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高低溫試驗箱基本原理和故障分析

時間:2017/8/1閱讀:8441
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高低溫試驗箱基本原理和故障分析
1.概論
  
高低溫試驗箱是指能同時施加溫度、濕度應力的試驗箱。隨著我國工業(yè)產(chǎn)品研制的需要,近幾年來,我國從國外引進了大批試驗系統(tǒng),為我國工業(yè)產(chǎn)品的研制和定型發(fā)揮了重要作用。但由于其本身的復雜性,使得試驗箱在運行中出現(xiàn)了許多問題,而且出現(xiàn)了問題不能及時解決,大大延長了試驗周期,影響了產(chǎn)品的研制工作。而產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因是對綜合試驗箱的工作原理不了解。為此,我們對試驗箱的基本工作原理作了一些簡要闡述,并介紹如何對綜合試驗箱試驗設備的故障進行分析和判斷。
2.試驗箱的原理:綜合試驗箱由制冷系統(tǒng),加熱系統(tǒng),控制系統(tǒng),濕度系統(tǒng),空氣循環(huán)系統(tǒng),和傳感器系統(tǒng)等組成,上述系統(tǒng)分屬電氣和機械制冷兩大方面。下面初步敘述幾個主要系統(tǒng)的工作原理和工作過程:
2.1 制冷系統(tǒng):制冷系統(tǒng)是綜合試驗箱的關(guān)鍵部分之一。一般來說,試驗箱的制冷方式都是機械制冷以及輔助液氮制冷,機械制冷采用蒸氣壓縮式制冷,該制冷方式是人工制冷中應用廣泛而又經(jīng)濟的制冷方式之一。蒸氣壓縮式制冷型式有:單級制冷、多級制冷和復疊式制冷,它們主要由壓縮機,冷凝器,節(jié)流機構(gòu)和蒸發(fā)器組成。由于我們試驗的溫度低溫要達到-55℃,單級制冷難以滿足要求,因此綜合試驗箱的制冷方式一般采用復疊式制冷。下面以意大利ACS公司生產(chǎn)的綜合試驗箱的制冷系統(tǒng)為例作一簡要介紹,圖2為該制冷系統(tǒng)簡化圖。它由兩部分組成,分別稱為高溫部分和低溫部分,每一部分都是一個相對獨立的制冷系統(tǒng)。高溫部分中制冷劑(HP80)的蒸發(fā)吸收來自低溫部分的制冷劑(R23)的熱量而汽化;低溫部分制冷劑的蒸發(fā)則從被冷卻的對象(試驗箱內(nèi)的空氣)吸熱以獲取冷量。高溫部分和低溫部分之間是用一個蒸發(fā)冷凝器起來的,它既是高溫部分的蒸發(fā)器,也是低溫部分的冷凝器。ACS試驗箱的高溫部分制冷劑采用中溫制冷劑HP80,低溫部分制冷劑采用低溫制冷劑R23,箱內(nèi)溫度能達到-70℃。
2.2加熱系統(tǒng):試驗箱的加熱系統(tǒng)相對制冷系統(tǒng)而言,是比較簡單的。它主要由大功率電阻絲組成。由于試驗箱要求的升溫速率較大,因此試驗箱的加熱系統(tǒng)功率都比較大,而且在試驗箱的底板也設有加熱器。
2.3 控制系統(tǒng):控制部分是綜合試驗箱的核心,它決定了試驗箱的升降溫速率,精度等重要指標。現(xiàn)有試驗箱的控制器大都采用PID控制,也有少部分采用PID與模糊控制相結(jié)合的控制方式。由于控制系統(tǒng)基本上屬于軟件的范疇,而且此部分在使用過程中,一般不會出現(xiàn)問題,因此,本文不對控制系統(tǒng)作太多的介紹。
2.4 濕度系統(tǒng):濕度系統(tǒng)分為加濕和除濕兩個子系統(tǒng)。
