Анализ потребности предприятий в гелиевых масс-спектрометрических течеискателях Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

-Формиат калия 50% -Этанол 96%

-Этиленгиколь 46% -Хлорид кальция 30%

-Ацетат калия 39% -Хлорид натрия 23%

-Метанол

Рисунок 2 - Вязкость хладоносителей Список литературы: 2. Курылев Е.С. Холодильные установки/Е.С. Куры-

1. Короткая Е.В. Исследование влияния режимов за- лев, В.В. Оносовский, Ю.Д. Румянцев -СПб.: По-

мораживания и низкотемпературного хранения на литехника, 1999. -576 с.

качественные показатели молочнокислых заквасок / Е.В. Короткая, И.А. Короткий, Е.А. Ибраги-мова//Вестник КрасГАУ. -2011. №7. С. 196-201.

АНАЛИЗ ПОТРЕБНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЙ В ГЕЛИЕВЫХ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИХ ТЕЧЕИСКАТЕЛЯХ

Владимир Тимофеевич Барченко

Кандидат технических наук, доцент Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета СПбГЭТУ "ЛЭТИ", г. Санкт-Петербург

Максим Львович Виноградов Кандидат технических наук, ассистент Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета СПбГЭТУ "ЛЭТИ", г. Санкт-Петербург

HELIUM MASS SPECTROMETRIC LEAK DETECTORS REQUIREMENT ANALYSIS

Vladimir Timofeevich BarchenЫ, Ph.D., Associate Professor, St. Petersburg State Electrotechnical University "LETI" (ETU), St. Petersburg

Maksim Lvovich Vinogradov,Ph.D., assistant at St. Petersburg State Electrotechnical University "LETI" (ETU), St. Petersburg АННОТАЦИЯ

Проведено исследование состояния гелиевых масс-спектрометрических течеискателей на 104 предприятиях и научных учреждениях. Установлено процентное соотношение течеискателей ПТИ-7, ПТИ-10, СТИ-11, ТИ1-14, ТИ1-15, ТИ1-22, ТИ1-30, ТИ1-50 и иностранных моделей. Приведено сравнение характеристик течеискателей разных поколений и проанализирована потребность в современных течеискателях. ABSTRACT

The authors conducted a study on the status and condition of helium mass spectrometer leak detectors at 104 enterprises and scientific institutions in Russia. The percentage of different leak detectors models, such as PTI-7, PTI-10, STI-11, TI1-14, TI1-15, TI1-22, TI1-30, TI1-50 and foreign leak detectors, was found. There are the comparison of the characteristics for different generations leak detectors and the demand analysis for modern leak detectors in this article. Ключевые слова: течеискатель, контроль герметичности, поиск течей, масс-спектрометр, гелий. Keywords: leak detection, leak detector, leak localization, mass spectrometer, helium.

Гелиевый масс-спектрометрический течеискатель -это прибор для предназначенный для выявления, локализации и количественной оценки величины течи, принцип работы которого основан на разделении по массам сложной смеси газов и паров в электрическом и магнитном по-

лях. Масс-спектрометрический течеискатель имеет собственную откачную систему, что обеспечивает возможность проверки любых вакуумных систем и объемов, откачанных до глубокого вакуума; готовых замкнутых изделий и изделий со штенгелем; отдельных узлов и дета-

лей (замкнутых и незамкнутых), а также позволяет проверять на герметичность объекты, содержащие пробный газ, путем отбора проб из окружающего их пространства [1].

Анализ наличия гелиевых масс-спектрометриче-ских течеискателей на предприятиях России и других стран СНГ проведен путем опроса 615 специалистов, применяющих в работе неразрушающие методы контроля

герметичности. Масс-спектрометрический метод контроля герметичности используется на 104 предприятиях из указанной выборки. Распределение моделей течеиска-телей, используемых на предприятиях, с указанием годов выпуска приборов представлено в таблице 1.

Таблица1

Распределение течеискателей на предприятиях по моделям

Модель течеискателя Годы производства Доля приборов данной модели, %

ПТИ-7 и старше до 1970 13

ПТИ-10 1973-1988 33

СТИ-11 1970-1973 2

ТИ1-14 1986-2001 17

ТИ1-15 1990-2001 1

ТИ1-22 «Гелмасс» с 2004 10

ТИ1-30 с 2006 4

ТИ1-50 с 2010 8

Иностранные ТИ - 12

Общее количество гелиевых масс-спектрометрических течеискателей на рассмотренных предприятиях составляет 1 036 шт. Некоторые крупные потребители тече-искателей и вакуумной техники не смогли предоставить информацию о количестве используемых приборов по объективным причинам. Учитывая данные обстоятельства и принимая в расчет количество организаций, участвовавших в опросе, мы оцениваем охват приведенного исследования как 10% отечественного рынка течеискателей. Таким образом, оценка общего числа масс-спектрометри-ческих течеискателей, используемых в России, может достигать 10 000 шт.

Характеристики различных моделей течеискателей.

Поколение 1 (1948-1988 гг.). Течеискатели построены на базе паромасляного насоса, обладающего стабильной откачкой легких газов. Флюктуации парциального давления гелия на входе насоса не превышают 1%. В качестве форвакуумного насоса служит масляный пластинчато-роторный насос. Применяется азотная ловушка, которая помимо защиты анализатора от паров масел от-качной системы, хорошо адсорбирует пары воды, постоянно поступающие в течеискатель при смене испытуемых изделий. Течеискатели характеризуются высокой чувствительностью и надежностью, однако имеют значительные габаритные размеры и большую массу, а также требуют длительной подготовки к измерениям.

