Течеискатель ТИ1-50. Руководство по эксплуатации

ТЕЧЕИСКАТЕЛЬ ГЕЛИЕВЫЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЙ ТИ1-50

Руководство по эксплуатации

ТФИЯ.406239.024 РЭ

1. Общие положения

Течеискатель масс-спектрометрический гелиевый ТИ1-50 (далее – течеискатель, прибор) предназначен для высокочувствительного поиска и количественной оценки утечек гелия в изделиях и установках, в которых допустимы вакуумная откачка или опрессовка контрольным газом. По уровню автоматизации и применённым узлам прибор относится к современным лабораторно-производственным системам контроля герметичности и может интегрироваться в технологические линии.

Конструкция течеискателя допускает поэтапное совершенствование без ухудшения базовых метрологических характеристик. Производитель оставляет за собой право на выпуск изделий с уточнённым программным обеспечением, обновлёнными вакуумными компонентами и ионно-оптическими узлами при неизменных основных параметрах.

Серия ТИ1-50 выпускается в двух вариантах, отличающихся типом применяемого турбомолекулярного насоса и, соответственно, характеристиками высоковакуумной части.

1.1 Исполнения

Изделия изготавливаются по ТУ 4215-023-07517692-2010.

2. Назначение и область применения

Течеискатель ТИ1-50 применяют для:

контроля вакуумных систем во время производства и регламентного обслуживания; проверки герметичности герметизированных узлов приборостроения; испытаний технологической оснастки и ёмкостей, заполняемых гелием или его смесью; поиска локальных дефектов в сварных, паяных и фланцевых соединениях; контроля изделий со сложной внутренней полостью при применении вспомогательной вакуумной камеры.

Прибор построен по схеме масс-спектрометра, настроенного на регистрацию ионов гелия (основной изотоп ⁴He). По отдельному заказу допускается исполнение с возможностью регистрации ³He.

Рабочие условия применения:

температура окружающей среды от +10 до +35 °С; относительная влажность до 80 % при 25 °С без конденсации; атмосферное давление 86…106,7 кПа.

3. Краткое описание конструкции

Течеискатель представляет собой моноблочный агрегат в металлическом корпусе с установленной внутри вакуумной системой (форвакуумный и турбомолекулярный насосы), масс-спектрометрическим анализатором, блоком клапанов, системой напуска и продувки, датчиками давления и электронным модулем управления. На верхней панели размещён испытательный порт для подключения контролируемого изделия.

Базовый вариант поставляется с внутренним форвакуумным насосом. По согласованию с заказчиком допускается исполнение с выносным форвакуумным насосом, установленным на общей транспортной тележке. Такой вариант предпочтителен при эксплуатации в цеховых условиях и при работе с крупными объектами.

Внешний вид и габариты базового исполнения показаны на рисунке 1.

Рисунок 1 – Внешний вид и ориентировочные размеры течеискателя ТИ1-50.

4. Требования безопасности

Течеискатель относится к электрооборудованию класса защиты I по ГОСТ 12.2.007.0-75 и должен подключаться к сети только через исправную систему защитного заземления.

Все монтажные, сервисные и ремонтные операции выполняются при полностью обесточенном приборе и после завершения останова вакуумных насосов. Эксплуатация со снятыми внешними панелями не допускается.

К обслуживанию допускается персонал, прошедший инструктаж по электробезопасности не ниже группы I и ознакомленный с настоящим руководством. Подключение и отключение от сети производится в соответствии с установленной последовательностью, с обязательной визуальной проверкой целостности кабеля и вилки.

Не допускается работа течеискателя в помещениях, где возможно подсасывание в прибор агрессивных, токсичных, конденсирующихся или легко воспламеняющихся паров.

5. Технические характеристики

Основные параметры течеискателей серии ТИ1-50 приведены в таблице 1.

* Минимальный поток в противоточном режиме связан с калибровкой по встроенной течи и отдельно не нормируется.
** Значение приведено для нормального содержания гелия в помещении.
*** Тип ФВН может отличаться по договору поставки.

6. Комплектность

В стандартный комплект поставки включаются сам течеискатель в выбранном исполнении и набор запасных частей и принадлежностей для первичного обслуживания. Состав приведён в таблице 2.

Комплект ЗИП может поставляться в виде отдельного набора. Внешний вид запасных частей из штатного набора показан на рисунке 2.

Рисунок 2 – Основные запасные изделия, входящие в поставку.

7. Дополнительные принадлежности

По отдельному заказу могут поставляться щупы различной длины (2…30 м), выносной форвакуумный насос, вакуумная камера для камерных испытаний, дистанционный пульт, программное обеспечение для удалённого управления течеискателем и съёма архивов.

8. Подготовка к эксплуатации

Прибор устанавливают на ровную жёсткую горизонтальную поверхность, обеспечивающую доступ воздуха к вентиляционным отверстиям. Минимальный зазор от задней и боковых стенок – не менее 70 мм. Помещение должно быть сухим и не содержать паров гелия выше фонового уровня.

Перед включением необходимо:

проверить целостность упаковки и отсутствие механических повреждений; убедиться в наличии масла в форвакуумном насосе (для встроенного ФВН); установить заглушку или соединительный элемент на входной фланец; подключить прибор к сети 220 В, 50 Гц через исправную линию с заземлением; включить питание и дождаться завершения внутренней инициализации.

