快速温变试验箱工作原理与故障分析

快速温变试验箱原理与故障分析日期日期日期日期拟制审核日期日期日期日期目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"温度调节系统5\o"CurrentDocument"降温调节系统5\o"CurrentDocument"升温调节系统7\o"CurrentDocument"气候调节系统8\o"CurrentDocument"气候降温调节系统8气候升温调节系统9\o"CurrentDocument"加湿调节系统10\o"CurrentDocument"去湿调节系统10\o"CurrentDocument"测量系统11\o"CurrentDocument"温度测量系统11\o"CurrentDocument"湿度测量系统11\o"CurrentDocument"故障分析与处理12图目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"图1、制冷系统原理示意图5\o"CurrentDocument"图2、快速变温箱原理图5\o"CurrentDocument"图3、升温系统加湿器7图4、C系统原理图8\o"CurrentDocument"图5、加湿器与冷却盘管10\o"CurrentDocument"图6、十湿球铂电阻11\o"CurrentDocument"图7、试验箱内部控制12\o"CurrentDocument"图8、元件代码表13\o"CurrentDocument"图9、加热器控制电路图13\o"CurrentDocument"图10、加湿系统原理图13关键词：快速温变、试验箱、原理摘要：本文简要介绍了快速温变箱的工作原理及故障分析方法，阐述了该类型设备的在不同的试验需求下的工作方式、工作原理、注意事项等；并列举了通常故障的处理方法，以及如何利用结构原理图与电路图进行故障分析。参考资料：现代冷冻与空调上海交通大学出版社A.D.Althouse著蒸发器E低压液温控器感温包水冷式预冷器1温度调节系统1.1降温调节系统蒸发器E低压液温控器感温包水冷式预冷器为获得较低的实验温度（一般为低于-46°C的温度），设备采用两级复叠式制冷系统，前级系统采用R404A制冷剂，后级系统采用R23制冷剂，前后级均采用半封闭活塞式压缩机。图1、制冷系统原理示意图高压蒸汽■高压液低压蒸汽图2、快速变温箱原理图【双击打开】weissfile.jpg复叠式制冷系统是把两个制冷系统联在一起，各系统同时运行，前级系统（R404A）的蒸发器（吸热部分）用来冷却后级系统（R23）的冷凝器，而后级系统（R23）的蒸发器用于提供所需的冷冻效果。每个系统均用热力膨胀阀来控制制冷剂流量。由于使用热力膨胀阀，停机时高低压侧的压力不平衡，故一般复叠式制冷系统的电机必须带负荷启动。但是一般电动压缩机的设计要求在低负荷（扭矩）条件下启动，高低压侧压力相等使压缩机启动时不需克服高压，因此电动机只需要较小的启动扭矩。设备为了达到这种平衡压力的目的，采用了旁通的调节方式：膨胀阀会在停机时关闭制冷剂通道，为了平衡压力，在前级压缩机的油分离器后的主制冷剂通道上设计了一个孔口，当停机后电磁阀e打开（正常工作时处于关闭状态），高压制冷剂通过hotgpasbypass降压节流后回到压缩机的前级（低压侧）；后级压缩机则通过使用毛细管来达到旁通的目的，使压缩机的高压侧和低压侧压力相等（平衡）；这一过程需要一定的时间，也是要求不能频繁开关设备的原因之一。工作过程：当设备运转，要求系统降温时，压缩机A先开始工作，高温高压的气态制冷剂（R404A）通过油分离器进入到冷凝器a；冷凝器a采用的水冷方式冷凝，装有制冷剂的管道镶嵌在装有冷却水的管道中，通过循环冷却水来达到冷却制冷剂的作用。高温高压的制冷剂通过冷凝器a将变成高压液体，高压液态的制冷剂将通过热力膨胀阀减压后进入蒸发器A/B进行蒸发，从而达到降低冷凝器B中制冷剂温度的目的。为了使制冷剂（R23）通过蒸发器C达到理想的制冷效果，后级压缩机中的制冷剂在冷凝器中必须充分冷却，为此设备采用前级双蒸发器，后级双冷凝器的方式，即用前级的制冷剂（R404A）在蒸发器中蒸发吸热来冷却后级冷凝器中的制冷剂（R23），同时在制冷剂进入冷凝器之前还进行了水冷式预冷，从而达到充分冷却的目的，实现较为理想的制冷效果。