泄漏的计算及检测

(1) 在不同压力下，泄漏孔与泄漏率的关系

在不同的压力下，泄漏孔与泄漏率的关系见图1

图1  在不同压力下，泄漏孔与泄漏量的关系

压缩空气的成本上升，需要十分注意。管道方面小小的泄漏将导致成本急剧增加。图1表明在不同的压力条件下，泄漏孔与泄漏率的关系：一个直径为3.5mm的小孔在6bar压力下，它的泄漏量为0.5m³/min，相当于30m³/h

(2) 泄漏造成的经济损失

泄漏的定义是因裂缝而导致的压缩空气的损耗，如表1所示。对于f ＝1mm的泄漏孔，每年将造成1143元的电费损失(电费以0.635元/kW计算)

表1

漏孔直径/mm

6bar时的空气损耗/L·s^-1

每小时功率耗电/kW

每年电费损失(每年以6000h计算)/元

1

1.3

0.3

1143

3

11.1

3.1

11811

5

31.0

8.3

31623

10

123.8

33

125730

(3) 泄漏率的计算及举例

与漏油、漏电不同的是，泄漏的压缩空气不会对环境造成危害。因此，人们通常不太重视被漏掉的压缩空气

常见的计算泄漏的方法有两种：一种是在不开启任何耗气设备的情况下，经过一段时间，根据储气罐的压力下降来计算它的泄漏量，见式(1-1)

式中　V_L——泄漏量，L/min；

V_B——储气筒的容量，L；

p_A——储气筒内的原始压力，bar；

p_B——储气筒内的最终压力，bar；

t——时间，min

例1　经测量，容积V_B为500L的储气筒在30min的时间内压力p_a从9bar下降到7bar。请问该系统的泄漏率是多少？

根据式(1-1)，系统泄漏率V_L为

另一种是当系统产生了泄漏后(无开启任何耗气设备)，为维持系统的正常工作压力，空压机需间断性地向系统补充压缩空气，通过空压机重新开机的时间，计算它的泄漏量，见式(1-2)

式中　L_v——泄漏损耗率，％；

t₁——重新填满系统所需的时间，min；

t₂——空压机关闭的时间，min

例2　重新填满系统所需的时间t₁＝1min。10min之后，空压机重新开启，泄漏率L_v为

值得注意的是，泄漏率如果超过空压机容量的10％就应视作警告信号。如果需更精确计算泄漏率，可考虑取空压机若干个补充周期的平均值(见图2)

图2  补充周期

式中　V_k——空压机的容量，m³/min；

t_i——1个周期所需的时间，min；

n——补充周期的次数；

T——测量总时间，min

例3　经测量，在10min内，空压机的容量V_k为3m³/min，n为5次，总的补充时间是2min。这就产生了下面的泄漏率

根据式(1-3)，得知V_k为3m³/min，

事实上，0.6m³/min的泄漏相当于空压机容量(3m³/min)的20％，应视作一个警告信号

(4) 泄漏检测系统

常规检测泄漏的方法是用肥皂溶液刷洗可能泄漏的部位，有气泡就表示有泄漏。还有一种用于压缩空气网络系统的检测方法，见图3，通过压力传感器测得压力数据，再通过信号转换由电脑作出数据评估

图3  用于压缩空气网络系统的泄漏检测系统

(5) 压缩空气的合理损耗

不漏气的理论定义是10mbar/s、10L/s的泄漏速度。然而，在实际操作中并没有这种要求。泄漏速度在10mbar/s、2L/s到10mbar/s、5L/s是比较合适的。0.6bar的压力损耗对操作压力在消耗点时为7bar的系统来说时一个可以接受的数值

在自然界中，尽管空气取之不尽，但通过电能转换成压缩空气能源的代价是昂贵的。合理地使用压缩空气能源是工业界重要经济指标之一。目前，在气动系统中，应用的压缩机往往是现代的，但采用的压缩空气网络却仍然是陈旧、粗糙的，经常有50％的电能被浪费了。因此解决泄漏、节约能耗是工程师需要关心并完成的重要工作之一

0.03bar在空气网络管道中压力损失是不可避免的。我们期望压力损失的值控制在：

主气管道

0.03bar

分气管道

0.03bar

连接管道

0.04bar

干燥管道

0.3bar

过滤管道

0.4bar

三联件及管道

0.6bar

总压力降

1.4bar