  試驗箱的加濕方式一般采用蒸氣加濕法,即將低壓蒸氣直接注入試驗空間加濕。這種加濕方法加濕能力強,速度快,加濕控制靈敏,尤其在降溫時容易實現(xiàn)強制加濕。
  試驗箱的除濕方式有兩種:機械制冷除濕和干燥器除濕。機械制冷除濕的除濕原理是將空氣冷卻到露點溫度以下,使大于飽和含濕量的水氣凝結(jié)析出,這樣就降低了濕度。干燥器除濕是利用氣泵將試驗箱內(nèi)的空氣抽出,并將干燥的空氣注入,同時將濕空氣送入可循環(huán)利用的干燥器進行干燥,干燥完后又送入試驗箱內(nèi),如此反復循環(huán)進行除濕。現(xiàn)在大部分綜合試驗箱采用前一種除濕方法。后一種的除濕方法,可以使露點溫度達到0℃以下,適用于有特殊要求的場合,但費用較貴。
2.5 傳感器系統(tǒng):試驗箱的傳感器主要是溫度和濕度傳感器。溫度傳感器應用較多的是鉑電阻和熱電偶。濕度的測量方法有兩種:干濕球溫度計法和固態(tài)電子式傳感器直接測量法。由于干濕球法測量精度不高,現(xiàn)在的試驗箱正逐步地以固態(tài)傳感器代替干濕球來進行濕度的測量。
2.6 空氣循環(huán)系統(tǒng)空氣循環(huán)系統(tǒng)一般由離心式風扇和驅(qū)動其運轉(zhuǎn)的電機構(gòu)成。它提供了試驗箱內(nèi)空氣的循環(huán)。
3. 故障的分析判斷
  由于試驗箱
是一個既有電氣又有制冷機械等多個系統(tǒng)組成的設備,因此,一旦設備出現(xiàn)問題,一定要全面地對整個設備進行檢查和綜合分析。一般來說,分析判斷的過程可以先"外"后"里"。即首先排除外部因素,如冷卻水、供電等,在*排除外部因素后,根據(jù)故障現(xiàn)象,對設備進行先系統(tǒng)分解后系統(tǒng)綜合的分析判斷,可以采用倒推的方法查找故障原因:首先按照電氣接線圖查找是否電氣系統(tǒng)的問題,zui后查找是否制冷系統(tǒng)的問題。表1提供了一些常見故障的分析表
表1故障分析表故障現(xiàn)象
故障原因分析
排除故障方法
設備不降溫
或降溫緩慢
制冷系統(tǒng)制冷劑量不足(漏氟)。
制冷系統(tǒng)管路發(fā)生臟堵或冰堵。
向蒸發(fā)器供液的電磁閥損壞。
膨脹閥的流量過大或過小或損壞。
查漏,并充氟。
更換被堵器件或干燥劑。
更換電磁閥。
調(diào)整或更換膨脹閥。
設備升溫緩慢
加熱器的熱保險被燒斷。
控制加熱器工作的接觸器損壞。
更換熱保險。
更換接觸器。
系統(tǒng)不工作
離心式風扇未運轉(zhuǎn)。
風扇保險燒壞,更換保險;風扇熱保護,復位保護開關(guān)。
壓縮機不運轉(zhuǎn)
壓縮機的保險燒壞。
電源電壓不夠。
控制壓縮機啟動的接觸器損壞。
更換保險。
提高供電電壓。
更換接觸器。
排氣壓力過高
制冷系統(tǒng)中有空氣。
冷卻水量不足或溫度過高。
冷凝器水管積垢過厚。
放空氣。
增加供水量。
清洗冷凝器。
吸氣壓力過低
制冷系統(tǒng)制冷劑量不足。
膨脹閥冰堵或損壞。
過濾器堵塞。
查漏,并充氟。
對管路進行干燥或更換膨脹閥。
更換過濾器。
系統(tǒng)不能加濕
1.加濕鍋爐的保險燒壞。
2.控制加濕鍋爐工作的接觸器損壞。
3.加濕鍋爐由于缺水而保護。
1.更換保險。
2.更換接觸器。
3.更換浮子開關(guān)或供水。
系統(tǒng)不能除濕
用于除濕的壓縮機未啟動。
除濕電磁閥不工作。
1.參照壓縮機不工作的排故方法對照解決。
2.更換電磁閥

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