1.2升温调节系统设备采用电阻式加热器来提供实验所需的高温。电阻式加热器安装在设备的出风口，通过离心风机来循环试验箱内的空气，带走加热器的热量，达到升温的作用；如下图红色框所示：图3、升温系统加湿器2气候调节系统2.1气候降温调节系统在气候实验中，温度变化1~2°C,相对湿度的变化可能达到3〜5%或更高，因此通常设备会采用间接的冷却方式用于降温。在的设备中采用了一个独立的，较小的制冷系统来提供对环境的冷却，如下图所示：为了方便叙述将该系统作为C系统，C系统在设备中有两个较重要的作用:第一，是指前面讲到的在进行气候试验时，对环境进行降温作用；第二，是指用于去湿和防凝露作用。2.2气候升温调节系统如同温度调节系统中的升温方式，在气候调节系统中也采用了电阻式加热器来提升环境温度。2.3加湿调节系统设备采用蒸汽加湿的方式来达到环境所需的湿度，在测试室后壁前的地板上有一加湿水槽，其间布置有一电阻式加热器。通过加热去离子水来获得所需的蒸汽。图5、加湿器与冷却盘管2.4去湿调节系统的设备采用冷却去湿的方式来降低环境中的湿度。其冷却盘管（蒸发器）一般布置在测试室的侧壁，靠近风扇的位置，其中的一部分被布置在加湿水槽，如上图所示，此冷却盘管属前面提到的C制冷系统；因为冷却盘管实质上就是一个蒸发器，所以当试验箱需要去湿时，该冷却盘管（蒸发器）开始工作（温度一般在4〜-3°C左右），当循环空气经过冷却盘管时空气中的水蒸气遇冷而液化，从而达到去湿的目的。在温度实验中，此冷却盘管还可起到凝露保护的作用（需打开凝露保护开关）。3测量系统3.1温度测量系统设备采用PT100铂电阻温度传感器来计量测试室温度3.2湿度测量系统在此设备中，采用干湿球温度计的方式来测量环境湿度。其中湿球温度计依靠持续喷水的细管及套在PT100铂电阻温度传感器上的加湿棉条来获得所需的湿球温度。通过计算干湿球的温度差来换算成相应的湿度。如果系统显示湿度值为100%RH或者湿度不稳定以及不能加湿等问题时，应及时检查与湿度相关的部件，如湿球砂布是否已经润湿，加湿水盆是否有水，加湿器是否工作正常（可以对应电路原理图检测加湿器的电阻值）图6、干湿球铂电阻

4故障分析与处理一般来说，当设备发生故障时系统都会出现不同的提示信息，将根据不同的提示结合电路图及原理图进行具体的分析；通常会出现的故障如下表所示：故障现象可能的因素改正措施温度和湿度无法达到要求内部空气循环用风扇转向不对确认转向符合箭头方向，纠正相序缺少制冷剂检查系统压力，检漏，充制冷剂（一般由供应商处理）湿度显示值与实际值失真湿球棉套脏更换湿球棉套没有被润湿重新激活加湿开关，检查加湿棉套用供水管，如无水，检查水泵加湿储水箱中有水，但加湿水槽中无提起测试室底板，检查水槽水位，如无水，检查水泵及管路通常一个故障现象往往有多种不同的原因，要准确的找到故障发生的根本原因，才能做出正确的解决措施，下面以无法升温为例具体讲解怎样利用原理图和电路图进行分析：前面已经讲过，设备采用电阻式加热器来提供实验所需的高温，所以首先在原理图中找到与加热器相关的组件，如下图所示：图7、试验箱内部控制从图中可以看出：该设备一共有4个电阻式加热器：用于升温的从图中可以看出：该设备一共有4个电阻式加热器：用于升温的11-E2、用于加热观一三-EWJL察窗的11-E3/15-E3以及在加湿水盆中用于加湿用的11-E4。由于的故障现象是无法升温，

则重点检查加热器11-E2。根据加热器代码‘11-E2’查询组件代码表:图8、元件代码表._—._TI二heieuwgPRUEFRAUT^l/ViL,，f—1-J—■-EZ-XHEATERTRIATHE'RMCEiAUFF海：63621()35+11'HEIZUNG-E：Z.10HEATER4KW/2^0VTEIATHERM63631035HEIZUNGPRUEFRAUM/'4-01HEATEX4KW/240VTR1ATHERMCHAUfPAfiE636210^5L___i1HEIZU?JGPRUEFRAUM/KTiraf■JbM*-如3hwter-ikw/3-iavTRIATHEFMC^UFFAGE£36210351PRUliHKAUM/14.D3-E2.4HEATER4KW/240VT&IATHERMCHAUFFAGE6362HJ35从代码表中可以看出的加湿器是由很多加热式电阻器，要进行分析必须了解它的电路图，上表中最后一项的内容是指该组件在电路图中的页码和位置，以+11-E2.1为例，打开电路图14页：图9、加热器控制电路图图中横坐标为：1、2、3、4、5等；纵坐标为A、B、C、D、E等。