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        環境溫濕度試驗箱技術與發展

        日期:2022-04-29 05:46
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        摘要:

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        ?????? 縱觀近十年中國環境試驗行業迅速發展,主要源于兩個動力:一是國際局勢的動蕩,特別是美國?挑起的幾場局部戰爭迫使中國加大國防工業技改經費投入;二是中國外向型企業,特別是外資企業數量、規模的增大及中國加入世界貿易組織后國內企業出于加強競爭力的需要。前者影響分散在內陸各省,甚至山區,如陜西、四川、貴州等;后者則集中在華東、華南、環渤海等沿海經濟發達地區,近三年的需求量增長率在150%以上(僅國內生產廠家)。

        溫濕度試驗箱近幾年基本技術趨于成熟、穩定,只有溫濕度控制器的發展突飛猛進:從*初的溫度、濕度單獨控制的分散儀表到雙回路的可編程序控制器,再到PLC+觸摸屏及專用觸摸屏溫濕度

        控制器。以下將對溫濕度試驗箱的現狀進行淺略分析,歡迎各位同行批評指正。

        一、基本性能:

        多數規?;囼炏鋸S家生產的標準型溫濕度試驗箱可以達到試驗要求的基本性能指標,如降溫時間,溫度、濕度偏差,均勻度等。但值得注意的是,近幾年在江浙、重慶、廣東的雨后春筍般冒

        出的許多小作坊式的工廠。由于技術水平很差,甚至連基本的技術指標都達不到,往往進行弄虛作假(如非正常校正儀表偏差等)達到驗收目的。

        為確保試驗箱的性能達到需要的性能指標,用戶可以請第三方(國家技術監督或計量單位)進行驗收。第三方驗收時,**驗收、證明費用一般由用戶用承擔;**次驗收不合格時廠家要進行再調試或設計變更,驗收費用由生產廠家負責。

        二、可靠性:

        實際應用表明,目前普遍采用高性能的進口壓縮機、制冷元器件及控制器、接觸器后,溫濕度試驗箱機械故障越來越少。引發故障的原因主要是設計、工藝和維護。

        1、控制軟件/程序bug主要發生在工業PC和PLC作控制器非標準機型,引起的故障多數是由于試車不充分。另外,個別廠家為追求技術開創性,自己開發、生產控制器,由于軟/硬件設計、零部件質量等原因引起的事故往往較為慘重。目前較為穩妥的方案是盡量使用專業廠家生產的溫濕度

        控制器或使用較成熟軟件的PLC、IPC

        2、制冷劑泄漏是典型的螺紋連接、焊接工藝不過關引起的故障。為保證產品質量,試驗箱生產廠家應具備完善的生產工藝。制冷系統主要部件布局不合理,管路未進行減振、降噪等都會影響試驗箱質量,在運輸過程中及長時間運轉后會引起泄漏。

        3、加濕器斷路、漏電除電熱管本身質量外,安裝過程的絕緣密封不佳和加濕用水水質達不到要求引起腐蝕是引起上述問題的常見原因。

        4、無故障連續運行時間(MTBF)的要求也應當作為考量試驗箱性能和可靠性的主要指標。試驗箱極限工況和惡劣工作環境下的MTBF是考量試驗箱可靠性的*佳選擇。試驗箱無故障連續運行時間選擇

        4.1 溫濕度試驗箱極限工況:

        低溫低濕20℃,20%RH,露點溫度-3.4℃,采用冷凍除濕可以連續運行24小時,若試驗時間繼續延長蒸發器結霜逐漸變厚引起蒸發溫度降低,制冷/除濕量下降不能維持低溫/低濕,甚至壓縮機回氣帶液引起液擊事故。此時應采取除霜或使用其他除濕方法,如轉輪、干燥器等,但會大幅度增加材料成本。低溫時冷凍油粘度變大,甚至完全不能流動導致壓縮機中的冷凍油積聚在蒸發器內,東莞賽思檢測設備有限公司導致壓縮機缺油損壞。為此,制冷系統設計時必須深入分析,根據具體情況選擇采用高效填料式油分離器ANFOSS、COALESCENT或TEMPRITE)、回氣氣液分離器、蒸發器自動除霜及考慮冷凍油與制冷劑互容性及絮凝點等可靠性措施。一些不負責任的生產廠家為了取得低價優勢或設計人員技術水平原因,連必需的可靠性輔助部件如油分離器、壓縮機高低壓開關、漏電保護開關、壓縮機熱過載繼電器等都節省掉了。這種以犧牲試驗箱安全及可靠性達到降低成本目的的做法應當引起廣大用戶的注意。

        4.2室溫偏高時(許多工廠車間可能會超過35℃),風冷低溫試驗箱的低溫極限、降溫時間等低溫性能會有所下降,甚至不能正常啟動機器。試驗箱使用環境、供電、供水條件具體見GB10586-89中有關條款。

        三、安全性:

