燃气自动截止阀“假漏”现象分析与改善

姚占朋

（广东铃木智能科技有限公司，广东中山 528425）

0 引言

燃气自动截止阀是燃气设备上最常用的部件之一，它起到控制燃气气路通断的功能，通常可以单独使用，也可以和其他类型的阀门组合使用。例如家用燃气快速热水器及燃气壁挂炉的关键零部件燃气比例阀总成就由燃气自动截止阀和燃气比例阀组合而成，烘焙行业的烘焙设备用的燃气稳压阀总成是由燃气自动截止阀和燃气稳压阀组合而成，还有其他各种组合形式。燃气自动截止阀是燃气气路安全性的重要保障，其气密性尤为重要，燃气阀门制造厂家和使用厂家，均需对其气密性进行严格的检测。在检测过程中会遇到气密性检漏仪判定不合格，然而阀门实际并不泄漏的现象，即“假漏”现象。对动铁芯式燃气比例阀总成中的截止阀的气密性检测过程中遇到的“假漏”现象进行分析验证，并提出解决方法。

1 气密性测试标准

GB/T 37499—2019《燃气燃烧器和燃烧器具用安全控制装置特殊要求自动和半自动阀》中对燃气自动阀的气密性和检测要求做了具体规定，其最大泄漏量要求见表1。

表1 最大泄漏量L/h

2 气密性测试的方法

气密性检测可以根据测试手段不同分为两大类：一类是通过目测气泡量来判断，即向工件腔内充入一定压力的气体，并将其浸入水中或涂肥皂水，根据目测肥皂泡或水中的气泡来判断工件是否有泄漏及泄漏的程度。这种方法测试效率低，受主观因素影响较大。同时这种方法测试完成后，还必须对工件进行干燥和防锈处理，因此这种方法通常用来查找泄漏源。

另一类是通过传感器的信号输出来判断，即向工件腔内充入一定压力的气体，通过传感器的信号输出来判断工件是否有泄漏，并计算出泄漏率，即单位时间内压力传感器输出的变化值。这种方法测试效率高，不受主观因素影响，而且测试后不需要对工件进行其他处理。目前在燃气行业内普遍采用差压式泄漏检测仪对阀门的气密性进行检测。

3 差压式气密性检漏仪

由于差压式气密性检测仪测试效率高、精度高、可再现性强，目前在燃气行业普遍采用。差压式泄漏检测仪的气路原理如图1 所示：气源通过过滤器到减压阀，由减压阀调定测试压力；电磁阀1 通电，给测试工件充气，充气完毕后，电磁阀1 断电；通过压力传感器感知压力变化，用于判断大泄漏；通过差压传感器检测标准件和被测试件两端的压差；根据压差通过电路计算出泄漏率，检测完毕；给电磁阀2 通电放气，放气完毕后电磁阀2 断电，进入下一个测试循环。

图1 差压式泄漏检测仪原理

差压式泄漏检测仪的检测过程分为：准备RDY、延时DLY、充气CHG、平衡BAL、检测DET、释放EXH，共6 个过程：①RDY准备过程，在初始状态下，电磁阀均不得电，压力表显示测试所需的压力，后续的气路内部都处于当前的大气压力状态下；②DLY延时过程所有状态和RDY 时相同；③CHG 充气过程，电磁阀得电打开，测试气体充满检漏仪的内部气路、被测件和标准件，由于检漏仪内部管路粗细和被测件容积大小的影响，测试气体要充到预设的压力需要一定时间，时间长短要依据具体检测情况进行调整；④BAL 平衡过程，此时电磁阀1 失电关闭，标准件和被测件形成了两个独立的密闭空间，因为在充气环节后气体急速进入，气体的乱流导致内部空间的压力不平衡，再加上气体快速充气，与腔体内壁产生摩擦产生一定热量，然后又在短时间内冷却，造成测试气体的热胀冷缩，压力也会收到影响，因此要平衡一段时间，待压力稳定后再进行下一步的精确检测；⑤DET 检测过程，气路上和平衡过程完全相同，此时差压传感器检测差压信号，得出单位时间内差压的变化，并通过内部电路计算成泄漏率；⑥EXH 释放过程，检测完成后，电磁阀2 得电打开，释放内部的测试气体，至此完成了一次气密性检测的完整过程。

