制器10与气体压力传感器50有线连接。
PLC画面控制器10用于控制电磁阀的开闭。PLC(Programmable LogicController)，即可编程逻辑控制器，一种具有微处理器的数字电子设备，用于自动化控制的数字逻辑控制器，可以将控制指令随时加载存储器内存储与运行。
PLC是一种专为在工业环境应用而设计的数字运算操作的电子系统。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程逻辑控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
汇流板20与管路40连接，用于当电磁阀开启时向管路40通入第一预设气体以开启气动阀。
气动阀用于开启时向管路40通入第二预设气体对管路40进行泄露测试。
在本申请的实施例中，第一预设气体为普通氮气(即general N2，简称为GN2，其在特气换瓶各个环节中使用量大，一般厂家都会有专门管路对其进行供应。GN2通入设备后，经过汇流板20细分至各个气动阀(包括真空发生器)，PLC画面控制器10再通过控制汇流板20上各管路电磁阀的开闭，进而实现控制气动阀的开闭。第二预设气体为净化后的高纯度氮气(即Purified N2，简称为PN2)，一般用于管路吹扫，在本申请中还用于泄露测试。
气体压力传感器50用于获取管路40中的第二预设气体的压力值压力值和生成预设时间内的压力波动值，并根据气体压力值和压力波动值确定管路40的密封状态并输出告警信息；
管理设备60与PLC画面控制器10有线连接，用于根据PLC画面控制器10输出的信号模拟特气换瓶画面，以及接收并显示气体压力传感器50输出的告警信息。
可选地，管路40还包括真空发生器；
气动阀和真空发生器还用于控制第二预设气体在管路40中流动以对管路40进行吹扫。
电磁阀是一种通过电信号控制开关的阀件，主要由PLC画面控制器30控制，具体用于控制氮气管路。
气动阀是一种通过气压控制开关的阀件，在工业生产中一般使用氮气进行控制。
真空发生器是一种特殊的阀件，根据文丘里效应制作，通过通入较高压力且高速流动的氮气形成真空状态，可以人为制造负压，通过它可以更灵活控制管路中的压力和气体排放。
可选地，管路40还包括微漏阀；微漏阀用于特气换瓶时对钢瓶30的接头处吹扫。
微漏阀是一种特殊的阀件，在关闭状态时仍有微量气体能够通过阀件到达阀件后端管路。
图3是本申请一实施例提供的泄露测试方法的流程示意图，请同时参阅图1与图3，本申请还提供一种基于上述系统的管路泄露测试方法，包括：
S1：关闭钢瓶阀门并利用真空发生器将与钢瓶连接的管路抽真空。具体地，全部阀门关闭状态下，打开手动阀门MVV与真空发生器VG。
更换钢瓶前，锁紧需要换下的钢瓶阀后，通过真空发生器将管路内抽至真空状态，并进行负压保压，保证管路的密闭。
抽真空后将对管路进行吹扫以排除可能对泄露测试有一定影响的气体。
S2：在预设时间中保持管路中的负压状态。
应当理解，保压即通过对管路中的气体压力值标定一个标准值，观察其在一定的时间长度内的稳定性，由此确保设备气体管路的密封性(一般为真空，即标定压力为负值，也称为负压保压)，并模拟特殊气体供应时压力稳定性(标定值为特殊气体正常供应时使用的气体压力，也称为正压保压)。
当气体压力传感器PT3读值降低至设定数值(默认为-15Psi)，打开气动阀LPVR、气动阀HPVR；管路中气体由于负压被抽至真空发生器VG，气体压力传感器PT1R与气体压力传感器PT2R读值降低至设定数值(默认为-15Psi)，关闭气动阀LPVR、气动阀HPVR与真空发生器VG。
保持管路负压状态一段预设时间(例如6小时-12小时)，在此时间段内存在多个压力波动，当最大的压力波动至超过2Psi，可认为管路密封性不足，存在泄露情况。
S3：气体压力传感器获取负压状态中管路中的最大压力波动值。
S4：PLC画面控制器确定最大压力波动值是否符合预设条件。
S5：若最大压力波动值符合预设条件，则确定管路处于密封状态。
S6：若最大压力波动值不符合预设条件，则确定管路处于泄露状态并输出第一告警信息。
可选地，在预设时间中保持管路中的负压状态之后，包括：
以预设次数利用PLC画面控制器控制向管路通入第二预设气体和对管路抽真空以对管路进行吹扫。
可选地，若最大压力波动值符合预设条件，则确定管路处于密封状态之后，包括：
利用微漏阀对钢瓶的接头处吹扫；
手动完成特气换瓶。
可选地，手动完成特气换瓶之后，还包括：
A、利用PLC画面控制器控制向管路通入预设体积的第二预设气体。
B、在预设时间中保持管路中的正压状态。
C、气体压力传感器获取正压状态中管路中的最大压力波动值。
换瓶完成后，打开气动阀PGIR、气动阀HPIR，并根据特气供应系统所需供应特殊气体的正常压力，打开微漏阀PGBVR(低压)或气动阀HPAR(高压)向管路中通入高纯氮气，当气压传感器PT1R与气压传感器PT2R均达到设定压力值(依据设备中供应特殊气体正常压力而定)，关闭微漏阀PGBVR(或气动阀HPAR)，气动阀PGIR与气动阀HPIR。
保持管路正压状态一段预设时间(例如6小时-12小时)，在此时间段内当压力波动超过设定压力的5％，可认为管路密封性不足存在泄露情况。
正压保压完成后，打开气动阀LPVR、气动阀HPVR、真空发生器VG，将管路再次抽空。
D、PLC画面控制器确定最大压力波动值是否符合预设条件。
E、若最大压力波动值符合预设条件，则确定管路处于密封状态。
F、若最大压力波动值不符合预设条件，则确定管路处于泄露状态并输出第二告警信息。
一实施例中，在A、利用PLC画面控制器控制向管路通入预设体积的第二预设气体之前，包括：