9. Порядок работы

Течеискатель поддерживает работу в прямоточном режиме (максимальная чувствительность при условии вакуумирования объекта), в противоточном режиме (для изделий, не допускающих глубокого разрежения), а также в щуповом режиме при опрессовке объекта гелием.

Алгоритм вакуумного контроля:

подключить объект к испытательному порту; запустить откачку; дождаться перехода в режим высокой чувствительности; подать гелий на потенциальные места утечки (обдув); по показаниям прибора определить место и величину утечки; завершить цикл и выполнить напуск до атмосферного давления.

Щуповой метод реализуется при заполнении изделия избыточным давлением гелия с последующим сканированием наружной поверхности щупом, подключённым к течеискателю.

10. Техническое обслуживание

Для сохранения чувствительности и стабильности показаний требуется:

не реже одного раза в 6 месяцев заменять масло во форвакуумном насосе и проверять отсутствие подтёков; контролировать состояние вакуумных уплотнений и при необходимости заменять О-кольца; периодически проверять работу клапана напуска и фильтра на его входе; выполнять проверку по эталонной гелиевой течи; не допускать работы прибора при закрытых вентиляционных отверстиях.

11. Транспортирование и хранение

Течеискатель транспортируют в заводской упаковке любым крытым транспортом в соответствии с условиями транспортирования по группе перевозок для приборов электронных. При длительном хранении прибор должен находиться в сухом помещении при температуре от +5 до +40 °С, входной патрубок закрыт штатной заглушкой.

12. Заключительные указания

Запрещается вносить изменения в конструкцию течеискателя и подключать нестандартные узлы без согласования с изготовителем. Применение несертифицированных расходных материалов может привести к ухудшению вакуумных параметров и увеличению фонового уровня гелия.

За дополнительными разъяснениями по сервису, калибровке и поставке запасных частей следует обращаться к поставщику оборудования.

Продолжение руководства. Эксплуатация в ручном режиме

Ручной режим предназначен для сервисных и диагностических операций, когда требуется принудительно открыть или закрыть отдельные клапаны, испытать работу турбомолекулярного насоса, проверить реакцию датчиков давления, выполнить продувку линии, откачать внешний объем или подключить внешнюю контрольную течь. В этом режиме система автоматических блокировок не отключается полностью: при попытке оператора создать состояние, при котором нарушаются вакуумные условия в анализаторе или создается риск перегорания катода, на экран выводится предупреждение и включается звуковая сигнализация. Если оператор повторно подтверждает действие, оно выполняется, что позволяет проводить отладку и ремонт. При отсутствии подтверждения система автоматически возвращает исполнительные элементы в безопасное состояние по истечении выдержки времени.

Использование ручного режима допускается только при наличии исправного турбомолекулярного насоса, работающего форвакуумного насоса и корректных показаний датчиков Р1 и Р3. В случаях, когда один из элементов неисправен или отключен, ручной режим применяют только для локализации неисправности и без подачи питания на катоды. Включение катода при неподготовленной вакуумной системе не допускается.

Порядок проведения типового вакуумного испытания

Работи по контролю герметичности на течеискателе ТИ1-50 рекомендуется вести по единой технологической схеме, обеспечивающей повторяемость результатов. Сначала подготавливается объект к испытаниям: все штуцера и фланцы должны быть заглушены или соединены с вакуумной магистралью, все запорные элементы на изделии переведены в требуемое рабочее состояние, наружные загрязнения и остатки жидкостей удалены. Далее объект подключается к входному фланцу течеискателя с использованием вакуумной арматуры, рекомендованной изготовителем. Применение резиновых шлангов общего назначения не допускается, так как это приводит к повышенной газовой нагрузке и нестабильности фона.

После механического присоединения объекта запускается течеискатель и переводится в автоматический режим. Система самостоятельно формирует вакуум в анализаторе и во входной магистрали. По окончании цикла установления готовности на экране отображаются текущие давления и состояние насосов. Оператор убеждается, что давление на входе не превышает установленного порога перехода в прямоток, и запускает испытание. При больших объемах или при наличии слабой дегазации изделие сначала откачивается в противоточном режиме, а затем, по достижении требуемого давления, течеискатель переходит в прямоток и обеспечивает паспортную чувствительность. При превышении фонового потока система автоматически возвращается в менее чувствительный режим.

По окончании измерений оператор производит напуск атмосферы в объект при помощи соответствующей кнопки на панели управления, отсоединяет испытанное изделие и затем может подключить следующий объект без выключения течеискателя. Такой порядок обеспечивает минимальное тепловое и механическое воздействие на турбомолекулярный насос и увеличивает срок его службы.

Испытания методом вакуумной камеры

При контроле изделий, которые не позволяют выполнить прямое подключение к входу течеискателя, применяется схема испытания через вакуумную камеру. Камера подключается к входному фланцу течеискателя как внешний объем. Изделие размещается внутри камеры и герметично закрывается. Далее камера и изделие вакуумируются общим форвакуумным насосом течеискателя и турбомолекулярным насосом. После выхода течеискателя в рабочее состояние изделие изнутри обдувается гелием или в него подается контрольная смесь. Гелий, проникающий через дефект, поступает в объем камеры и затем в анализатор, где регистрируется масс-спектрометрическим блоком.