4 动铁芯式燃气比例阀及其气密性测试

图2 是燃气快速热水器及燃气壁挂炉中常用的一款动铁芯式燃气比例阀设计结构，由截止阀SV1、比例阀PCV、截止阀SV2 组合而成。其中，比例阀PCV 主要由阀塞组合、皮膜、比例阀线圈、动铁芯等部分组成。截止阀SV1 和截止阀SV2 分别分布在比例阀PCV 的前后两侧，截止阀SV1、SV2 是用来控制气路通断的作用，起到两级密封截止的功能，PCV 比例阀起到调节燃气流量大小的功能。实际生产过程中，比例阀组装完成后需要对其进行泄漏检测，主要包括外部泄漏、截止阀SV1 泄漏、截止阀SV2 泄漏。

图2 动铁芯式燃气比例阀结构

抽取5 套比例阀样品进行了气密性测试。测试条件为阀的额定电压、额定电流，要求泄漏量不大于0.167 ml/min。测漏仪器的设置参数见表2，测试数据见表3。

表2 测漏仪设置参数

表3 气密性测试数据 ml/min

从以上的测试数据看出，1#、2#、4#产品的测试数据均合格，3#和5#比例阀的截止阀SV2 在进行15 kPa 气密性检测时气密性检漏仪判定均为不合格。对3#和5#截止阀SV2 采用气压涂肥皂水的方法进行泄漏源的查找，均未找到泄漏点。

5 原因分析及解决方案

由于测漏仪器检测结果不合格，采用泄漏源查找的方法进行漏源查找，又未找能到泄漏点，因此，进一步对截止阀SV2 的气密性测试过程进行了分析，图3 是在进行截止阀SV2 气密性测试时的状态，其中截止阀SV1 得电打开，比例阀PCV 得电，SV2 关闭。

图3 截止阀SV2 气密性测试时状态

比例阀PCV 实质上是一个压力调节装置，它具有稳压功能。当进口压力不断上升时，进气压力作用在皮膜上的力不断增加，导致阀口开度相应减小，从而实现出口压力的相对稳定；当在进行截止阀SV2 气密性测试时，从进气口施加了一个15 kPa 的进气压力，皮膜感知进气压力进而带动阀塞组合使得比例阀口关闭，此时比例阀已经处于关闭状态，通过使用压力计测量，比例阀充气15 kPa 空气压后，作用于比例阀塞组件上的力约3 N，比例阀施加最大电流230 mA，所产生的最大推力约2 N。从测试数据可以看出，气压作用在阀塞组件上的力远大于比例阀通电所产生的电磁推力，因此在15 kPa 空气压作用下，通过给比例阀施加最大电流不能打开比例阀。比例阀阀塞组合将整个阀体分隔为阀塞组合前和阀塞组合后两个部分，这两部分的压力在较短时间内不能达到平衡一致，导致其间存在一定的压差。气密性测漏仪器在进行检测时，由于两个部分的腔体间产生气体流动导致压力降低，进而使测漏仪检测到相应的压降并将其转换成泄漏量，导致测试结果为不合格。

经过以上分析，在3#和5#比例阀的阀塞组合上增加一个导气小孔，以改善充气时阀塞组合前后两个腔体压力的快速平衡稳定。图4为增加导气孔后的状态，重新进行截止阀SV2的气密性测试验证，测试结果见表4。

图4 增加导气孔后状态

表4 3#和5#比例阀改善后测试数据 ml/min

6 结论

由上述分析可知，造成截止阀SV2 气密性“假漏”现象的根本原因是由于截止阀SV2位于比例阀PCV 之后，在测试时SV2 气密性时施加15 kPa 空气压后比例阀处于关闭状态，即使比例阀通电也不能打开比例阀，比例阀塞组合将阀体分为两部分腔体，这两部分腔体内的气体压力不能在短时间内达到平衡。在测漏仪检测的过程中，两部分腔体的压力不断平衡，进而造成压力降低，导致测漏仪判定不合格。解决方法是在比例阀阀塞上增加一个导气小孔，使测试时两部分腔体内的压力能够快速达到平衡状态，避免误判现象的发生。