如何测量泄漏？从简单的滴漏到关键的气体泄漏

测量泄漏的基本方法是量化在特定时间内损失的物质的体积或质量。对于简单的液体泄漏，这可以像用量杯收集滴下的液体并计时一样直接。对于气体或复杂系统，这涉及到使用专门的仪器来测量压力、流量或声学信号的变化，以计算精确的泄漏率。

测量泄漏不仅仅是确认它的存在；而是将一个未知问题转化为一个可量化的速率。这个速率使您能够评估泄漏对成本、安全和操作完整性的影响，从而提供做出明智工程和商业决策所需的客观数据。

泄漏测量的基本原理

从根本上说，每一次泄漏测量都旨在解决一个简单的方程：泄漏率 = 物质量 / 时间。

“物质量”可以是体积（加仑、升、立方厘米）或质量（磅、千克）。“时间”是您测量的任何时间间隔（秒、分钟、小时）。

挑战在于准确捕获“物质量”，特别是当处理看不见的气体或非常缓慢的泄漏时。

对于液体，体积相对稳定。对于气体，体积会随温度和压力发生巨大变化。

因此，气体泄漏率通常以标准单位表示，例如“标准立方厘米每分钟”（sccm）。这会将测量值转换为基准条件（例如，0°C 和 1 个大气压），从而无论当前环境如何，都可以进行准确的比较。

这是最直接的方法。将一个校准过的容器放在泄漏点下方，并使用秒表计时收集特定体积所需的时间。

由此，您可以轻松计算出一个速率，例如每小时加仑数或每分钟升数。虽然简单，但对于评估可见管道或设备泄漏的成本和严重性非常有效。

在闭环系统中，您可以在疑似泄漏段的前后安装流量计。两个仪表读数之间的差异表明了该距离内损失的液体体积。

此方法适用于无法直接收集的临界管道的连续监测。

这是质量控制的行业标准方法。将零件或系统充入特定压力气体（通常是空气或氮气），然后关闭供气阀门。

然后，仪器会随着时间监测系统的压力。压力下降的速率用于计算泄漏率，通常以 sccm 表示。此测试快速、干净且高度可重复。

此方法同时提供位置和粗略的量化。将加压的部件浸入液体中，通常是水。

技术人员计算每分钟释放的气泡数量。通过估算平均气泡大小，您可以近似计算出体积泄漏率。它的精度不如压力衰减，但非常适合诊断。

这种高精度方法将质量流量控制器连接到泄漏的部件上。控制器自动向部件内输送气体，以使内部压力保持完全恒定。

控制器为维持该压力必须提供的气体量，恰好等于泄漏出来的气体量。这提供了泄漏率的直接、实时测量。

为了检测极小的泄漏，会使用像氦气这样的示踪气体。使用氦质谱仪等检测器“嗅探”部件的外部。

为了量化泄漏，会将检测器的读数与校准泄漏标准进行比较——这是一个具有已知、认证的微小泄漏的装置。这使得仪器能够将其信号转换为精确的速率，例如 1x10⁻⁶ sccm。

简单的气泡测试是即时的，需要的设备最少，但精度较低。质谱仪提供惊人的精度，但价格昂贵，需要受控的设置。

所需的精度完全取决于应用。水滴可以用杯子测量，但医疗植入物的密封件需要经过认证的高精度测试。

对于气体泄漏测试，温度是一个关键变量。如果在压力衰减测试期间密封部件变热，内部气体将膨胀，可能会掩盖泄漏引起的压力下降。

稳定的环境温度对于准确的压力衰减和质量流量测量至关重要。任何计算都必须考虑温度波动，以避免错误的结果。

如果您的主要关注点是成本评估（例如，水或压缩空气泄漏）：使用直接收集或流量计比较来获得可以明确换算成浪费金钱的体积速率。
如果您的主要关注点是安全和合规性（例如，燃料或天然气管道）：使用带有校准标准的示踪气体检测器或压力衰减测试，以获得可认证的数字泄漏率，证明符合安全法规。
如果您的主要关注点是制造质量控制（例如，密封的电子外壳）：标准化压力衰减或质量流量测试，因为它具有高可重复性、速度快，并且可以自动化以进行 100% 检查。

通过从简单的检测转向精确测量，您将一个模糊的问题转变为一个已解决的问题。