        試驗箱安全性涉及操作人員、試驗物品及設備本身三方面。

        1、針對操作人員保護主要包括

        1.1漏電時切斷試驗箱總電源。

        1.2高溫試驗時箱門打開時風機停止,防止高溫氣體**。

        2、設備安全主要考慮壓縮機、加熱器、加濕器、控制面板

        2.1 ?壓縮機:超壓(高壓/低壓)、排氣超溫、馬達線圈超溫、油壓、缺相、漏電、過載,具體視應用情況不同進行選取。此外油分離器、吸氣氣液分離器也是壓縮機連續安全運行的保障。

        2.2 ?加熱/加濕主要防止漏電及電熱管本體超溫造成損壞。電加熱器和加濕器上方安裝氣體式溫度開關東莞賽思檢測設備有限公司可以在超過設定溫度時通過控制器切斷電源。另外,利用加濕水盤水位開關防止加濕器在缺水的情況下干燒損壞。

        2.3 ?控制面板主要是防止誤操作,控制器可以設置鍵盤鎖;另外可以選用鑰匙電源開關。

        3、為防止控制器或傳感器故障引起箱內溫度失控,溫度過高損壞試驗物品,在箱內安裝獨立的溫度控制器和傳感器,動作溫度設置為試驗溫度高限+5~10℃。對于溫度要求更高的試驗物品,可以使用熱電偶和記錄器,用來監測箱內空氣和試驗物品表面的溫度。

        四、能耗:

        溫濕度試驗箱的能耗主要是電和水。

        耗電集中在制冷壓縮機、加熱、加濕、水泵、風機等幾項,目前環境試驗行業普遍采用高效低溫制冷壓縮機,如低溫型全封閉往復活塞式的泰康(Tecumseh)、美優樂(Maneurop),低溫型半封閉往復活塞式的德國谷輪(DWM Copeland)、博客(BOCK)、比澤爾(Bitzer)等,但由于設計、工藝等原因,整個制冷系統的效率卻差距懸殊:同樣規格的試驗箱,使用同樣的壓縮機,東莞賽思檢測設備有限公司降溫性能差距很大,所以一些技術水平較低的廠家只能配置較大型號的制冷壓縮機來滿足降溫需求,如此一來在提高壓縮機成本的同時也大大提高了用戶的運行費用。生產廠家可以通過降低其他配置的檔次來平衡成本,但用戶購買機器以后的運行費用無暇顧及了。溫濕度試驗箱的能耗80~90%集中在制冷系統及用于平衡調溫調濕(BTHC)的加熱、加濕,通過能量調節減小不必要的制冷量可以同時降低制冷壓縮機、

        加熱、加濕三方面的功耗。常見的能量調節方式有

        以下幾種:

        1、 ?壓縮機氣缸卸載:較大功率的半封閉壓縮機可以采用這種方式,德國比澤爾(Bitzer)東莞賽思檢測設備有限公司的半封閉活塞式壓縮機可以直接通過更換裝有卸載電磁閥的壓縮機氣缸頂蓋實現氣缸卸載。

        2、 ?壓縮機變頻:壓縮機變頻在空調、冰箱中應用十分普遍,但離心供油的壓縮機(全封閉和5HP以下的半封閉壓縮機都采用離心供油)轉速降低可能引起不上油或油壓不足,潤滑不佳會損壞壓縮機,

        因此變頻時需要使用專門設計的壓縮機輔以變頻部分成本太高。

        3、 ?壓縮機排氣旁通:壓縮機排氣不進入蒸發器吸熱,一部分直接回到壓縮機吸氣;一部分通過冷

        凝器、膨脹閥節流后與未經過冷凝氣的回流熱氣混合,防止回氣溫度過高。

        4、電子膨脹閥或多回路冷量調節:目前在空調行業已廣泛應用的電子膨脹閥由于技術原因在環境試驗箱中應用較少,東莞賽思檢測設備有限公司一般采用多回路冷量調節:制冷劑液體進入蒸發器時有若干電磁閥+膨脹閥組,通過不同的制冷劑流量及過熱度來進行能量調節。前面兩種方法節能效果較好,壓縮機、加熱及加濕的功耗都有較大程度的減少;后面兩種方法對加熱、加濕能耗減少的同時壓縮機能耗也有一定程度的減少。實際應用中可以將以上方法進行不同組合。家用中央空調中采用變頻(或排氣量連續可調)壓縮機+電子膨脹閥節能效果*佳。溫濕度試驗箱的加熱、加濕量主要取決于平衡制冷降溫和除濕的功率,制冷系統采取能量調節技術,如上述多回路流量控制、卸載、排氣旁通、賽思檢測設備有限公司電子膨脹閥等可以大大降低耗電量。溫濕度試驗箱用制冷壓縮機的趨勢如下:小型(1~10HP)采用低溫型全封閉渦旋式壓縮機代替現用的往復活塞式壓縮機,全封閉渦旋式壓縮機效率高、能量調節方便,可以進行卸載或變頻,而且噪音比往復活塞式低5~10dBA。目前性能較好的渦旋壓縮機有谷輪(Copeland Scroll)、博客(BOCK)

        比澤爾(Bitzer)等;大型(15HP以上)采用低溫型半封閉螺桿式壓縮機,低溫型半封閉螺桿式壓縮機性能*好的是德國博客,只是目前相對往復活塞式壓縮機成本偏高。

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