Работа в этой схеме требует более длительной стабилизации фона из-за газовыделения материалов камеры и изделия. В программном обеспечении течеискателя для таких случаев предусмотрен увеличенный интервал ожидания установления нулевого уровня. Значение времени стабилизации задается на экране настроек. При испытаниях громоздких или впитывающих газ конструкций целесообразно проводить предварительное вакуумирование камеры внешним форвакуумным насосом повышенной производительности, подключенным к соответствующему фланцу на задней панели прибора.

Испытания с накоплением

Режим накопления применяется, когда требуется зарегистрировать утечки, уровень которых находится на нижней границе чувствительности прибора в обычном прямоточном режиме. Сущность метода заключается в последовательном измерении двух состояний камеры: сначала фиксируется рост фонового содержания гелия при закрытой откачке за заданный промежуток времени, затем регистрируется рост содержания гелия при том же времени выдержки, но уже при подаче пробного газа на изделие. Разница двух значений и является искомой величиной потока. Поскольку вход течеискателя в этот момент изолирован, любое поступление гелия приводит к увеличению показаний и может быть надежно измерено.

Для корректного применения режима накопления необходимо заранее определить, за какое время камера выходит на стационарный фон без подачи гелия. Это время зависит от объема камеры, состояния уплотнений и начального состояния поверхностей и указывается в технологической карте предприятия. Прибор позволяет задавать время накопления в секундах и минутах в широких пределах. Уменьшать это время ниже фактического интервала установления фона не рекомендуется, так как это приведет к завышению результата и к ложному заключению о негерметичности.

Испытания по методу щупа

Метод щупа используется для поиска местных дефектов на уже опрессованном гелием изделии либо при обдуве отдельных зон. Щуп представляет собой тонкую вакуумную линию с ограничителем расхода, подключенную к течеискателю и откачиваемую общим форвакуумным насосом. При поднесении наконечника щупа к месту возможной утечки в анализатор поступает часть гелия из окружающей зоны. Чувствительность этого метода определяется соотношением расхода через щуп и давлением на входе. Поэтому программное обеспечение постоянно контролирует давление Р3 и при уменьшении расхода через щуп выдает сообщение о засорении. После замены или очистки щупа испытание может быть продолжено без повторного запуска всего прибора.

При работе щупом запрещается закрывать отверстие щупа пальцами, ветошью или другими предметами. Создание полного вакуума на входе щупа приводит к увеличению механической нагрузки на ограничительный элемент и может вызвать останов прибора по аварии. Щуп должен храниться в чистоте, без попадания масел и растворителей в его канал.

Отключение и переход в нерабочее состояние

После завершения всех испытаний течеискатель переводится в режим готовности, выполняется напуск до атмосферного давления и закрываются все клапаны. Турбомолекулярный насос должен останавливаться только после того, как давление по датчику Р1 вернулось к атмосферному и форвакуумный насос прекращает откачку. Это исключает обратное вращение ротора и гидроудар маслом при отключении питания. Форвакуумный насос должен быть остановлен последним, чтобы масла из его картера не были продавлены в вакуумные магистрали.

При длительных перерывах в работе рекомендуется закрыть входной фланец штатной заглушкой, отключить прибор от электросети, а помещение, где установлен течеискатель, проветрить для снижения фоновой концентрации гелия. Если помещение насыщено гелием, при следующем включении будет невозможен выход на паспортную чувствительность.

Техническое обслуживание

Для обеспечения стабильной чувствительности и продления ресурса узлов течеискатель ТИ1-50 должен обслуживаться по регламенту. Обслуживание выполняется обслуживающим персоналом, прошедшим обучение и допущенным к работам на вакуумных установках. Прибор относится к оборудованию, в составе которого имеются элементы с повышенными требованиями к чистоте (масс-спектрометрический анализатор, турбомолекулярный насос), поэтому вмешательство должно проводиться в чистых перчатках и с использованием обезжиренного инструмента.

Ежесменное обслуживание заключается в проверке уровня масла форвакуумного насоса по смотровому окну и в контроле отсутствия вибраций и посторонних шумов. Уровень масла должен находиться в пределах, установленных изготовителем насоса. При снижении уровня необходимо долить масло того же типа, что указан в паспорте. Применение масел с неизвестной вязкостью или с содержанием воды не допускается.

Еженедельно следует контролировать состояние вакуумных соединений ISO-KF и состояние уплотнительных колец. При обнаружении загрязнений поверхности очищаются мягкой безворсовой салфеткой, уплотнительные элементы протираются и покрываются тонким слоем вакуумной смазки, допускаемой к применению. Уплотнения, имеющие трещины или следы деформации, подлежат замене.

Периодически, но не реже одного раза в шесть месяцев при нормальной эксплуатации, выполняется проверка чувствительности по встроенной гелиевой течи и, при необходимости, корректировка параметров калибровки. Если течеискатель эксплуатируется в помещениях с повышенной концентрацией гелия или с нестабильными климатическими условиями, такую проверку проводят чаще.

Очистка масс-спектрометрического анализатора

При работе в запыленной атмосфере, при попадании в систему паров масел или при длительной эксплуатации без обслуживания возможно загрязнение элементов масс-спектрометрического анализатора. Признаками загрязнения являются затянутое время выхода на режим, увеличение фонового сигнала при нормальном вакууме и невозможность настройки на пик гелия. В этом случае анализатор демонтируется с соблюдением схемы, показанной ранее по рисунку 4, и подлежит промывке.