以预设次数重复向管路通入第二预设气体和对管路抽真空以对管路进行换瓶后的首次吹扫。具体地，打开微漏阀PGBVR、气动阀PGIR、气动阀HPIR，利用PLC画面控制器控制向管路中通入高纯氮气，当气压传感器PT1R与气压传感器PT2R达到设定压力值(默认为60-80Psi)，关闭微漏阀PGBVR、气动阀PGIR、气动阀HPIR。此举可有效减小遗留危害气体的浓度，稀释危害气体，进一步弱化危害气体与特殊气体的化学反应。
打开气动阀LPVR、气动阀HPVR、真空发生器VG，将管路中氮气与遗留危害气体抽出，当气体压力传感器PT1R，气体压力传感器PT2R读值降低至设定数值(默认为-15Psi)，关闭气动阀LPVR、气动阀HPVR与真空发生器VG，以避免外部环境的驳杂气体进入管路。
可以进行的是，重复上述的操作一定次数(例如30次)，进行多次管路吹扫。
一实施例中，E、若最大压力波动值符合预设条件，则确定管路处于密封状态之后，包括：
以预设次数重复向管路通入第二预设气体和对管路抽真空以对管路进行换瓶后的二次吹扫。二次吹扫流程如首次吹扫流程，在此不做赘述。
二次吹扫完成后，可以确定泄露测试成功完成，用于测试的特气供应系统具有良好的密封性，可投入使用。
应当理解，若接收到气压传感器输出的第一告警信息和第二告警信息，则可以确定，用于测试的特气供应系统存在泄露情况，密封性差，亟待返修。
可选地，方法还包括：
利用管理设备模拟特气换瓶画面并显示PLC画面控制器输出的管路的告警信息。
本申请的基于特气换瓶的泄露测试系统及方法，利用PLC画面控制器控和气体压力传感器确定管路是否密封，利用PLC画面控制器进行泄露测试流程的控制，可以实现流程大部分步骤实现自动化运行，有效降低气体对人体造成伤害。
显然，以上显示和描述了本申请的基本原理和主要特征和本申请的优点。本行业的技术人员应该了解，本申请不受上述实施例的限制，实施例和说明书中描述的只是说明本申请的原理，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于特气换瓶的泄露测试系统，其特征在于，包括：PLC画面控制器、汇流板、钢瓶、与所述钢瓶连接的管路、气体压力传感器、管理设备；所述汇流板至少包括电磁阀，所述管路至少包括气动阀；
所述PLC画面控制器与所述汇流板有线连接，用于控制所述电磁阀的开闭；
所述汇流板与所述管路连接，用于当所述电磁阀开启时向所述管路通入第一预设气体以开启所述气动阀；
所述气动阀用于开启时向所述管路通入第二预设气体对所述管路进行泄露测试；
所述气体压力传感器用于获取所述管路中第二预设气体的压力值和生成预设时间内的压力波动值，并根据所述压力波动值确定所述管路的密封状态并输出告警信息；
所述管理设备与所述PLC画面控制器有线连接，用于根据所述PLC画面控制器输出的信号模拟特气换瓶画面，以及接收并显示所述气体压力传感器输出的所述告警信息。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述管路还包括真空发生器；
所述气动阀和所述真空发生器还用于控制第二预设气体在所述管路中流动以对所述管路进行吹扫。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述管路还包括微漏阀；所述微漏阀用于特气换瓶时对所述钢瓶的接头处吹扫。
4.一种基于权利要求1-3中任一项所述系统的管路泄露测试方法，其特征在于，包括：
关闭钢瓶阀门并利用真空发生器将与钢瓶连接的管路抽真空；
在预设时间中保持所述管路中的负压状态；
气体压力传感器获取负压状态中所述管路中的最大压力波动值；
PLC画面控制器确定所述最大压力波动值是否符合预设条件；
若所述最大压力波动值符合预设条件，则确定所述管路处于密封状态；
若所述最大压力波动值不符合预设条件，则确定所述管路处于泄露状态并输出第一告警信息。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在预设时间中保持所述管路中的负压状态之后，包括：
以预设次数利用PLC画面控制器控制向所述管路通入第二预设气体和对所述管路抽真空以对所述管路进行吹扫。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述若所述最大压力波动值符合预设条件，则确定所述管路处于密封状态之后，包括：
利用微漏阀对所述钢瓶的接头处吹扫；
手动完成特气换瓶。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述手动完成特气换瓶之后，所述方法还包括：
利用所述PLC画面控制器控制向所述管路通入预设体积的第二预设气体；
在预设时间中保持所述管路中的正压状态；
所述气体压力传感器获取正压状态中所述管路中的最大压力波动值；
所述PLC画面控制器确定所述最大压力波动值是否符合预设条件；
若所述最大压力波动值符合预设条件，则确定所述管路处于密封状态；
若所述最大压力波动值不符合预设条件，则确定所述管路处于泄露状态并输出第二告警信息。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述利用所述PLC画面控制器控制向所述管路通入预设体积的第二预设气体之前，包括：
以预设次数重复向所述管路通入第二预设气体和对所述管路抽真空以对所述管路进行换瓶后的首次吹扫。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，若所述最大压力波动值符合预设条件，则确定所述管路处于密封状态之后，包括：
以预设次数重复向所述管路通入第二预设气体和对所述管路抽真空以对所述管路进行换瓶后的二次吹扫。
10.如权利要求4-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
利用管理设备模拟特气换瓶画面并显示所述PLC画面控制器输出的所述管路的告警信息。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |