高效換熱管壓差干檢系統(tǒng)研制

蔣 強

（珠海格力電器股份有限公司 珠海 519070）

引言

高效換熱管為商用空調(diào)的主要換熱零部件，在整個換熱系統(tǒng)里起著承壓、換熱及不同介質(zhì)間的隔離作用。在生產(chǎn)過程的試壓時，若不能很好的檢測出泄漏管，使用時，便會出現(xiàn)高效換熱管泄漏風(fēng)險，造成冷媒和冷卻液相互滲入，從而造成換熱不足、換熱系統(tǒng)崩潰及損壞壓縮機等質(zhì)量問題[1]，使顧客滿意度下降。

目前，高效換熱管的試壓主要為人工水檢，在生產(chǎn)過程中，人工將高效換熱管浸入水中，靠肉眼觀察液面氣泡情況來判斷是否泄漏。人工水檢是重復(fù)、繁復(fù)的體力勞動，易造成視覺疲勞，出現(xiàn)誤判；此外，微泄露孔形成的氣泡不明顯，肉眼無法察覺，從而造成漏判，使泄漏管進入裝配工序，從而造成泄漏的質(zhì)量隱患。

采用壓差干檢系統(tǒng)可實現(xiàn)全自動化試壓檢測，很好的將員工從重復(fù)、復(fù)雜的勞作中解放出來。此外，本系統(tǒng)檢測精度可達(dá)到0.05 mm，解決微泄露孔無法檢測的難題。整個系統(tǒng)實現(xiàn)提升檢測效率的同時，很好的避免了泄漏管進入下工序的質(zhì)量隱患。

1 行業(yè)現(xiàn)狀

目前行業(yè)在高效換熱管的生產(chǎn)過程中，試壓主要是通過人工水檢完成的。首先人工將高效換熱管排布至夾具上夾緊，密封充氣后隨夾具一起浸入液體內(nèi)。然后通過肉眼觀察液面的氣泡情況，從而判定是否泄漏。整個試壓過程是一個重復(fù)、繁雜且考驗員工細(xì)心度的過程，很容易造成誤判、漏判，從而造成泄漏的質(zhì)量隱患。因此，減輕員工勞作強度、提升高效換熱管試壓過程的檢測精度、降低試壓過程的誤判、漏判率，勢在必行。

在高效換熱管的整個試壓過程中，其最主要的特點在于單支試壓；而難點在于試壓過程的密封及泄露判定。因此，壓差干檢系統(tǒng)研制涉及如何實現(xiàn)高效換熱管的單支自動上下料、試壓過程的管口如何密封及泄露判定標(biāo)準(zhǔn)等問題。因此，整個壓差干檢系統(tǒng)的研制包含了整體的軟硬件設(shè)計及工藝設(shè)計兩大部分。

2 壓差干檢系統(tǒng)硬件設(shè)計

壓差干檢系統(tǒng)的主要組成如圖1。整個系統(tǒng)主要由上料機構(gòu)1、滑軌2、夾緊機構(gòu)3、密封機構(gòu)4、干檢儀5、輸送系統(tǒng)6組成。

圖1 壓差干檢系統(tǒng)主要集成

上料機構(gòu)1可實現(xiàn)高效換熱管的單支自動上料。

夾緊機構(gòu)3和密封機構(gòu)4的位置可根據(jù)所試壓高效換熱管的長度在滑軌2上移動調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)不同長度高效換熱管的切換檢測。

