摘要：指出了氯質(zhì)譜檢漏儀在溴化鋰制冷行業(yè)中應(yīng)用的重要性。進(jìn)一步介紹了氦質(zhì)譜檢漏儀的基本原理，結(jié)構(gòu)，以及對(duì)溴化鋰制冷機(jī)組進(jìn)行氨質(zhì)譜檢漏時(shí)的檢漏程序、檢漏方法和注意事項(xiàng)..
溴化鋰吸收式制冷機(jī)是以熱能為動(dòng)力，以水溴化鋰水溶液為工質(zhì)對(duì)的低耗電、低噪音的環(huán)保型制冷機(jī)。它是利用水在真空狀態(tài)下較低溫度便蒸發(fā)的原理（絕對(duì)壓力6mmHg,水在4℃蒸發(fā)）取冷水的。在我國(guó)自20世紀(jì)60年代開(kāi)始研制化鋰吸收式制冷機(jī)，但發(fā)展較慢，直到90年代初進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的溴化鋰吸收式制冷技術(shù)以后，溴化制冷技術(shù)得到了高速發(fā)展。制冷機(jī)品種除蒸汽型燃油型外，發(fā)展了高低溫水型、高溫水大溫差型、溫水同時(shí)供給型等，廣泛應(yīng)用于樓宇、制造行業(yè)制冷、采暖系統(tǒng)，并返銷(xiāo)日本等擁有先進(jìn)溴化鋰收式制冷技術(shù)國(guó)家。
溴化鋰吸收式制冷機(jī)對(duì)機(jī)體內(nèi)部的氣密性求極高。如果機(jī)器內(nèi)部有微量的不凝性氣體（N2、H2)將會(huì)對(duì)機(jī)器性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。不凝性體的增加，會(huì)導(dǎo)致溴化鋰吸收式制冷機(jī)出現(xiàn)嚴(yán)重的制冷量衰減。試驗(yàn)證明，當(dāng)機(jī)器內(nèi)部的不凝性氣占水蒸汽和不凝性氣體總量的9.5%時(shí)，機(jī)器的冷量?jī)H為額定制冷量的50%。同時(shí)，因不凝性與體O2、H2的增加，溴化鋰溶液還會(huì)對(duì)金屬材料產(chǎn)生巨大腐蝕，腐蝕產(chǎn)生的鐵銹、銅銹等脫落后隨溶液循環(huán)極易造成噴嘴和屏蔽泵過(guò)濾器的堵塞，妨礙機(jī)器的正常運(yùn)行。
因此，提高機(jī)組的密封性，防止空氣漏入機(jī)組，保證機(jī)組的良好真空狀態(tài)，是保證機(jī)組性能的基本條件。日本JISB8622標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，溴冷機(jī)的氣密性泄漏率必須在2.03Pa.ml/s（2×l05atm.cc/s）以下。
目前，隨真空檢漏技術(shù)的發(fā)展，特別是氨質(zhì)譜檢漏技術(shù)的發(fā)展及其在吸收式制冷技術(shù)上的廣泛應(yīng)用，從制造和檢驗(yàn)上確保了吸收式制冷機(jī)機(jī)組的高真空。
1、質(zhì)譜儀與檢漏技術(shù)
由于真空殘余氣體分析的質(zhì)譜計(jì)都可用于檢漏（其示漏物質(zhì)可用氫、氦、氬等），但檢漏靈敏度各不相同，見(jiàn)表1。自20世紀(jì)40年代把質(zhì)譜儀用于檢漏之后，檢漏技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展。
質(zhì)譜檢漏儀是專(zhuān)門(mén)用來(lái)檢漏的質(zhì)譜計(jì)，其靈敏度高、性能穩(wěn)定。特別是以氨氣做示漏氣體的質(zhì)譜檢漏儀具有無(wú)毒性、無(wú)可燃爆炸性，是真空檢漏中靈敏度最高、使用最廣泛的一種檢漏儀器。
2、氯質(zhì)譜檢漏儀
2.1氦質(zhì)譜檢漏儀的工作原理
