高低溫試驗箱基本原理和故障分析

來源：林頻儀器 時間：2018-05-04 11:38

1.高低溫試驗箱是指能同時施加溫度、溫度應力的試驗箱。隨著我國工業產品研制的需要，近幾年來，我國從國外引進了大批試驗系統，為我國工業產品的研制和定型發揮了重要作用，但由于其本身的復雜性，使得試驗箱在運行中出現了許多問題，而且出現了問題不能及時解決，大大延長了試驗周期，影響了產品的研制工作。而產生這些現象的原因是對綜合試驗的工作原理不了解。為此，我們對試驗箱的基本工作原理作出了一些簡要闡述，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.高低溫試驗箱的原理：綜合試驗箱由制冷系統，加熱系統，控制系統，溫度系統空氣循環系統，和傳感器系統等組成，上述系統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的工作原理和工作過程。

2.1制冷系統：

制冷系統是綜合試驗箱的關鍵部分之一。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，機械制冷采用蒸汽壓縮式制冷，它們主要由壓縮機，冷凝器，節流機構和蒸發器組成，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。下面一意大利ACS公司生產的綜合試驗箱的制冷系統為列做一簡要介紹，它由兩部分組成，分別稱為高溫部分和低溫部分，每一部分是一個相對獨立的制冷系統。高溫部分中制冷劑(HP80)的蒸發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則從被冷卻的對象(試驗箱內的空氣)吸熱以獲取冷量。高溫部分和低溫部分之間是用一個蒸發冷凝器聯系起來，它既是高溫部分的冷凝器，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，低溫部分制冷劑是采用低溫制冷劑R23，箱內溫度能達到-70℃.

2.2加熱系統：

試驗箱的加熱系統相對制冷系統而言，是比較簡單。它主要有大功率電阻絲組成，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：

控制系統是綜合試驗箱的核心，它決定了試驗箱的升溫速率，精度等重要指標。現在試驗箱的控制器大都采用PID控制，也有少部分采用PID與模糊控制相組合的控制方式。由于控制系統基本上屬于軟件的范疇，而且此部分在使用過程中，一般不會出現問題，因此，本文不對控制系統作太多的介紹。

2.4溫度系統：

溫度系統分為加濕和除濕兩個子系統。

試驗箱的加濕方式一般采用蒸汽加濕法，即將低壓蒸汽直接注入試驗空間加濕。這種加濕方法加濕能力，速度快，加濕控制靈敏，尤其在降溫時容易實現強制加濕。

試驗箱的除濕方式有兩種：機械制冷除濕和干燥除濕。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汽凝結析出，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利用的干燥進行干燥，干燥完后又送入試驗箱內，如此反復循環進行除濕。現在大部分綜合試驗箱采用前一種除濕方式法，后一種的除濕方法，可以使露點溫度達到0℃一下。適用于有特殊要求的場合，但費用較貴。

2.5傳感器系統：

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組和熱電偶。濕度的測量方法有兩種：干濕球溫度計法和固態電子式傳感器直接測量法。由于干濕球法測量精度不高，現在的試驗箱正逐步的以固態傳感器代替干濕球來進行濕度的測量。

2.6空氣循環系統：

3.空氣循環系統一般有離心式風扇和驅動其運轉的電機構成。它提供了試驗箱內空氣的循環。

由于高低溫試驗箱體積比較大，搬動或移動都不方便并且電路復雜，出現故障時往往讓用戶難以下手，為了用戶能及時自己動手快速判斷故障和解決，下面介紹一些維修高低溫試驗箱常見故障及處理方法。

1)、當溫濕度控制器顯示溫度異常的狀況：1、請檢查控制面板的超溫保護器是否設定在150℃的位置，2、請檢查機房的循環馬達是否損壞沒有運轉，3、請檢查是否溫度部份的固態繼電器燒毀短路。若加熱器未燒毀，請使用三用電表交流電壓檔，電壓檔位開到600伏特的位置，將紅黑棒分別放在線號標注為T的那一顆固態繼電器交流兩側，將濕度部份的溫度設定值設置0℃，此時溫度部份的固態繼電器的指示燈不會亮起，若量測的電壓值沒有變化，維持在10V以下代表固態繼電器燒毀呈現短路狀態。

2)、高低溫試驗箱的溫控儀表采用進口儀表，帶PID調節、SSR輸出，快速自整定，數字式顯示，讀數方便。

3)、箱門與工作室、外殼設有耐高溫密封條及壓緊裝置，有效的保證箱體的密封性和保溫性能。

4)、制冷系統選用法國“泰康”原裝全封閉壓縮機，確保高低溫試驗箱的低溫穩定性。

高低溫試驗箱的日常維護和對主要技術指標的簡易測試，能夠保證高低溫試驗箱的工作處于最佳狀態。

5)、有超溫保護及控制回路過載保護、短路保護，使用安全可靠。

6)、工作室及試品架為不銹鋼材料，外箱體為優質冷軋板噴塑而成，外形美觀。

4.高低溫試驗箱操作注意事項

一、請注意本機必須安全確實接地，以免產生靜電感應。

二、避免于三分鐘內關閉再開啟冷凍機組。

三.、在操作當中，除非有絕對必要，請不要打開箱門，否則可能導致下列不良的后果。

1、高溫氣流沖出箱外………………十分危險

2、箱門內側仍然保持高溫…………造成燙傷

3、高溫空氣可能觸發火災報警，產生誤動作

四、高低溫試驗箱電路斷路器、超溫保護器，提供本機測試品以及操作者的安全保護，故請定期檢查。

五、高低溫試驗箱箱內放置發熱試品時，試品電源控制請使用外加電源，不要直接使用本機電源。放入高溫試料作低溫試驗時應注意：開啟箱門的時間要盡可能的短。

六、高低溫試驗箱禁止試驗爆炸性，可燃性及高腐蝕性物質。