本發(fā)明屬于工業(yè)檢測技術領域，涉及一種噴氣織機壓縮空氣泄漏的檢測和定量分析方法，本發(fā)明還涉及進行噴氣織機壓縮空氣泄漏檢測的裝置。

背景技術：

隨著紡織行業(yè)的發(fā)展，越來越多的噴氣織機被大量使用。壓縮空氣作為動力源，在氣動加壓、氣動輸送及氣動引緯中有重要作用。空壓系統(tǒng)為噴氣織機提供一定壓力的壓縮空氣，包括空氣壓縮機、后處理設備、供氣管網(wǎng)及通風冷卻設施，是紡織企業(yè)的動力能源。

噴氣織機的引緯就是以壓縮空氣作為載體，利用壓縮空氣通過小孔釋放時產(chǎn)生的高速氣流將緯紗牽引穿過梭口完成其引緯功能的。引緯機構(gòu)是噴氣織機的關鍵之一，對噴氣織機的優(yōu)劣起決定性作用。噴氣織機的引緯機構(gòu)是由氣源凈化、氣流調(diào)節(jié)、氣路、主、輔噴嘴以及控制主、輔噴嘴氣流開關的電磁閥等裝置組成。

由于噴氣織機的工作性質(zhì)，壓縮空氣的消耗不同于其他用氣設備，其耗氣量約占總供氣量的70％，甚至更高。噴氣織機的空氣傳送系統(tǒng)是由空氣壓縮機出來的壓縮空氣經(jīng)過配管到達織機上的空氣過濾器，過濾后的空氣經(jīng)過氣壓調(diào)節(jié)箱內(nèi)的調(diào)壓閥調(diào)節(jié)壓力后分送到噴射裝置的各執(zhí)行器件。在現(xiàn)場，壓縮空氣的產(chǎn)生、傳送都存在泄漏。泄漏使壓縮空氣管網(wǎng)壓力下降，通過提升空壓機的功率才能滿足設備的動力需求，供氣壓力越高，空壓機功耗越高，同時壓縮空氣的泄漏量越大。泄漏位置主要集中在空氣過濾器、減壓閥、電磁閥、氣缸前端蓋、螺紋連接、管網(wǎng)節(jié)點等處。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種噴氣織機壓縮空氣泄漏的檢測和定量分析方法，用以檢測壓縮空氣泄漏狀況并進行定量分析。

本發(fā)明的另一目的是提供一種噴氣織機壓縮空氣泄漏檢測裝置。

本發(fā)明所采用的技術方案是，噴氣織機壓縮空氣泄漏的檢測和定量分析方法，具體包括以下步驟：

步驟1，檢測是否有泄漏：

檢測噴氣織機氣路管道超聲波的變化，確定是否存在泄漏；

步驟2，確定泄漏點：

經(jīng)步驟1確定管道存在壓縮空氣泄漏后，利用紅外熱成像技術，通過分析泄露位置表面的溫度分布，確定泄漏點；

步驟3，泄露定量分析：

對步驟2檢測到的系統(tǒng)氣路中壓縮空氣泄漏位置的溫度差，進行對比分析可以得到與壓力及氣路孔徑的函數(shù)溫度變化關系，從而得到泄漏量。

本發(fā)明的特點還在于，

步驟1具體為：當噴氣織機氣路管道發(fā)生壓縮空氣泄漏，壓縮空氣產(chǎn)生的紊流將在泄漏位置產(chǎn)生超聲波，超聲波強度在大氣環(huán)境中隨傳播距離的增加而衰減，采用超聲波掃描設備對管道各方向進行掃描，掃描設備顯示明顯的方向即為泄漏點存在的方向。

步驟1具體為：氣路中由于壓縮空氣泄漏產(chǎn)生噪音，超聲波探測裝置能夠辨別伴隨壓縮空氣泄漏的高頻率嘶嘶聲音，壓縮空氣流動產(chǎn)生的超聲波強度比光滑壁面的氣路管道高，通過超聲波信號的差異可以檢測到泄漏位置。