氦質(zhì)譜檢漏儀由離子源、分析器、接受器、真空系統(tǒng)、電子線路及其他電氣部分組成。
目前的氦質(zhì)譜檢漏儀基本上都是磁偏轉(zhuǎn)型的。
下面以日本萊寶公司造 ULTRATEST UL~200型氦質(zhì)譜檢漏儀為例加以說(shuō)明磁偏轉(zhuǎn)型質(zhì)譜室工作原理(原理見(jiàn)圖1)。
質(zhì)譜室內(nèi)的中性氣體粒子被電離成離子,在電場(chǎng)作用下離子聚焦成束,帶正電荷的離子被加速引出離子源由縫隙進(jìn)入磁場(chǎng),在均勻磁場(chǎng)作用下,具有一定速度的離子束將按照?qǐng)A弧軌道運(yùn)動(dòng),其行程半徑取決于離子的荷質(zhì)比。只有氦離子可以滿足分離條件到達(dá)收集極,其他離子則以不同的偏轉(zhuǎn)半徑被分開(kāi)。收集的離子量成為電景,由靜電放大器測(cè)量。其行程半徑可按下式計(jì)算
式中R——偏轉(zhuǎn)半徑(cm);
H—磁場(chǎng)強(qiáng)度(A/m);
M——有效質(zhì)量,即離子質(zhì)量與電荷數(shù)之比；
U——加速電壓(V)；
2.2氦質(zhì)譜檢漏儀主要參數(shù)
2.2.1靈敏度
儀器的靈敏度用最小可檢漏率Qm表示，即儀器在最佳工作條件下，以一個(gè)大氣壓的純氨為示漏氣體，進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢漏時(shí)所能檢出的最小漏孔的漏率。所謂“最佳工作條件”系指被檢件出氣很少，且沒(méi)有較大漏孔，同時(shí)儀器本身的參數(shù)是調(diào)整到最佳狀態(tài)等條件。所謂“動(dòng)態(tài)檢漏”系指檢漏時(shí)不用累積法，檢漏儀本身的真空系統(tǒng)仍在正常抽氣，儀器反應(yīng)時(shí)間不大于3s等情況。
氨質(zhì)譜檢漏儀是一種對(duì)氦分壓變化有反應(yīng)的儀器。為了表明這種特性，以便于在實(shí)際使用時(shí)能方便地估計(jì)檢漏效果，最好給出儀器的最小可檢濃度Ymin， 即濃度靈敏度。
檢漏儀的濃度靈敏度Y，就是在氦質(zhì)譜室處于工作壓力下，使用該儀器所能檢示的大氣中的最小氦濃度的變化。
2.2.2反應(yīng)時(shí)間、清除時(shí)間
反映時(shí)間與清除時(shí)間表明了檢漏儀的動(dòng)態(tài)特性，一般規(guī)定氦質(zhì)譜檢漏儀的反應(yīng)時(shí)間與清除時(shí)間不得大于3s。
2.2.3工作真空與極限
真空檢漏時(shí)，被檢件除了可能漏氣外，不可避免還會(huì)出氣，如果不加輔助真空系統(tǒng)的話，被檢的漏氣與虛漏的總氣流量Qo+>Q就全部通過(guò)檢漏儀系統(tǒng)。為了保證儀器的正常工作，應(yīng)滿足這樣的條件，即：
式中Qo-被檢件的漏氣量；
Q-被檢件的虛漏氣量；
s-節(jié)流閥抽速；
Pp-工作真空；
P-極限真空。
由此可見(jiàn)，工作壓力p。越高，節(jié)流閥處抽速s，越大，檢漏儀越能適應(yīng)在惡劣條件下進(jìn)行檢漏，這對(duì)于大型溴化鋰吸收式制冷機(jī)顯得尤為重要。
3、逆流式氨質(zhì)譜檢漏儀
ULTRATEST UL-200是工作于逆流原理的檢漏儀，即試驗(yàn)氣體氦逆向渦流分子泵的氣流擴(kuò)散進(jìn)入上游的質(zhì)譜室中，而重的氣體主要是水蒸汽不能通過(guò)，從而不再需要液氨冷卻。且減少了被檢件中的污物對(duì)質(zhì)譜室的污染。主要由前級(jí)真空泵、流分子泵、質(zhì)譜室、離子源、分離系統(tǒng)、離子收集器靜電放大器、控制電子線路及電腦操作系統(tǒng)組成(圖2)。