加热器+11-E2.1在电路图中的位置就是横坐标1与纵坐标D的交叉位置，现在就很容易看出：-E2.1加热器接在节点51与57中间，可能出现故障的原因为：a、电阻器-E2.1被烧断；b、固态继电器-V5.1被烧断；c、-Q4跳闸。对-Q4跳闸很容易在设备后面的电路控制器看出，对于-E2.1烧断可以用万用表测节点51与57之间的电阻来判断，对于-V5.1被烧断也可以通过用万用表测-V5.1的1脚与2脚间的电阻来判断，找出原因后，更换相应的组件就OK。同时，湿度不稳定及无法加湿也是设备常出现的故障之一，在进行故障分析和处理之前必须要让大家知道温度和相对湿度的关系：在绝对湿度一定的情况下，温度越高相对湿度越小，温度越低（在一定范围内）相对湿度越高；很小的温度变化会引起较大的湿度变化。因此当故障出现时要做的第一件事，就是检查加湿系统的水路系统是否正常，如加湿水盆是否有水，储水箱的水位是否正常；其次，湿球是否充分润湿，或湿球纱布安装是否正常也将直接影响湿度的检测。通常的故障有：水箱缺水、向加湿水盆供水的马达11-M42出现故障、加湿器11-E4故障等。当排除水路系统及湿球纱布故障的可能后，最易出现故障的元件就是加湿器11-E4,这里有个很简单的方法：通过检查加湿水盆内的水温来确定加湿器是否故障，通常只要加湿器工作正常，加湿水盆内的水温会很高，如果发现水温较低（不感觉烫手）便可以确定为加湿器电路出现故障，排除方法同样参照电路图与原理图，具体操作如前。图10、加湿系统原理图当设备出现故障时，应根据不同的提示进行分析，下面将列出常出现的告警信息的初步分析与处理措施：NOMessage可能的因素解决措施1actualvaluedefective:EKO/X21温度传感器坏更换2actualvaluedefective:EK1/X22温度传感器坏更换3actualvaluedefective:EK2/X23温度传感器坏更换

NOMessage可能的因素解决措施4actualvaluedefective:EK3/X24温度传感器坏更换5actualvaluedefective:EK4/X25温度传感器坏更换6Back-upbattery控制器电池耗尽更换7CommunicationTouchpanel控制面板无法连接到控制器检查连接头8CommunicationI/Osystem控制器无法输入与输出更换控制器9Powerfail发生过断电现象退出错误，重新开始，检查电源中断偏差设定值10Circuitbreakertripped制冷系统或风扇马达过载保护复位断路器11Thermalprotectionfan测试室风扇马达过热保护检查风扇是否平滑运行，有无赃物，如有，清除12Temp.limitertestchamber热保护开关触发复位13ThermalspecimenprotectionDisplayoftemperaturelimiterisflashingandreads1999样品保护值超标样品保护用传感器坏复位更换14Softwarespecimenprotection实际值超过设定值检查输入值，调节温度范围设定点15Phase-sequencenotok电源相序错误纠正16Compressornotready压缩机油槽加热时间不够等待1〜3小时17Faultfrequencyinverter变频器频率不对联系服务机构18Tpr.precooling前级压缩机马达热保护加强马达冷却19Highpressurecompr.precooling前级系统高压保护清洁冷凝器，检查冷却水过滤网，水压及水温20Oilpressurecompr.precooling前级压缩机油压保护复位保护开关21Lowpressur