Допускается промывка металлических деталей анализатора в изопропиловом спирте или другом обезжиривающем составе, разрешенном к применению в вакуумной технике. Катоды и отдельные токоведущие элементы в промывочный раствор погружать нельзя. После промывки детали должны быть тщательно высушены при температуре не выше 60 °С и собраны в исходную конфигурацию с установкой штатных уплотнителей. Перед установкой анализатора на место рекомендуется выполнить его предварительную откачку на отдельном вакуумном посту для снижения газовыделения.

Замена катодов

Катоды относятся к расходным элементам и подлежат замене при снижении эмиссионного тока ниже предельных значений, установленных программным обеспечением. Прибор автоматически отслеживает состояние катодов и при необходимости выводит сообщение об их неисправности. Для замены катода необходимо снять верхнюю панель, обеспечить доступ к анализатору, отсоединить разъем питания и аккуратно извлечь сборку ионного источника. Новая катодная сборка устанавливается без перекосов, уплотнения должны быть целыми. После замены в меню течеискателя рекомендуется выполнить автоматическую подстройку по встроенной течи и сохранить результаты.

Возможные неисправности и способы их устранения

Для удобства эксплуатации сведения о наиболее характерных отказах и методах их устранения приведены в таблице. При возникновении неисправности, не описанной в таблице, следует обратиться к изготовителю или в авторизованную сервисную организацию. Самостоятельное вмешательство в программное обеспечение, обход штатных блокировок или разгерметизация турбомолекулярного насоса без специального оснащения не допускаются.

Транспортирование и хранение

Течеискатель должен транспортироваться только в выключенном состоянии. Перевозка во включенном состоянии не допускается из-за опасности повреждения опор ротора турбомолекулярного насоса и нарушения вакуума в анализаторе. Перемещение допускается в транспортной таре изготовителя в закрытых крытых транспортных средствах при температуре от минус 25 до плюс 55 °С и относительной влажности до 95 % без конденсации влаги. При наличии в составе масляного форвакуумного насоса прибор следует перевозить в вертикальном положении без наклона, превышающего 30°. При более значительном наклоне масло может попасть в вакуумную магистраль и при последующем включении вызвать загрязнение анализатора.

После транспортирования или хранения при пониженной температуре прибор необходимо выдержать в нормальных условиях не менее 8 часов. При хранении в условиях повышенной влажности выдержка должна составлять не менее 24 часов. Включение прибора без выдержки может привести к пробоям в цепях высокого напряжения источника ионов и к ошибочным срабатываниям системы управления.

Комплект поставки

В поставку течеискателя ТИ1-50 входят основной блок течеискателя в сборке на каркасе с обшивочными панелями, форвакуумный насос во внутреннем или внешнем исполнении согласно заказу, кабель электропитания с аппаратом защиты, комплект уплотнительных колец и хомутов для присоединения к входному фланцу, заглушка на вход прибора, панель для подключения внешних устройств, эксплуатационная документация и паспорт встроенной гелиевой течи. По отдельному заказу могут поставляться тележка для транспортирования, внешний управляемый модуль контрольной течи, дополнительный комплект фильтров для напуска очищенного газа и вакуумные масла, допускаемые к применению. Типы вакуумных масел для форвакуумных насосов приведены в приложении А, состав и размещение органов внешнего управления и контрольной течи приведены в приложении Б. Приемка комплектации должна проводиться по упаковочному листу, входящему в комплект документов.

Требования безопасности

Эксплуатация течеискателя допускается только при наличии исправного защитного заземления. Подключение прибора к сети без заземляющего проводника запрещается. Работу внутри корпуса при снятых панелях имеет право выполнять только персонал, имеющий группу по электробезопасности не ниже I и прошедший инструктаж по безопасности при работе с вакуумными установками. Внутри течеискателя присутствуют цепи с повышенным и импульсным напряжением, используемые для форсировки электромагнитных клапанов. Прикосновение к ним при включенном питании опасно.

Запрещается эксплуатировать течеискатель в атмосфере агрессивных или взрывоопасных газов, а также при наличии в откачиваемом объеме паров легковоспламеняющихся жидкостей. Попадание таких паров в турбомолекулярный насос может вызвать его повреждение. Для испытаний изделий, содержащих загрязняющие газы, требуется промежуточная ловушка или согласованная с изготовителем модификация вакуумной схемы.

Гарантийные обязательства

Изготовитель гарантирует соответствие течеискателя ТИ1-50 техническим условиям при соблюдении потребителем правил транспортирования, хранения, монтажа и эксплуатации, изложенных в настоящем руководстве. Гарантийный срок эксплуатации устанавливается в договоре поставки и исчисляется с даты ввода прибора в эксплуатацию. Гарантия не распространяется на элементы, имеющие ограниченный ресурс и относящиеся к расходным материалам, такие как катоды, вакуумные масла, фильтрующие элементы, уплотнительные кольца и предохранители.

Гарантийный ремонт не производится в случаях механических повреждений корпуса и вакуумных элементов, следов несанкционированного вскрытия турбомолекулярного насоса, вмешательства в программное обеспечение без согласования с изготовителем, эксплуатации при отсутствующем заземлении, а также при наличии следов попадания внутрь прибора агрессивных сред, пыли и конденсата. По окончании гарантийного срока изготовитель обеспечивает сервис и поставку запасных частей на договорных условиях.