UL-200型質(zhì)譜室（7)只能在高真空條件工作，要求壓強(qiáng)必須始終低于0.1Pa,由渦輪分子泵（6)和旋片真空泵（16)抽空，除了試件抽空外，因泵間的閥門(mén)（3)始終保持開(kāi)啟狀態(tài)，以確保質(zhì)譜室的真空。兩泵間的壓強(qiáng)P,由皮氏真空計(jì)（4)澳量；一般保持在100~0.1Pa,不超過(guò)200Pa,否貝分子泵將不能維持質(zhì)譜室要求的真空。
UL-200的靈敏度最高可達(dá)10-9Pa·L/s。
4、溴化鋰制冷機(jī)的氯質(zhì)譜檢測(cè)程序
4.1氦氣氣密性檢驗(yàn)
由于氦質(zhì)譜檢漏儀僅適用于微小泄漏,所以在氦檢前必須進(jìn)行氦氣內(nèi)壓氣密性檢查。機(jī)組內(nèi)充入氦氣0.1MPa(表壓),外部用肥皂液檢漏,目測(cè)無(wú)泄露后進(jìn)行氦檢。
4.2噴吹法檢漏
氦氣氣密性檢驗(yàn)合格后,機(jī)組進(jìn)行噴吹檢漏。
將檢漏儀設(shè)置在真空檢漏模式連接機(jī)組與檢漏儀啟動(dòng)檢漏儀對(duì)機(jī)組抽真空,達(dá)到足夠低的人口壓強(qiáng)(5Pa以下)后對(duì)機(jī)組的可能泄露點(diǎn)噴吹氦氣檢漏,通過(guò)檢漏儀的指示曲線變化判斷是否有泄露點(diǎn)。
令噴吹間隔時(shí)間為△t，示漏氣體氦氣濃度為y，當(dāng)檢漏儀接在前級(jí)一側(cè)，且t2>>t1，檢漏靈敏度為：
當(dāng)檢漏儀接在高真空一側(cè)時(shí)，檢漏靈敏度為：
式中qmi—檢漏靈敏度；
Qm—最小可檢漏率；
S-—前級(jí)泵對(duì)氨氣的抽氣速度；
S，-―次級(jí)泵對(duì)氣的抽氣速度；
S—檢漏儀支路對(duì)氦氣的抽氣速度；
t—―檢漏儀低真空部分的時(shí)間常數(shù)；
r2——檢漏儀高真空部分的時(shí)間常數(shù)。
由此可見(jiàn)，其他條件相同時(shí)，Y越大，△t越長(zhǎng)，檢漏靈敏度越高。
噴吹時(shí)間要適宜，△t太短，靈敏度太低，△t太長(zhǎng)， 則檢漏速度太慢。根據(jù)要求的靈敏度4min， 可確定噴吹時(shí)間△t。
此式在Qmin(N2+N4)<YqmmN4時(shí)成立。
噴吹直徑D與噴嘴移動(dòng)速度u和A的關(guān)系是：
D=0.1u△t
噴吹檢漏應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：
(1)前面給出的檢漏靈敏度是在理想條件下得到的，實(shí)際檢漏靈敏度可能比計(jì)算值低得多。其原因之一是由于噴嘴所噴出的氨氣流是散開(kāi)的，并摻有一定的空氣，使氨氣濃度降低；原因之二是噴嘴噴出的氨氣流方向不可能完全對(duì)準(zhǔn)漏孔的方向。
此外在凹陷處存在的空氣會(huì)使進(jìn)入漏孔的氨氣濃度降低；
(2)檢漏次序：從被檢機(jī)組上方至下方、由靠近檢漏儀處向遠(yuǎn)離檢漏儀處逐步噴吹；
(3)粗檢時(shí)用大口徑噴嘴使氨氣流覆蓋面積大些，找出漏孔區(qū)域后，改用小噴嘴查找漏孔準(zhǔn)確位置；
(4)檢出大漏孔后要經(jīng)修補(bǔ)后再去找小漏孔；
(5)當(dāng)存在兩個(gè)相鄰的可疑漏孔時(shí)，應(yīng)先把一個(gè)蓋住，再用細(xì)噴嘴噴吹另一個(gè)；
(6)當(dāng)噴吹某點(diǎn)時(shí)，如果檢漏儀器指示有變化，但其上升速度很慢且指示值很不一致，這表明臨近的其他地方有較大漏孔；
(7)檢示出漏孔后，還應(yīng)再作幾次復(fù)檢；