密封機構(gòu)4上的密封接頭可根據(jù)檢測不同的高效換熱管管徑更換不同的規(guī)格。

干檢儀5可實現(xiàn)管內(nèi)氣壓的監(jiān)控并判定是否泄漏。

整個系統(tǒng)采用PLC控制柜聯(lián)動控制實現(xiàn)全自動化試壓[2]。其工作邏輯關(guān)系為：首先上料架1將高效換熱管單支上料至輸送系統(tǒng)6的輸送鏈上，輸送系統(tǒng)6將高效換熱管單支輸送前進至試壓位置，夾緊機構(gòu)3將高效換熱管夾緊后，密封機構(gòu)4啟動密封高效換熱管兩端管口，此時，設(shè)備開始對管內(nèi)充壓，干檢儀5啟動監(jiān)控管內(nèi)氣壓變化，從而判定是否泄漏，試壓完成后，各個機構(gòu)依次打開，輸送系統(tǒng)6繼續(xù)前進完成高效換熱管的下料。重復(fù)以上動作，從而實現(xiàn)連續(xù)試壓。

2.1 上料機構(gòu)的設(shè)計

上料機構(gòu)1的主要組成如圖2，其主要作用為實現(xiàn)干檢試壓過程高效換熱管的單支自動上料。整個上料機構(gòu)1主要由頂料氣缸1a、限料氣缸1b、頂升氣缸1c、上料架1d、預(yù)上料區(qū)1e、待試壓區(qū)1f、限料擋板1g、上料擋板1h組成。

圖2 上料機構(gòu)的主要構(gòu)成

限料氣缸1b位置及行程可根據(jù)所試壓高效換熱管的外徑規(guī)格進行調(diào)整，使預(yù)上料區(qū)1e剛好可以容納1支高效換熱管，從而實現(xiàn)加工過程高效換熱管的單支預(yù)上料。

限料擋板1g在高度方向位置可調(diào)，其作用為使高效換熱管在待試壓區(qū)1f內(nèi)單支有序排列，避免疊料造成頂升氣缸1a無法完成單支頂升上料。

上料擋板1h可根據(jù)高效換熱管的管徑調(diào)整位置，其作用為在頂升氣缸1a頂升高效換熱管后，限制高效換熱管位置，使其有效的落到輸送系統(tǒng)6的輸送鏈上。

上料機構(gòu)1的工作邏輯關(guān)系為：

人工將高效換熱管批量放到上料架1d上后，頂升氣缸1c開始頂升上料架1d，當(dāng)上料架1d到達(dá)與預(yù)上料區(qū)1e相同高度時，高效換熱管單支落入預(yù)上料區(qū)1e處，此時，頂升氣缸1c行程收縮帶動上料架1d及其上面的高效換熱管下落回到原始位置。同時，限料氣缸1h行程收縮放行預(yù)上料區(qū)1e內(nèi)的單支高效換熱管，高效換熱管沿斜面下滑進入到待試壓區(qū)1f內(nèi)，由于限料擋板1g的存在，高效換熱管在待試壓區(qū)1f內(nèi)有序排列。

最后，頂料氣缸1a單支頂起高效換熱管落入到輸送系統(tǒng)6的輸送鏈上，輸送系統(tǒng)6步進單支距離實現(xiàn)高效換熱管的單支輸送前進。重復(fù)以上動作，從而實現(xiàn)高效換熱管的單支連續(xù)上料。

