家用燃气用具连接用软管便携式气密性检验装置研发

朱 玮 李芳莹 赵生兰 白轩瑜 石文

（甘肃省产品质量监督检验研究院，兰州 730050）

随着城乡现代化工业和居民住宅建设的不断发展，包括天然气、液化石油气在内的燃气在人们生活和生产中的地位和作用越来越明显，消耗量也呈现持续增加的趋势。近年来的煤改气工程更是推动了燃气行业的快速发展，相应的燃气器具及相关配件产品成为居家生活的必需品[1]。城镇燃气安全涉及百姓切身利益和社会人身财产安全，因燃气及相关产品造成的安全事故时有发生。2022 年上半年，我国共发生457起燃气事故，其中居民用户燃气事故为271 起，工商用户燃气事故为63 起，事故共造成29 人死亡[2]。燃气使用安全已经成为城乡发展的重要关注点，这也引起政府部门的高度重视。2023 年7 月30 日，全国安全生产电视电话会议强调，要全面开展燃气安全大起底、大整治，针对问题气、问题瓶、问题阀、问题软管、问题管网、问题环境等关键环节，明确责任、直捣病灶，坚决遏制燃气事故多发势头。各地市场监管部门要求加强对燃气泄漏报警器、燃气用管、减压阀、自闭阀等燃气设施的市场审查或备案、检测程序以及市场销售环节的监管力度，燃气用具连接用软管成为监管重点。

燃气用具连接用软管适用于家用燃气的燃气开关和燃烧器具、家用瓶装液化石油气的调压器和燃烧器具之间的连接，根据材料不同可分为金属（波纹）软管和非金属（橡胶或橡塑复合）软管。软管的气密性检查是保证软管产品质量安全的重要环节，我国国家及行业标准对软管的气密性要求逐件检验，并逐批检验不同条件下（耐热、弯曲、拉伸、冲击、扭转及老化等）软管的气密性。目前，燃气用管气密性检测一般在试验室进行。由于气源及观察泄漏用的水箱体积较大，设备占据空间且不方便移动，试验过程中需要操作人员全程肉眼观察并记录试验现象，试验精度不高，且测试效率较低。研发的燃气用具连接用软管气密性检验装置，通过自动化设计进行一键测量，实现检测结果的自动判断和自动显示，提高了检验质效。同时，检验装置体积小便于携带，可在现场随时测量，有效解决了家用燃气用管产品现场检验的需求。

1 测试装置设计

1.1 总体设计方案

1.1.1 建立研究模型

技术路线：气源气体→气体稳定系统→气体压强测量→保压、计时开始→判断泄漏→计时结束→显示结果、排气。应用自动控制理论反馈控制系统，给定一个输入，按照输出和输入的偏差进行控制，在自动控制系统的理论基础上选择先进的器件、传感器进行建模研究，找到最优的设计方案。

1.1.2 测试装置的设计目标

设计的测试装置自带气源，压缩空气输入端配备油水分离器、稳压阀及传感器，方便调节试验压强。测量时自动计时，测量结束时自动排气并提示测量是否通过。该装置配置多种接口，实现不同种类燃气用管的检验，同时实现小型化、轻量化，方便携带。电源电压适应范围广，适用场合多，发生漏气能够自动测量、自动判断，无须肉眼观察漏气现象，弃用大体积的观察漏气用水槽。

1.2 硬件设计

燃气用管产品相关标准对气密性试验只描述了试验过程，即将软管或者软管组合件一端封闭，另一端与气源相连，然后充压至规定试验压强并保持一定时间，判断试样有无泄漏或者异常现象，但是并未规定试验装置[3-4]。基于此，研制了一种家用燃气用管便携式气密性检验装置，其内部结构和外部结构分别如图1、图2 所示。

1.机箱；2.进气电磁阀；3.气源气路；4.油水分离器；5. 进气管路；6. 测试管路；7. 排气电磁阀；8. 熔断器；9.开关电源；10.压力开关；11.调压阀；12.时间继电器；23.进气接口；24.测试接口；25.排气接口。图1 内部结构示意图

1.机箱；3.气源气路；4.油水分离器；13.红色报警灯；14.绿色指示灯；15.压力显示面板；16.调试旋钮；17.时间计数显示面板；18.提手；19.带灯电源按钮；20.带灯启动按钮；21.带灯复位按钮；22.带灯调试按钮。图2 外部结构示意图