(8)檢測(cè)場(chǎng)地應(yīng)有良好通風(fēng)，但不影響噴出氦氣的氣流方向。
4.3氨罩法檢漏
4.3.1使用噴吹法對(duì)機(jī)組的可能泄漏點(diǎn)進(jìn)行檢漏，僅僅是用來(lái)檢測(cè)和確定泄露點(diǎn)位置的一種方法。由于機(jī)組的焊接接頭和閥門(mén)、泵等可能的泄露點(diǎn)較多，分布范圍大，噴吹出的氦氣無(wú)法覆蓋所有可能的泄露點(diǎn)，所以無(wú)法保證整個(gè)機(jī)組的真空度。
因此在噴吹檢驗(yàn)基本合格后，使用氦罩罩住機(jī)組，從氨罩底部充人氦氣(利用氦氣比空氣輕的特點(diǎn)，把空氣排除)，進(jìn)行氦罩法檢漏(圖3)。檢漏前需要使用氧氣濃度測(cè)量?jī)x檢測(cè)溴罩內(nèi)氧氣濃度，然后換算出氦氣濃度(表2)，溴氣濃度以5~20%為宜。
4.3.2氨質(zhì)譜檢漏儀靈敏度的校準(zhǔn)
當(dāng)使用檢漏儀時(shí)一般需要對(duì)檢漏儀的靈敏度qmin 進(jìn)行校準(zhǔn)：
qmin=R2X-S12式中qmin——檢漏靈敏度；
n——溫度修正系數(shù)（圖4);
StL——24℃時(shí)標(biāo)準(zhǔn)漏孔的泄露率；
R2—標(biāo)準(zhǔn)漏孔閥開(kāi)啟后量程表上的指示值；
Bg—標(biāo)準(zhǔn)漏孔閥閉和后量程表上的指示值。
4.3.3機(jī)組泄露率La計(jì)算La=qmin×(L-Bg)XF 式中L——氨罩充入氨氣60分鐘后，量程表上的指示值；
Bg——蓋上氨罩且未充入溴氣時(shí)量程表上的初始指示值；
F——氨氣濃度變化修正系數(shù)。氨質(zhì)譜檢漏儀工作60分鐘后，測(cè)量溴罩內(nèi)的氧氣濃度，根據(jù)測(cè)量得到的氧氣濃度換算氨氣濃度。
5、注意事項(xiàng)
對(duì)溴化鋰吸收式制冷機(jī)進(jìn)行溴質(zhì)譜真空檢漏時(shí)，并不是高靈敏度的檢漏儀和檢漏方法，在任何時(shí)候都能達(dá)到最好的效果,即達(dá)到高的檢漏靈敏度。靈敏度的增加與設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)難易程度的關(guān)系見(jiàn)曲線（圖5）。陰影區(qū)為最佳工作區(qū)，超過(guò)這個(gè)區(qū)域，不論提高或降低靈敏度都會(huì)使設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)容易程度急劇下降。比如，提高靈敏度會(huì)使反應(yīng)時(shí)間和清除時(shí)間延長(zhǎng)，降低檢漏速度，增加運(yùn)行成本。
6 、結(jié)束語(yǔ)
氨質(zhì)譜檢漏儀在溴化鋰吸收式制冷行業(yè)廣泛應(yīng)用以后，使制冷機(jī)的質(zhì)量得到了較大的提高，保證了溴化鋰制冷機(jī)15年以上的使用壽命。近幾年，高質(zhì)量的溴質(zhì)譜檢漏儀，特別是全電腦控制式氨質(zhì)譜檢漏儀開(kāi)始廣泛使用，可通過(guò)氧質(zhì)譜檢漏儀電腦自動(dòng)校準(zhǔn)檢驗(yàn)靈敏度，免除了人工校準(zhǔn)可能帶來(lái)的誤差。極大的提高了對(duì)溴化鋰制冷機(jī)檢漏的準(zhǔn)確性和檢漏效率。
安徽諾益NHJ系列氦質(zhì)譜檢漏儀**度高，響應(yīng)速度快，安全性高，適應(yīng)度廣，小巧便攜，方便移動(dòng)，無(wú)論是在漏點(diǎn)定位還是在泄漏測(cè)試應(yīng)用，都具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)！