Настоящее продолжение следует использовать совместно с ранее изложенной частью руководства по эксплуатации и хранить в составе эксплуатационной документации на течеискатель ТИ1-50.

Рабочий экран оператора в ручном режиме

Ручной режим предназначен для ситуаций, когда стандартный автоматический алгоритм течеискателя недостаточен: требуется нестандартная последовательность работы вакуумной части, ручное воздействие на анализатор, проверка работоспособности узлов или сервисные операции. Интерфейс построен по тому же принципу, что и в автоматическом режиме, однако в ручном представлены дополнительные измерительные и служебные параметры, которые нужны инженеру при тонкой настройке и ремонте.

Переход в настройки из ручного режима выполняется нажатием кнопки «МЕНЮ». В отличие от автоматического режима, пароль для входа не запрашивается, поскольку предполагается работа подготовленного персонала. На экране отображаются следующие области: динамический график натекания в милливольтах с цветовой индикацией превышения установленного порога; числовые значения обработанных параметров сигнала; показания вакуумметрических каналов течеискателя; строка текущего состояния; блок экспресс-настроек.

График натекания отражает изменение сигнала во времени. Участки кривой, которые находятся выше установленного уровня браковки, выделяются красным цветом, что позволяет визуально фиксировать появление значимых утечек без анализа числовых значений.

В цифровой части экрана оператор видит максимальное значение сигнала за видимый интервал (U_max), минимально зарегистрированный поток после работы автоматической подстройки (Q_min), среднее значение сигнала за интервал (U_ср), величину флуктуации (dQ), а также установленный пороговый уровень (U_пор). Такой набор показателей позволяет быстро понять, насколько стабильным был сигнал и есть ли смысл повторять контроль или менять схему испытаний.

Ниже выводятся текущие значения давлений по каналам вакуумной системы течеискателя (например, Р1 – давление в тракте анализатора, Р3 – давление на входе) в единицах, выбранных оператором в общих настройках.

Строка состояния сообщает, в каком режиме сейчас находится течеискатель, и выводит диагностические сообщения, в том числе об ошибках, блокировках, превышении давления или недопустимом составе газа.

Экспресс-настройки ручного режима по логике работы совпадают с настройками автоматического, но перечень параметров расширен, чтобы можно было оперативно корректировать параметры ионного анализатора.

Настройка «Масштаб потока» служит для изменения вертикального масштаба графика. Настройка «Масштаб времени» устанавливает длину временного окна на экране. Параметр «Браковка» позволяет оперативно изменить порог срабатывания без входа в глубинные настройки. «Звуковая индикация» включает или выключает звуковое сопровождение появления течи.

Функция «Расстройка U_a» используется для проверки истинности зарегистрированного сигнала. При ее активации на короткое время изменяется ускоряющее напряжение анализатора таким образом, чтобы он вышел из настройки на пик гелия. Если после этого сигнал падает до фонового уровня, значит зарегистрированная ранее величина была именно гелиевой компонентой, а не посторонним ионным потоком или шумовыми выбросами.

Пункт «Сохранение/просмотр» обеспечивает запись текущих результатов в архив и их последующий вызов. Дополнительные два параметра относятся к ионно-оптической части анализатора. «Супрессорное U» задает напряжение на супрессорной диафрагме. Его изменение позволяет в отдельных случаях улучшить отношение сигнал/шум за счет подавления вторичных частиц. Диапазон установки – от 10 до 300 В. «Ускоряющее U» задает ускоряющее напряжение источника ионов и используется для ручной подстройки масс-спектрометрического тракта на гелий. Диапазон установки – от 10 до 500 В, что позволяет выполнять грубую перенастройку при значительном уходе оптимальной точки.

Экран архива результатов

Архив служит для хранения и анализа ранее проведенных испытаний. Переход к нему выполняется из экспресс-настроек как автоматического, так и ручного режимов. Структура экрана построена так, чтобы оператору было удобно сначала выбрать нужную запись, а затем открыть ее с исходными значениями параметров.

В левой части отображается перечень записей с сортировкой по дате и времени: новые испытания всегда находятся вверху. В правой части располагается меню работы с архивом. Основные доступные действия: возврат к измерениям, выбор записи для просмотра, полная очистка архива.

При выборе записи оператор с помощью энкодера перемещается по списку, отмечая нужную строку. После подтверждения на экран выводится график и числовые данные именно в том виде, в котором они находились в момент сохранения. Вместо экспресс-настроек выводится служебное меню просмотра архива и расширенный набор параметров, аналогичный ручному режиму. Это удобно для анализа нетипичных ситуаций, когда во время испытания оператор зафиксировал аномальный сигнал и решил его сохранить.

Очистка архива удаляет все накопленные записи. Операция должна выполняться только лицами, ответственными за эксплуатацию, чтобы не потерять результаты контроля.

Методы реализации гелиевого течеискания

Масс-спектрометрический контроль герметичности может выполняться по нескольким технологическим схемам, выбор которых определяется конструкцией изделия, допустимой подготовкой, требованиями по чувствительности и возможностью подключения к вакуумной системе. Ниже приведена систематизация распространенных способов, применимых для гелиевых течеискателей, в том числе при проведении контроля в соответствии с действующими нормативными документами.