步驟2中溫度分布值越低壓縮空氣的泄漏量越大。

步驟3具體為：

假設管內(nèi)壓縮空氣視為理想氣體，氣體在管內(nèi)流動為絕熱流動，氣體在泄漏點為等熵流動，由氣體狀態(tài)方程、泊松方程及連續(xù)性方程，得到壓縮空氣孔口泄漏流量公式如下：

如果則泄漏時氣體流動屬于音速流動，此時泄漏量為：

如果則泄漏時氣體流動屬于亞音速流動，此時泄漏量為：

其中：t為氣體泄漏前的溫度，即管道內(nèi)的平均溫度；p為氣體泄漏前的壓力；k為氣體等熵指數(shù)；cd為氣體泄漏系數(shù)，無量綱，取值范圍在0.6-1.0之間；z為壓縮因子，是一個狀態(tài)參數(shù)，對于理想氣體，任何狀態(tài)下z＝1；pa為泄漏介質(zhì)壓力；m氣體摩爾質(zhì)量；a是泄漏口面積，d為當量直徑。

本發(fā)明所采用的另一技術方案是，一種噴氣織機壓縮空氣泄漏檢測裝置，包括顯示部分、處理部分、檢測部分和開關電源；

顯示部分包括液晶顯示器和led顯示板；

處理部分包括智能處理器和圖像處理器；

檢測部分包括信號感應器、溫度感應器、超聲探測頭、紅外探測頭和紅外相機；

液晶顯示器、led顯示板、智能處理器、信號感應器、溫度感應器、圖像處理器、超聲探測頭、紅外探測頭和紅外相機均與開關電源連接；液晶顯示器、led顯示板、信號感應器、溫度感應器和圖像處理器均與智能處理器連接；信號感應器與超聲探測頭連接，紅外探測頭與溫度感應器連接，圖像處理器與紅外相機連接。

本發(fā)明的特點還在于，

led顯示板用于顯示泄露情況。

led顯示板以光柱節(jié)數(shù)顯示泄漏情況。

還包括噪聲感應器分別與超聲探測頭、智能處理器和開關電源連接。

液晶顯示器用于顯示泄漏表面的溫度及噪聲分布。

本發(fā)明的有益效果是，噴氣織機壓縮空氣泄漏的檢測和定量分析方法，將超聲波與紅外技術在噴氣織機壓縮空氣泄漏檢測中結(jié)合應用，可對泄漏位置快速準確的定位，并對泄漏進行定量分析，克服了兩者單獨使用的局限。通過分析參數(shù)之間的關系，可以對泄漏產(chǎn)生的原因更加了解，便于紡織企業(yè)根據(jù)自身條件和投資回收期進行泄漏修復或更換部件，對于提高節(jié)能意識、節(jié)約能源、減少浪費、提高利潤具有重大的現(xiàn)實意義。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所采用的檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明檢測過程示意圖；

圖3是泄漏量與孔徑及壓力的關系；

圖4是泄漏處溫度變化與孔徑及壓力的關系；

圖5是泄漏量與溫度變化及壓力的關系。

圖中，1.液晶顯示器，2.led顯示板，3.智能處理器，4.信號感應器，5.噪聲感應器，6.溫度感應器，7.圖像處理器，8.超聲探測頭，9.紅外探測頭，10.紅外相機，11.開關電源，12.檢測裝置。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。

本發(fā)明噴氣織機壓縮空氣泄漏的檢測和定量分析方法，利用超聲波及紅外熱像儀對泄漏進行檢測及量化，所采用的檢測裝置12，如圖1所示，包括顯示部分、處理部分、檢測部分和開關電源11。

顯示部分包括液晶顯示器1和led顯示板2，液晶顯示器1用于顯示泄漏表面的溫度及噪聲分布，led顯示板2以光柱節(jié)數(shù)顯示泄露情況。

處理部分包括智能處理器3和圖像處理器7，檢測部分包括信號感應器4、噪聲感應器5、溫度感應器6、超聲探測頭8、紅外探測頭9和紅外相機10。

液晶顯示器1、led顯示板2、智能處理器3、信號感應器4、噪聲感應器5、溫度感應器6、圖像處理器7、超聲探測頭8、紅外探測頭9和紅外相機10均與開關電源11連接；液晶顯示器1、led顯示板2、信號感應器4、噪聲感應器5、溫度感應器6和圖像處理器7均與智能處理器3連接；信號感應器4和噪聲感應器5與超聲探測頭8連接，紅外探測頭9與溫度感應器6連接，圖像處理器7與紅外相機10連接。