Таблица 2

Технические характеристики течеискателей первого поколения_

Технические характеристики ПТИ-7 ПТИ-10 СТИ-5

Минимальный достоверно регистрируемый поток гелия, не более, м3- Па/с, • по входу • со щупом 5х10-12 5х10-13 5x10^

Потребляемая мощность, Вт 1100 1100 1100

Габаритные размеры, мм 600x780x1250 1470x675x620 1245x70x1325

Масса, кг 250 215 260

Поколение 2 (1986-2001 гг.). В моделях течеиска-телей вместо паромасляного насоса применен турбомоле-кулярный насос (ТМН). Применение ТМН оказалось возможно благодаря созданию в 70-х годах прошлого века нового поколения надежных малогабаритных насосов, выпускаемых ведущими фирмами по производству вакуумной продукции. Применение в течеискателях ТМН улучшило характеристики приборов контроля герметичности и значительно расширило возможности течеиска-ния, в первую очередь позволив применить новую схему испытаний - схему противотока [2].

В вакуумной схеме течеискателя ТИ1-15 параллельно пароструйному насосу присоединен цеолитовый насос. Применение этого насоса, за счет селективной откачки тяжелых газов, позволило сразу повысить чувствительность течеискателя в 100 и более раз. Впервые такая схема была предложена в течеискателях СТИ-8, СТИ-11. В этих течеискателях предусмотрены два режима испытаний: предварительный (при откачке анализатора и испытуемого изделия паромасляным насосом) и высокочувствительный (при откачке анализатора и изделия цеолитовым насосом).

Поколение 3 (с 2011 г.). Течеискатели ТИ1-50, ТИ1-30 и ТИ1-22 "Гелмасс" имеют анализатор с фокусировкой в однородном магнитном поле и двойным катодом, комплектуются турбомолекулярными насосами ТМН-150/63 и пластинчато-роторными форвакуумными насосами или безмасляными спиральными насосами [3]. Приборы автоматизированы и позволяют осуществлять контроль герметичности с высокой производительностью.

Таблица 4

Таблица 3

Технические характеристики течеискателей второго поколения_

Технические характеристики ТИ1-14 ТИ1-14М ТИ1-15 ТИ1-20

Минимальный досто-

верно регистрируемый поток гелия, не более, 7x10-12 7x10-12 7x10-14 1x10-12

м3- Па/с, • по входу 1x10-7 1x10-7 5x10-11 1x10-7

• со щупом

Потребляемая мощ- 750 950 1000 1000

ность, Вт

Габаритные размеры, мм Вакуумная система 398х667х470 Вакуумная система 680х665х547

Регистрирующее 580х672х1525 Регистрирующее 580х672х1525

устройство 270х325х338 устройство 270х325х338

Масса, кг 75 + 20 60 93 + 20 145

Технические характеристики течеискателей третьего поколения

Технические характеристики ТИ1-50 ТИ1-22 «Гелмасс» ТИ1-30

Минимальный достоверно регистрируемый поток гелия, не более, м3- Па/с, 5x10-13 7x10-12 7x10-12

• по входу • со щупом 1x10-9 1x10-8 1x10-8

Потребляемая мощность, Вт 400 700 700

Габаритные размеры, мм 484х470х392 670х600х1085 640х555х1130

Масса, кг 39 80 85

Масс-спектрометрический метод контроля герметичности является наиболее совершенным и широко применяемым в самых разных отраслях промышленности России и других стран СНГ. Это обусловлено его высокой чувствительностью, избирательностью к пробному газу, безопасностью для оператора и окружающей среды. На отечественных предприятиях используются около 10 000 масс-спектрометрических течеискателей, однако порядка 50% приборов были введены в эксплуатацию более 25 лет назад. Доля современных отечественных течеискателей составляет только 23%. Потребители демонстрируют спрос на приборы контроля герметичности. Ремонт и обслуживание устаревших моделей течеискателей на данный момент осложнены, т.к. приборы много лет назад сняты с производства и поиск запасных частей для них является затруднительным.

По этой причине, в ближайшие годы ожидается ускорение обновления парка течеискателей на новые модели. Замене подлежат 77% течеискателей, т.е. около 7 700 шт.

Скорость замены течеискателей в данный момент, согласно статистике продаж в сфере вакуумной техники, составляет около 200 приборов в год. Обновление обору-

дования для контроля герметичности при таких темпах затянется на десятилетия. Для обеспечения непрерывности процессов контроля герметичности на предприятиях стран СНГ при сохранении текущего уровня производства, интенсивность процесса закупки новых приборов должна быть увеличена на порядок.

В данный период отечественным производителям течеискателей важно предоставить потребителю высококачественный продукт с характеристиками, соответствующими лучшим мировым аналогам, и с проработанной метрологической поддержкой осуществления контроля герметичности в различных отраслях промышленности. Список литературы:

1. Виноградов, М.Л. Высоковакуумный детектор потока гелия для течеискателя / М.Л. Виноградов // Технологии техносферной безопасности. - 2013. -Вып. 5 (51). - 9 с.

2. Ермолов, И. Н. Методы и средства неразрушаю-щего контроля качества / И.Н. Ермолов, Ю.А. Останин. - М.: Высшая школа, 1988. - 368 с.

3. Шешин, Е.П. Вакуумные технологии: учеб. пособие / Е. П. Шешин. - Долгопрудный: Интеллект, 2009. - 501 с.