该装置机箱上设有进气接口、测试接口和排气接口，进气接口用于连接进气管路与进气电磁阀，测试接口用于连接测试样品管与测试管路，排气接口用于连接排气电磁阀。工作时，将测试燃气具连接用管通过测试接口24 连接，按下带灯电源按钮19 后，100 ～220 V 交流电压通过开关电源9 变成12 V 直流电压。按下带灯启动按钮20 后，启动开关SQ 闭合，进气电磁阀2 供电后打开，气源气体通过进气电磁阀2、压力开关10、测试管路6 进入测试样品内。当气体压强达到设定压强后，松开启动开关SQ，压力开关10输出12 V 信号，此时进气电磁阀2 关闭，第一中间继电器1J 得电，第一中间继电器第二常开触点1J1闭合，时间继电器12 启动开始计时。当到达时间设定值时，时间继电器12 的第一开关SJ1闭合，第二开关SJ2打开，给排气电磁阀7 输出开关信号，启动排气电磁阀7。如果在测试时间内不漏气，测试结束后绿色指示灯14 亮。如果测试过程中试样漏气，第二中间继电器2J 瞬时得电，此时第二中间继电器常闭触点2J2打开，第二中间继电器的常开触点2J3闭合，绿色指示灯14 失电，给红灯开关信号，红色报警灯13 亮，并有提示音。测量结束后，按下带灯复位按钮21，为下次测试做好准备。调试旋钮16 在测试中不使用，只在调试设定输出压强时使用。接线示意图，如图3 所示。另外，该装置机箱两侧设有提手，方便携带。

2.进气电磁阀；7.排气电磁阀；9.开关电源；10.压力开关；12.时间继电器；13.红色报警灯；14.绿色指示灯；23.进气接口。图3 接线示意图

1.3 气源部分

空气压缩装置与机箱合理连接，实现试验装置整体便携，且配备油水分离器和稳压阀，确保试验气源干净、稳定，输出压强为0.01 ～0.70 MPa[5]。采用高精度压力传感器，控压精度达到±1 kPa。

1.4 电源电压

试验装置电源电压适用范围广，不仅可以使用100 ～240 V 交流电压，也可采用12 V 直流电压（汽车电源）。现场检测时，适用于没有电源接口或者现场电压波动大且不稳定的情况。

1.5 自动控制部分

测试装置将原有的依靠水箱肉眼观察漏气情况，转变为依靠高精度压力传感器、继电器、指示灯、报警灯自动判断检测结果。设置排气电磁阀及排气管路，试验结束后自动泄压。自动化的设计减少了人为因素对试验结果的影响，使得测试结果稳定可靠[6]。

2 试验装置应用

研发的家用燃气用具连接用软管便携式气密性检验装置，经测试可知压强稳定、准确，检测重复性优良。

2.1 压强试验

将经法定计量机构校验合格的精度为0.5 级、显示分辨率为0.001 MPa 的精密压力表与试验装置测试接口相连接，闭合装置电源开关，点击开启按钮启动试验，记录试验装置显示压强P及精密压力表实测压强Pi，结果见表1。计算可知，实测压强与显示压强的偏差（Pi-P）/P×100%为-1%～+1%，说明试验装置压强稳定、准确。

表1 家用燃气用具连接用软管便携式气密性检验装置压强试验

2.2 检测重复性

对同一个试验压强进行20 次重复试验，记录试验装置设置压强P及精密压力表实测压强Pi，依据（Pi-P）/P×100%计算实测压强与设置压强的偏差，见表2。可见，偏差均在-1%～+1%，说明试验装置检测重复性优良。

表2 检测重复性试验结果偏差

3 结语

燃气用连接软管的气密性质量问题轻则影响产品的使用性能，重则可能造成爆炸、火灾等危害人身财产安全的事故，气密性检验的重要性不言而喻。研发的家用燃气用管便携式气密性检验装置，通过自动化设计实现了检测结果的自动判断，极大地提高了测试效率。测试装置压力稳定、准确，检测重复性优良。气源与电源的合理使用实现了装置的小型化和轻量化，便于携带，突破了使用场地及使用环境的限制，在检验检测机构、基层市场监管部门、商家验货检验等方面具有良好的应用前景。