液晶顯示器1的型號為kd043fm-2b；led顯示板2的型號為an2g-p20-2r1g；智能處理器3的型號為celerond347；信號感應器4的型號為su30fl；噪聲感應器5的型號為wst60m；溫度感應器6的型號為ts-9100；圖像處理器7的型號為lkv323；超聲探測頭8的型號為2.5p20；紅外探測頭9的型號為mik-al-10；紅外相機10的型號為om130h。

檢測的過程具體包括以下步驟：

步驟1，檢測漏點：

利用超聲波對噴氣織機系統(tǒng)的壓縮空氣泄漏情況進行檢測。

如圖2所示，將檢測裝置12的檢測部分對準噴氣織機引緯部件，利用超聲探測頭8檢測噴氣織機系統(tǒng)中的超聲波信號和噪音信號，信號感應器4和噪音感應器5分別接收到超聲波信號和噪音信號，并傳送給智能處理器3，處理后的超聲波信號導入led顯示板2，轉(zhuǎn)換為光柱節(jié)數(shù)進行顯示。噪音信號經(jīng)智能處理器3處理后，以信號的形式傳輸至液晶顯示器1，液晶顯示器1顯示噪聲分貝情況。進而確定是否存在泄漏情況。

原理在于：

①利用超聲波信號的變化，對泄漏進行檢測。

氣體總是由高壓流向低壓，當噴氣織機氣路管道發(fā)生壓縮空氣泄漏，壓縮空氣產(chǎn)生的紊流將在泄漏處產(chǎn)生超聲波。超聲波是高頻短波信號，其強度在大氣環(huán)境中隨傳播距離的增加而衰減，使超聲波具有指向性，利用智能識別功能，能夠準確的判斷出泄漏點所在位置。led顯示的光柱節(jié)數(shù)可以確定泄漏點的方向，光柱節(jié)數(shù)越多，表示泄漏點在檢測設備前方指向的方向上存在的可能性越大，具體方向通過設備掃描前方各個方位，光柱顯示節(jié)數(shù)越多的方向即為泄漏點存在的方向。

②利用噪音信號的變化，對泄漏進行檢測。

氣路中由于壓縮空氣泄漏產(chǎn)生噪音，超聲波探測器能夠辨別伴隨壓縮空氣泄漏的高頻率嘶嘶聲音。壓縮空氣流動產(chǎn)生的超聲波強度比光滑壁面的氣路管道高出幾倍，通過超聲波信號的差異可以檢測到泄漏位置。

步驟2，確定泄漏點：

對確定的可能泄露位置利用檢測裝置中紅外探測頭9識別泄漏位置的輻射熱能，利用紅外相機10捕捉泄漏位置表面溫度分布，獲得的信息分別經(jīng)溫度感應器6和圖像處理器7預處理后傳輸至智能處理器3，智能處理器3將熱輻射信息和相應的溫度分布整合，得到熱輻射圖像，并在液晶顯示器1上顯示。通過熱輻射圖中溫度的分布，即可確定泄漏點。

測試表明，壓力的增加使得流過孔的壓縮空氣溫度降低，溫度差隨孔徑的增加而減小。噴氣織機中壓縮空氣的泄漏隨時間的進展產(chǎn)生溫度分布，溫度分布值越低壓縮空氣的泄漏量越大。通過測試可得到壓縮空氣泄漏量與溫度分布的對應關系。根據(jù)壓縮空氣在泄漏點的溫度分布，可以對泄漏定量分析。

步驟3，泄露定量分析：

對步驟2檢測到的系統(tǒng)氣路中壓縮空氣泄漏位置的溫度差，進行對比分析可以得到與壓力及氣路孔徑的函數(shù)溫度變化關系。

壓縮空氣管道泄漏一般為孔口泄漏，通常以圓孔泄漏為基礎建立泄漏模型，當孔口不規(guī)則時，采用當量直徑作為計算參數(shù)。假設：管內(nèi)壓縮空氣視為理想氣體；氣體在管內(nèi)流動為絕熱流動；氣體在泄漏點為等熵流動。應用流體力學連續(xù)性方程，動量守恒方程和能量守恒方程可對氣體流動過程作以描述。由氣體狀態(tài)方程、泊松方程及連續(xù)性方程，得到壓縮空氣孔口泄漏流量公式如下：

