高低温试验箱基本原理和故障分析

来源：林频仪器 时间：2018-05-04 11:38

1.高低温试验箱是指能同时施加温度、温度应力的试验箱。随着我国工业产品研制的需要，近几年来，我国从国外引进了大批试验系统，为我国工业产品的研制和定型发挥了重要作用，但由于其本身的复杂性，使得试验箱在运行中出现了许多问题，而且出现了问题不能及时解决，大大延长了试验周期，影响了产品的研制工作。而产生这些现象的原因是对综合试验的工作原理不了解。为此，我们对试验箱的基本工作原理作出了一些简要阐述，并介绍如何对综合试验箱试验设备的故障进行分析和判断。

2.高低温试验箱的原理：综合试验箱由制冷系统，加热系统，控制系统，温度系统空气循环系统，和传感器系统等组成，上述系统分属电气和机械制冷两大方面。下面初步叙述几个主要系统的工作原理和工作过程。

2.1制冷系统：

制冷系统是综合试验箱的关键部分之一。一般来说，试验箱的制冷方式都是机械制冷以及辅助液氮制冷，机械制冷采用蒸汽压缩式制冷，它们主要由压缩机，冷凝器，节流机构和蒸发器组成，由于我们试验的温度低温要达到-55℃，单级制冷难以满足满足要求，因此综合试验箱的制冷方式一般采用复叠式制冷。下面一意大利ACS公司生产的综合试验箱的制冷系统为列做一简要介绍，它由两部分组成，分别称为高温部分和低温部分，每一部分是一个相对独立的制冷系统。高温部分中制冷剂(HP80)的蒸发吸收来自低温部分的制冷剂(R23)的热量而汽化;低温部分制冷剂的蒸发则从被冷却的对象(试验箱内的空气)吸热以获取冷量。高温部分和低温部分之间是用一个蒸发冷凝器联系起来，它既是高温部分的冷凝器，也是低温部分的冷凝器。ACS试验箱的高温部分制冷剂采用中温制冷剂HP80，低温部分制冷剂是采用低温制冷剂R23，箱内温度能达到-70℃.

2.2加热系统：

试验箱的加热系统相对制冷系统而言，是比较简单。它主要有大功率电阻丝组成，由于试验箱要求的升温速率较大，因此试验箱的加热系统功率都比较大，而且在试验箱的底板也设有加热器.

2.3控制系统：

控制系统是综合试验箱的核心，它决定了试验箱的升温速率，精度等重要指标。现在试验箱的控制器大都采用PID控制，也有少部分采用PID与模糊控制相组合的控制方式。由于控制系统基本上属于软件的范畴，而且此部分在使用过程中，一般不会出现问题，因此，本文不对控制系统作太多的介绍。

2.4温度系统：

温度系统分为加湿和除湿两个子系统。

试验箱的加湿方式一般采用蒸汽加湿法，即将低压蒸汽直接注入试验空间加湿。这种加湿方法加湿能力，速度快，加湿控制灵敏，尤其在降温时容易实现强制加湿。

试验箱的除湿方式有两种：机械制冷除湿和干燥除湿。机械制冷除湿的除湿原理是将空气冷却到露点温度以下，使大于饱和含湿量的水汽凝结析出，这样就降低了湿度。干燥器除湿是利用气泵将试验箱内的空气抽出，并将干燥的空气注入，同时将湿空气送入可循环利用的干燥进行干燥，干燥完后又送入试验箱内，如此反复循环进行除湿。现在大部分综合试验箱采用前一种除湿方式法，后一种的除湿方法，可以使露点温度达到0℃一下。适用于有特殊要求的场合，但费用较贵。

2.5传感器系统：

试验箱的传感器主要是温度和湿度传感器。温度传感器应用较多的是铂电组和热电偶。湿度的测量方法有两种：干湿球温度计法和固态电子式传感器直接测量法。由于干湿球法测量精度不高，现在的试验箱正逐步的以固态传感器代替干湿球来进行湿度的测量。

2.6空气循环系统：

3.空气循环系统一般有离心式风扇和驱动其运转的电机构成。它提供了试验箱内空气的循环。

由于高低温试验箱体积比较大，搬动或移动都不方便并且电路复杂，出现故障时往往让用户难以下手，为了用户能及时自己动手快速判断故障和解决，下面介绍一些维修高低温试验箱常见故障及处理方法。

1)、当温湿度控制器显示温度异常的状况：1、请检查控制面板的超温保护器是否设定在150℃的位置，2、请检查机房的循环马达是否损坏没有运转，3、请检查是否温度部份的固态继电器烧毁短路。若加热器未烧毁，请使用三用电表交流电压档，电压档位开到600伏特的位置，将红黑棒分别放在线号标注为T的那一颗固态继电器交流两侧，将湿度部份的温度设定值设置0℃，此时温度部份的固态继电器的指示灯不会亮起，若量测的电压值没有变化，维持在10V以下代表固态继电器烧毁呈现短路状态。

2)、高低温试验箱的温控仪表采用进口仪表，带PID调节、SSR输出，快速自整定，数字式显示，读数方便。

3)、箱门与工作室、外壳设有耐高温密封条及压紧装置，有效的保证箱体的密封性和保温性能。

4)、制冷系统选用法国“泰康”原装全封闭压缩机，确保高低温试验箱的低温稳定性。

高低温试验箱的日常维护和对主要技术指标的简易测试，能够保证高低温试验箱的工作处于最佳状态。

5)、有超温保护及控制回路过载保护、短路保护，使用安全可靠。

6)、工作室及试品架为不锈钢材料，外箱体为优质冷轧板喷塑而成，外形美观。

4.高低温试验箱操作注意事项

一、请注意本机必须安全确实接地，以免产生静电感应。

二、避免于三分钟内关闭再开启冷冻机组。

三.、在操作当中，除非有绝对必要，请不要打开箱门，否则可能导致下列不良的后果。

1、高温气流冲出箱外………………十分危险

2、箱门内侧仍然保持高温…………造成烫伤

3、高温空气可能触发火灾报警，产生误动作

四、高低温试验箱电路断路器、超温保护器，提供本机测试品以及操作者的安全保护，故请定期检查。

五、高低温试验箱箱内放置发热试品时，试品电源控制请使用外加电源，不要直接使用本机电源。放入高温试料作低温试验时应注意：开启箱门的时间要尽可能的短。

六、高低温试验箱禁止试验爆炸性，可燃性及高腐蚀性物质。