Конкретный способ выбирается исходя из объема и массы изделия, допустимого давления, чистоты внутренних полостей и требований техпроцесса к допустимой величине утечки.

Техническое обслуживание течеискателя

Замена катодов и очистка анализатора

Обслуживание ионно-масс-спектрометрического блока выполняется без демонтажа магнитной системы. Ослабление или снятие элементов крепления магнита не допускается, чтобы не нарушить юстировку анализатора.

Перед началом работ течеискатель должен быть полностью обесточен. С входного фланца снимают заглушку. Далее демонтируют верхнюю крышку, открутив четыре винта в ручках. Снимают левую боковую панель, предварительно ослабив фиксирующие винты каркаса. Электрометрический усилитель снимается с фланца анализатора без отключения его кабеля.

Питающий кабель анализатора отсоединяют от фланца, после чего отвинчивают крепеж фланца анализатора и при помощи винтов-съемников аккуратно извлекают весь узел из корпуса. Уплотнительное кольцо осматривают. При заметных повреждениях его меняют на запасное из ЗИП. Внутреннюю полость анализатора и прилегающие поверхности протирают безворсной салфеткой со спиртом до полного удаления загрязнений.

В зоне ионизации и на ускоряющей диафрагме часто образуется рыхлый налет от продуктов износа катодов и остаточных паров. Его удаляют только мягкой салфеткой, смоченной спиртом. Очистка абразивами и твердыми предметами не допускается.

Катоды подлежат замене при обрыве спирали, при явном истончении нити или при деформации спирали. Нагревательный элемент выполнен из вольфрама и после длительной работы становится хрупким, поэтому при демонтаже нужно исключить ударные нагрузки.

После установки новых катодов все доступные поверхности дополнительно протираются спиртом и просушиваются в чистой зоне. Герметичный ввод электрометра проверяют на отсутствие окислов и загрязнений, при необходимости контакт аккуратно зачищают мелкозернистой шкуркой и обезжиривают.

Собранный анализатор устанавливается на место и равномерно притягивается шестью винтами М6 без перекоса фланца. После этого подключают кабель питания, монтируют электрометрический усилитель, возвращают на место боковую панель и верхнюю крышку и закрывают вход заглушкой.

После сервисных работ течеискатель должен поработать в режиме готовности не менее одного часа на каждом из катодов для обезгаживания и стабилизации параметров. Переключение между катодами выполняется из ручного режима. Затем выполняется автоматическая калибровка по встроенной течи. Если прибор не выходит на чувствительность, выполняют юстировку магнитной системы.

Регулировка магнитной системы

К работам по юстировке допускаются только специалисты, знакомые с электрической частью течеискателя и допущенные к работе с оборудованием до 1000 В. Все операции выполняются на включенном приборе и при снятой крышке, что требует соблюдения мер безопасности.

Юстировка нужна, если после штатной автоматической калибровки по встроенной течи прибор не достигает паспортной минимально регистрируемой утечки. Наиболее типичные причины – механический сдвиг магнита, вибрации, удары, а также переход на резервный катод с иным взаимным положением накала.

Для настройки открывают доступ к магнитной системе, включают течеискатель, переводят его в ручное управление, убеждаются, что оба насоса находятся в рабочем состоянии, клапаны испытательного тракта открыты и открыт клапан встроенной течи. После стабилизации сигнала ослабляют центральные винты крепления магнита и, перемещая систему в двух плоскостях, добиваются максимального сигнала. Вертикальная и угловая корректировка производится установочными винтами. После нахождения оптимального положения крепление обязательно фиксируется. Потом снова выполняется автоматическая калибровка и контроль достигнутой чувствительности. При отрицательном результате проверяют катоды и чистоту вакуумной части.

Ручная установка ускоряющего напряжения

В отдельных случаях автоматический поиск пика гелия невозможен, так как рабочее ускоряющее напряжение ушло за пределы диапазона ±10 В от эталонного. Тогда используется ручная установка напряжения в расширенном диапазоне. Перед этим вакуумная часть должна работать штатно: форвакуумный и высоковакуумный насосы включены, клапаны испытательного тракта и встроенной течи открыты, катод прогрет.

Оператор плавно изменяет значение «Ускоряющее U» в ручном режиме и фиксирует точку, в которой сигнал от встроенной течи становится максимальным. Практически рабочий диапазон для большинства приборов лежит в пределах 380–450 В. После нахождения максимума переходят в автоматический режим и выполняют стандартную подстройку по течи.

Обслуживание вакуумной системы

Разборка корпуса и вакуумного блока проводится в чистом помещении с возможностью подойти к течеискателю со всех сторон. Перед началом работ питание и все внешние линии должны быть отключены. Для исполнения с встроенным форвакуумным насосом дополнительно снимаются шланги и кабель насоса.

После демонтажа внешних панелей снимаются защитные кожухи плат, отсоединяются все кабели исполнительных устройств, вакуумная система освобождается от крепежа и аккуратно выводится из каркаса. При дальнейшем разборе снимаются анализатор, сильфонные соединения, турбомолекулярный насос, преобразователи давления и клапаны.