如果則泄漏時氣體流動屬于音速流動(臨界流)，此時泄漏量為：

如果則泄漏時氣體流動屬于亞音速流動(次臨界流)，此時泄漏量為：

其中：t為氣體泄漏前的溫度，即管道內(nèi)的平均溫度；p為氣體泄漏前的壓力；k為氣體等熵指數(shù)；cd為氣體泄漏系數(shù)，無量綱，取值范圍在0.6-1.0之間；z為壓縮因子，是一個狀態(tài)參數(shù)，對于理想氣體，任何狀態(tài)下z＝1；pa為泄漏介質(zhì)壓力；m氣體摩爾質(zhì)量；a是泄漏口面積，d為當量直徑。

超聲波及紅外技術在檢測噴氣織機壓縮空氣泄漏的應用實踐中，不難發(fā)現(xiàn)兩者各自的局限。超聲波對于發(fā)生壓縮空氣泄漏的位置可以準確定位。紅外技術通過對泄漏位置熱圖像進行熱分析，可以對泄漏位置進行篩選。基于上述分析可以得出結(jié)論:超聲波和紅外技術都可對噴氣織機引緯機構(gòu)氣路管道進行泄漏檢測，而對于泄漏定量分析，紅外技術更加可靠。這是因為超聲波噪聲水平與被檢測孔徑和壓力的噪聲水平相同，不能得出壓縮空氣流量的差異。利用紅外技術可以得到氣路管道與壓縮空氣流過孔的熱量，通過對泄漏位置進行熱對比及熱分析，對泄漏定量?；诖?，本發(fā)明提出了一種思路：將超聲波與紅外技術在噴氣織機壓縮空氣泄漏檢測中結(jié)合應用。前者可對泄漏位置快速準確的定位，后者可對泄漏進行定量分析。避免了兩者單獨使用的局限。

通過使用超聲波與紅外技術對噴氣織機引緯機構(gòu)氣路的泄漏檢測及定量，可以得到泄漏有關的參數(shù)：噪聲水平，孔徑，壓力及溫度差。通過分析參數(shù)之間的關系，可以對泄漏產(chǎn)生的原因更加了解，便于紡織企業(yè)根據(jù)自身條件和投資回收期進行泄漏修復或更換部件，對于提高節(jié)能意識、節(jié)約能源、減少浪費、提高利潤具有重大的現(xiàn)實意義，并對設備以后的維護有更加清晰的認知。超聲波與紅外技術同樣適用于壓縮空氣在其他紡織設備中泄漏檢測，結(jié)合空壓系統(tǒng)有助于我們了解工作現(xiàn)場的整體泄漏。

在鋼管上分別鑿出0.5mm、0.7mm、1.0mm、1.3mm、1.5mm、2.0mm的孔，分別對各個孔在0.4mpa、0.5mpa、0.6mpa、0.7mpa、0.8mpa下的參數(shù)(噪聲水平，孔徑，壓力及溫度變化)進行測量，以建立其相關性。

通過測量發(fā)現(xiàn)，泄漏點處的壓縮空氣泄漏量隨孔徑及壓力的增加而增大，在鋼管上孔口泄漏量與孔徑及壓力的結(jié)果如圖3所示。通過超聲波探測器測量鋼管孔泄漏處聲音強度，實驗發(fā)現(xiàn)當壓力增加，鋼管上孔泄漏量及產(chǎn)生的聲音強度隨之增大。利用紅外技術測量鋼管孔泄漏處溫度差，分析其熱成像及溫度分布，發(fā)現(xiàn)壓力的增加導致鋼管上孔處壓縮空氣的溫度下降，孔泄漏處溫度差增大。鋼管上孔的溫度變化與孔徑及壓力的結(jié)果如圖4所示。圖5表示鋼管上孔泄漏流量與孔溫度變化及壓力之間的關系。