Phát hiện rò rỉ khí heli: Các ứng dụng thiết yếu trong ngành hàng không vũ trụ, năng lượng và điện tử.

Heli: Loại khí ưu việt cho việc phát hiện rò rỉ an toàn và nhạy bén.

Do có tính chất hóa học trơ, nhẹ hơn không khí, và đặc điểm là một loại khí không màu, không mùi, không độc hại, không bắt lửa với điểm sôi là -268,9°C,heliNó mang lại độ an toàn vận hành cao hơn đáng kể so với hydro. Ứng dụng của phương pháp phát hiện rò rỉ heli đã mở rộng từ các viện nghiên cứu đến các doanh nghiệp công nghiệp và thậm chí cả các doanh nghiệp cá nhân, chứng tỏ tiện ích rộng lớn và ngày càng tăng của nó.

I. Ngành công nghiệp hàng không vũ trụ và công nghệ cao

1. Động cơ tên lửa: Máy đo phổ khối lượng heli được sử dụng bằng phương pháp kết hợp giữa đầu dò khí áp suất dương và kiểm tra bằng buồng heli. Điều này giúp tăng đáng kể độ nhạy phát hiện rò rỉ, đảm bảo chất lượng động cơ. Việc kiểm tra rò rỉ thân tên lửa tích hợp đầu dò khí, buồng heli, phương pháp tích lũy và các kỹ thuật khác. Phương pháp tiên tiến này giúp tăng độ nhạy, khắc phục những hạn chế của các phương pháp dò khí cơ bản.

2. Máy mô phỏng môi trường không gian KM6: Cơ sở khổng lồ này bao gồm một buồng chân không chính (đường kính 12m, cao 22m), các buồng phụ trợ và các khoang điều khiển, tổng thể tích 3500m³. Cấu trúc phức tạp của nó bao gồm hàng nghìn mét mối hàn. Phương pháp kiểm tra rò rỉ bằng máy quang phổ khối heli áp suất âm được sử dụng. Mỗi mối hàn được niêm phong bên trong một hộp thử nghiệm được kết nối với hệ thống bơm chuyên dụng để đạt được chân không thấp. Việc đưa heli vào hộp tạo ra nồng độ và áp suất cao hơn so với máy quang phổ, giúp tăng hiệu quả độ nhạy phát hiện.

3. Tàu vũ trụ, vệ tinh, van, linh kiện điện tử và cảm biến: Máy đo phổ khối lượng heli và các kỹ thuật kiểm tra rò rỉ liên quan được sử dụng rộng rãi cho các bộ phận trong tàu vũ trụ, vệ tinh, các loại van, linh kiện điện tử và cảm biến.

II. Ngành công nghiệp điện lực

Máy cắt mạch cao áp SF6 và thiết bị chống sét oxit kẽm (ZnO) là những thành phần quan trọng trong các nhà máy điện và hệ thống truyền tải. Rò rỉ có thể gây ra sự cố mất điện trên diện rộng hoặc cục bộ, làm gián đoạn sản xuất công nghiệp và sinh hoạt hàng ngày, dẫn đến thiệt hại kinh tế đáng kể, thường không thể tính toán được.

1. Nhà máy điện và thiết bị: Máy đo phổ khối lượng heli là lựa chọn ưu tiên để kiểm tra rò rỉ trong các nhà máy điện, đặc biệt là đối với máy biến áp cao áp, tụ điện, ống cầu dao và các bộ phận quan trọng khác, bằng cách sử dụng nhiều phương pháp chuyên biệt.

2. Bộ chống sét oxit kẽm (ZnO): Chúng được cấu tạo bằng cách xếp chồng các đĩa ZnO (được lựa chọn dựa trên định mức điện áp, tiết diện, độ dày và số lượng) bên trong một vỏ sứ, sau đó được bơm đầy khí nitơ và bịt kín. Nguyên lý hoạt động: Trong trường hợp sét đánh hoặc quá áp, điện trở của các đĩa ZnO giảm mạnh, dẫn dòng điện cao xuống đất và bảo vệ đường dây truyền tải. Nếu rò rỉ làm giảm áp suất bên trong, không khí ẩm bên ngoài có thể xâm nhập. Độ ẩm này làm suy giảm các đặc tính của đĩa ZnO, có khả năng dẫn đến hiện tượng quá nhiệt và hư hỏng nghiêm trọng (nổ).

3. Thiết bị đóng cắt điện cao áp: Các chi tiết đúc bằng nhôm bên trong vỏ thiết bị thường có độ xốp (các lỗ co ngót siêu nhỏ). Các đường rò rỉ này có thể phức tạp và khó phát hiện. Giải pháp phổ biến là phương pháp chụp hút khí heli: hút chân không chi tiết cần kiểm tra, bao quanh nó bằng khí heli và đo tốc độ xâm nhập của heli sau một khoảng thời gian nhất định. Phương pháp này sử dụng lượng heli tối thiểu nhưng lại có độ nhạy phát hiện cao.

III. Ngành công nghiệp điện tử

Phát hiện rò rỉ khí heli rất quan trọng đối với: Ống vi sóng, ống chân không, bóng bán dẫn, mạch tích hợp (IC), rơle kín, các loại cảm biến và các thiết bị y tế cấy ghép như máy tạo nhịp tim.

IV. Hệ thống chân không, thiết bị và các ứng dụng quan trọng khác

• Các bộ phận: Ống dẫn, phụ kiện, van, ống xếp.

• Thiết bị: Nhiều loại bơm chân không, ống góp khí thải, kính hiển vi điện tử, máy quang phổ khối, hệ thống khắc quang điện tử/ion, máy tách đồng vị laser, máy gia tốc năng lượng cao, máy gia tốc y tế, máy gia tốc chiếu xạ, máy phủ màng, đồng hồ đo chân không màng mỏng.

• Hàng tiêu dùng: Bình giữ nhiệt bằng thép không gỉ, nắp chai, nắp nồi, hộp đựng cơm trưa.

• Hệ thống làm lạnh: Tủ lạnh, máy điều hòa không khí, máy làm lạnh hấp thụ (LiBr), hệ thống điều hòa không khí ô tô, thiết bị bay hơi, thiết bị ngưng tụ, máy nén, bể chứa đông lạnh.

• Công nghiệp hạt nhân: Thiết bị làm giàu uranium, bồn chứa, linh kiện nhà máy điện hạt nhân.