Особое внимание уделяется резиновым и эластомерным уплотнениям. Любые царапины или порезы на местах их установки могут стать причиной негерметичности. Поврежденные элементы подлежат замене. Сборка проводится в обратной последовательности с равномерной затяжкой фланцев.

Очистка элементов вакуумного тракта

Для удаления загрязнений используют безворсовые салфетки, смоченные этиловым спиртом-ректификатом. Если загрязнение сильное, допускается предварительная обработка ацетоном высокой чистоты (кроме резиновых уплотнений) с последующей обязательной промывкой спиртом. Все операции выполняются в перчатках, чтобы не наносить новые следы. Перед сборкой все детали должны быть полностью сухими.

Диагностика и текущий ремонт

Система управления течеискателя контролирует состояние вакуумной части, ионного анализатора, датчиков и клапанов. При обнаружении аномалии формируется сообщение на экране и включается звуковая сигнализация. По тексту сообщения можно быстро определить участок неисправности и последовательность действий.

Маркировка и пломбирование

Идентификационные данные течеискателя наносятся на шильдик, установленный на панели подключения внешних устройств. На табличке указываются наименование изготовителя, полное обозначение модели, обозначение технических условий с кодом продукции и годом утверждения, серийный номер и год выпуска, а также знак национальной системы стандартизации.

При поставке с транспортировочной тележкой на ее задней части наносится отдельная маркировка, где указывается изготовитель, наименование принадлежности и ее номер.

Корпус течеискателя штатно не пломбируется, но пломбы ставятся на узлы, которые влияют на метрологические и вакуумные характеристики, в том числе на турбомолекулярный насос в исполнении с внешним ТМН.

Хранение

Хранить прибор допускается в отапливаемом помещении при температуре от 10 °C до 35 °C и относительной влажности не более 80 % при 25 °C. В заводской упаковке допускается более широкий температурный диапазон от 5 °C до 40 °C. Помещение должно быть свободно от агрессивных примесей и пыли, вызывающих коррозию.

Транспортирование

Перевозка допускается любым видом транспорта в заводской транспортной таре при температуре от –50 °C до +50 °C и влажности до 95 % при 25 °C. Упаковка должна быть защищена от осадков и иметь нанесенные манипуляционные знаки «Хрупкое», «Беречь от влаги», «Верх», «Центр тяжести». Переворачивание и кантование не допускаются.

Справочная таблица соответствия вакуумных масел

При необходимости могут применяться отечественные вакуумные масла ВМ-1С и ВМ-5С, соответствующие действующим техническим условиям. Следует учитывать, что изготовитель насосов гарантирует заявленные параметры только при использовании рекомендованных марок.

Дополнительное оборудование

Транспортировочная тележка

Для удобства перемещения течеискатель может поставляться на специализированной тележке. Конструкция тележки предусматривает установку внешнего форвакуумного насоса на нижней полке, фиксацию самого течеискателя прижимными элементами вдоль боковых стенок, размещение принадлежностей в закрывающемся ящике и хранение газового баллона объемом 5 л на задней стенке. Ходовая часть выполнена на базе двух опорных колес увеличенного диаметра и двух поворотных колес с тормозом, что обеспечивает маневренность и устойчивость при перевозке по цеху.

Пульт дистанционного управления

Пульт ДУ используется при контроле протяженных изделий по методам обдува или щупа, когда оператору неудобно постоянно находиться у основного блока. По функционалу органы управления и индикация на пульте повторяют панель течеискателя. Отображается уровень потока, видна граница порога, доступны команды «Старт/Стоп» и «Компенсация фона».

Подключение выполняется только при выключенном течеискателе. Кабель вставляется в соответствующий разъем на задней панели. После включения прибора пульт распознается автоматически и готов к работе.

Внешняя контрольная течь

Внешняя контрольная течь применяется для калибровки комплекса «течеискатель + испытательная система» и для подтверждения минимально регистрируемого потока в конкретных условиях эксплуатации. Конструкция включает корпус, встроенную гелиевую течь, запорный клапан, фланцевое присоединение и разъем питания клапана.

Присоединение к вакуумной линии течеискателя выполняется через стандартный фланец KF25 с накидным хомутом и уплотнительным кольцом. Если на объекте используется иное присоединение, применяют переходный фланец. После завершения работ на фланец обязательно ставят заглушку.

Гелиевая течь содержит кварцевую проницаемую мембрану и требует аккуратного обращения, так как удар или сильное усилие может привести к разрушению элемента.

Масс-спектрометрические гелиевые течеискатели ТИ1-50

Масс-спектрометрические гелиевые течеискатели серии ТИ1-50 предназначены для измерения потоков гелия при неразрушающем контроле герметичности и для определения мест негерметичности в аппаратах, трубопроводах, вакуумных и криогенных системах, арматуре, теплообменном и корпусном оборудовании, допускающем либо откачку внутреннего объема, либо заполнение контрольной средой на основе гелия. Допускается работа по чистому гелию и по газовым смесям, содержащим гелий в качестве индикаторного компонента.

В основе течеискателя используется высокочувствительный магнитный масс-спектрометр, настроенный на регистрацию ионного тока гелия. Принцип действия построен на ионизации поступающего из контролируемого объема газа с последующим выделением ионов гелия в однородном магнитном поле и их регистрацией ионным приемником. Сигнал с приемника усиливается электрометрическим усилителем, затем поступает на систему цифровой обработки и отображается на панели управления.