2.2 夾緊機構(gòu)設(shè)計

夾緊機構(gòu)主要組成如圖3。其主要作用為在試壓過程中夾緊高效換熱管，保證密封時的穩(wěn)定性。

圖3 夾緊機構(gòu)主要組成

夾緊機構(gòu)3主要由上夾緊氣缸3a、導(dǎo)桿3b、上夾緊塊3c、下夾緊塊3d、導(dǎo)桿3e、下夾緊氣缸3f組成。

導(dǎo)桿3e上有限位，其作用為限制下夾緊氣缸的行程，使下夾緊塊3d每次升起的高度一定，下夾緊塊3d上升的高度剛好可以托住高效換熱管。

試壓過程中，當(dāng)高效換熱管到達(dá)試壓位置時，上、下夾緊氣缸3a與3f分別推動上、下夾緊塊3c與3d，從而實現(xiàn)高效換熱管的夾緊。

2.3 密封機構(gòu)設(shè)計

密封機構(gòu)4 的主要組成如圖5，其作用為試壓時密封高效換熱管的兩端管口。整個機構(gòu)主要由導(dǎo)桿4a、密封氣缸4b、密封接頭4c組成。

圖5 密封機構(gòu)主要組成

密封接頭4c在密封氣缸4b作用下前后移動從而實現(xiàn)高效換熱管管口的密封與打開。

密封接頭4c具備快換功能，可根據(jù)不同的高效換熱管直徑規(guī)格切換不同的密封接頭。此外，靠近干檢儀5一端的密封接頭中空，用于設(shè)備對管內(nèi)進行充壓。

試壓過程中夾緊機構(gòu)3夾緊高效換熱管后，兩端的密封氣缸4b分別推動兩端的密封接頭4c對高效換熱管兩端管口進行密封。密封完成后，設(shè)備開始對管內(nèi)進行充壓，此時干檢儀5啟動，待氣壓達(dá)到設(shè)定值時，干檢儀5開始監(jiān)控設(shè)定時間段內(nèi)氣壓的變化值，從而判定是否泄漏。試壓完成后各個結(jié)構(gòu)先后打開，完成試壓。

2.4 壓差干檢工藝設(shè)計

傳統(tǒng)的試壓工藝采用人工水檢，密封充壓后通過肉眼觀察液面氣泡情況判定是否泄漏，長時間的工作，容易出現(xiàn)視覺疲勞，此外，微泄漏孔泄漏形成的氣泡，肉眼無法察覺，造成誤判、漏判率高，增大了機組泄漏的質(zhì)量風(fēng)險。

干檢儀的檢測精度很靈敏，采用干檢儀直接監(jiān)控管內(nèi)氣壓的變化，存在檢測氣源壓力的波動而造成誤判的風(fēng)險。因此，采用壓差干檢工藝就很好解決了這一問題。

壓差干檢工藝指采用干檢儀同時監(jiān)控并對比檢測管與標(biāo)準(zhǔn)管的管內(nèi)氣壓變化，根據(jù)檢測管與標(biāo)準(zhǔn)管的管內(nèi)氣壓差大小，從而判定是否泄漏。采用壓差干檢替代人工水檢，有效降低了員工的勞作強度。此外，當(dāng)檢測管管內(nèi)氣壓低于標(biāo)準(zhǔn)管的管內(nèi)氣壓5 Pa以上時，則判定該檢測管泄漏，檢測精度達(dá)到0.05 mm，有效解決了微泄漏孔無法檢測的難題。

3 試驗驗證

選取100 支新加工? 19.05翅片管，經(jīng)過實驗室探傷為99 支合格管、1 支不合格管。采用該壓差干檢系統(tǒng)進行全自動試壓檢測該100 支管，試驗結(jié)果如表1所示。（誤報率：管本身無漏孔，干檢系統(tǒng)誤當(dāng)漏管處理，流入漏管區(qū)。漏報率：管本身含有≥ 0.05 mm的漏孔，干檢系統(tǒng)未檢測出，誤當(dāng)做合格管流入下道工序。）

根據(jù)表1試驗結(jié)果可得，該系統(tǒng)誤報率≤ 1.5 %、漏報率為0。

表1 壓差干檢系統(tǒng)試驗結(jié)果

4 結(jié)束語

該系統(tǒng)采用伺服電機步進控制自動上料機構(gòu)、夾緊機構(gòu)以及密封機構(gòu)配合干檢儀的氣壓差監(jiān)控，實現(xiàn)高效換熱管全自動化試壓。系統(tǒng)能較低成本的實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，將員工從單一重復(fù)的加工動作中解放出來，生產(chǎn)效率得到極大提升，解決了人工高效換熱管試壓誤報率及微泄漏孔無法檢測的難題。通過試驗驗證，該壓差干檢系統(tǒng)誤報率≤ 1.5 %、漏報率為0，完全滿足高效換熱管自動化生產(chǎn)需求。