Анализатор размещен в немагнитном корпусе между полюсами постоянного магнита. В ионизатор подается электронный поток, который ионизирует газ, поступающий из проверяемой системы или из щупа. Ионы вытягиваются ускоряющим электрическим полем, формируются в пучок и в магнитном поле разделяются по радиусу траектории, определяемому массой иона. Ионы гелия, как целевой пробный газ, собираются на коллекторе, откуда сигнал поступает в цепь измерения. Такой принцип обеспечивает высокую селективность по гелию и позволяет работать в присутствии фоновых газов остаточной атмосферы.

Поддержание рабочего давления в анализаторе обеспечивает вакуумная система течеискателя, включающая форвакуумный насос и турбомолекулярный насос. Сочетание двухступенчатой откачки позволяет использовать течеискатель как в режимах вакуумных испытаний, так и в режимах поиска течей по щупу.

Управление всеми узлами реализовано через панель течеискателя. Оператор видит величину зарегистрированного потока, состояние вакуумной части, активный метод контроля, сообщения самодиагностики. В эту же группу приборов входит модификация ТИ1-50И, построенная на той же измерительной схеме.

В приборе реализованы два базовых режима по входу течеискателя. Режим прямотока применяется при малых потоках и при возможности создания пониженного давления в испытуемом объеме. Режим противотока используется при более высоких газовых нагрузках и при испытаниях крупногабаритных объектов. Система управления самостоятельно выбирает оптимальный режим в зависимости от давления на входе и особенностей измерения. Дополнительно реализован способ поиска течей щупом, предназначенный для локализационных работ при изделии, находящемся под избыточным давлением гелия.

Корпус течеискателя конструктивно не пломбируется. Заводской номер наносится на заднюю стенку корпуса методом маркировочной наклейки в виде цифрового кода. Нанесение на корпус знака поверки не предусматривается и выполняется в сопроводительной документации. Визуальное представление течеискателя и место нанесения номера могут быть показаны на иллюстрациях эксплуатационной документации.

Программное обеспечение

Встроенное программное обеспечение разработано изготовителем специально под задачу гелиевого течеискания и обеспечивает автоматическое управление вакуумной частью, масс-спектрометрическим анализатором и системой индикации. ПО координирует включение и выключение насосов, управление электромагнитными клапанами, переключение режимов «прямоток/противоток», выполнение автоподстройки на пик гелия и ведение архива измерений.

К функциям программного обеспечения относятся автоматическая настройка чувствительности и ускоряющего напряжения, вывод на экран всех измеренных и вычисленных параметров, регистрация результатов с привязкой ко времени, а также встроенная диагностика неисправностей с формированием сообщений пользователю. Структура ПО разделена на метрологически значимую и эксплуатационную части. Метрологически значимая часть используется при нормировании погрешности и учитывается при утверждении типа. Уровень защиты программного обеспечения от намеренных и случайных изменений соответствует низкому уровню в терминологии Р 50.2.077-2014, что является достаточным для данного класса приборов.

Метрологические характеристики

Метрологические параметры установлены для нормальных условий эксплуатации, принятых для вакуумно-гелиевого течеискания: температура окружающей среды от +10 до +35 °C, относительная влажность не более 80 %, атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа. Поток газа выражается в Па·м³/с, что соответствует требованиям ГОСТ 8.417-2002 и применяемому уравнению состояния идеального газа.

Здесь Q_нпи – нижний предел измерений для данного диапазона, Q_изм – фактически измеренное значение потока. Такая форма допускаемой погрешности типична для гелиевых течеискателей и учитывает переходные режимы у нижней границы чувствительности.

Технические характеристики

Конструкция течеискателя позволяет использовать его как стационарно в составе вакуумных стендов, так и в переносном варианте с установкой на транспортировочную тележку. Питание осуществляется от однофазной сети 220 В, 50 Гц.

Комплектность

Средство измерений поставляется с комплектом эксплуатационной документации и принадлежностей, обеспечивающих ввод течеискателя в работу и последующее его метрологическое сопровождение.

Сведения о методиках и конкретных схемах измерений приведены в разделе «Работа с течеискателем» руководства по эксплуатации и должны применяться в составе технологической документации предприятия-пользователя.

Нормативная и методическая база

При проектировании и изготовлении течеискателей серии ТИ1-50 использованы действующие в РФ документы по масс-спектрометрическому контролю герметичности и по метрологическому обеспечению вакуумных измерений. Эксплуатация и поверка прибора должны вестись с учетом следующих нормативов:

ГОСТ 28517-90 «Контроль неразрушающий. Масс-спектрометрический метод течеискания. Общие требования» устанавливает базовую терминологию и принципы построения метода.

ГОСТ Р 53177-2008 «Вакуумная техника. Определение характеристик масс-спектрометрического метода контроля герметичности» регламентирует порядок определения чувствительности, предела обнаружения и других характеристик, которые реализованы в приборе.

ТУ 4215-023-07517692-2010 «Течеискатель масс-спектрометрический гелиевый ТИ1-50. Технические условия» определяют конкретное исполнение прибора, состав поставки, требования к надежности и к программному обеспечению.

Знак утверждения типа наносится типографским способом в сопроводительной документации, что соответствует принятой практике для приборов данного класса.