高低温湿热箱的研究与使用

　　随着我国科学技术的发展及工业产品质量要求的不断提高，目前在航空、航天、电子工程及汽车工业等行业均要求对其产品进行一定温湿度条件的环境试验。高低温湿热试验设备（以下简称高低温湿热箱）作为一类特殊的制冷设备，其结构原理有一定特殊性，对这类设备的保养与维修需要一定的专业知识和经验。笔者专门从事环境试验设备，重点是温度、湿度环境试验设备的维护工作，处理过大量国内外不同厂家、不同型号的高低温湿热试验设备故障，积累了一定经验。本文先简要介绍高低温湿热试验设备的原理和结构特点，再介绍此类设备较科学合理的维护保养措施，*后列举此类设备常见故障，全面分析故障原因并给出维修措施，以供从事这类设备操作、维修的人员参考，希望对提高设备保养维修质量和效率，减少设备故障有所帮助。

　　2 高低温湿热箱的基本工作原理及结构

　　高低温湿热箱主要包括制冷系统、加热系统、加湿系统、通风及电气控制系统五大部分。其中制冷系统相对复杂，是维护保养的重点。高低温湿热箱的制冷系统有单级与复叠系统之分。采用单级制冷系统的高低温湿热箱，其*低温度能达？40℃～45℃，该制冷系统主要包括压缩机、冷凝器、蒸发器及毛细管或热力膨胀阀（小型高低温湿热箱采用毛细管，大中型设备采用热力膨胀阀）四大制冷部件，常用制冷剂有 R22、R502、R404a等，其中 R404a 属环保制冷剂，它正逐步替代前两种制冷剂。

　　采用复叠式制冷系统的高低温湿热箱，*低温度可达？70℃以下，它是由两套单级制冷系统根据复叠式制冷原理 " 叠加 "而成，两套制冷系统分别称为高温级和低温级，高温级常采用的制冷剂是 R22、R502、R404a 等，而低温级常采用 R13、R23这两种低温制冷剂，其中 R23 属环保制冷剂。

　　高低温湿热箱的加热器*常见的是电阻加热丝，并用固态继电器控制热量输出，在设备升温和恒温时，加热器工作。加湿系统包括加湿器、加湿水管路、湿度测量装置。加湿器通常采用电阻加热管加热软化水产生水蒸汽，以提高箱内湿度。加湿用水要求纯净、软化，所以加湿水管路上有过滤器及软化水装置，有些设备还配有小型增压水泵。湿度测量装置常见有干湿球湿度测量装置和电容式湿度测量装置两种。

　　国产设备多用干湿球湿度测量装置，进口设备多采用电容式湿度测量装置。高低温湿热箱的通风包括两方面：一是试验室内部空气循环。试验室体内部空气不断循环，才能持续地将制冷系统蒸发器及加热器上的冷 / 热量带出，通过空气温度的变化*终改变试验样品的温度；室内空气的循环是否正常将会影响到试验箱的升降温速度及箱内温度的偏差、均匀性等。二是风冷式高低温湿热箱的冷凝器强制通风冷却部分。冷凝器冷却通风是为了及时将冷凝器热量散发掉，如果通风不良，可能引起制冷系统超压、降温慢等故障。

　　电气控制分强电和弱电部分。弱电部分主要包括主控制器、主控制板及其周边电路板、温湿度测量电路、报警检测电路等。目前市场上的新型高低温湿热箱普遍采用微电脑（即单片机）控制，大型设备采用计算机控制，具有先进的控制功能和完善的自动保护及报警装置，自动化智能化程度高。强电部分主要包括压缩机、加热器、加湿器、风机、电磁阀等主要部件的电源回路。

　　3 温湿度试验设备比较科学合理的维护保养措施

　　众所周知，预防性维护比单纯的事后维修更加科学合理。所谓预防性维护即定期维护，是为了防止设备性能、精度劣化，以时间为依据，预先设定检修工作内容与周期，定期对设备易损部分或部件进行保养或更新。而预测性维护是指以设备当前的工作状况为依据，通过状态监测手段，诊断设备健康状况，从而确定设备是否需要检修或*佳的检修时机。根据温湿度试验设备原理和结构特点，其主要部分DDD制冷系统（包括冷却水系统）为高压密封循环系统，密封性要求高，因压缩机等转动部件技术成熟，可靠性较高，若频繁拆卸进行保养会增大泄漏可能性，且可能导致空气及水分进入制冷系统。故此类设备的制冷部分采用预防性维护和预测性维护相结合的维护保养措施，必能大大减少设备的故障，提高设备运行效率，延长设备寿命，进而充分发挥设备的潜能和价值。若单纯采用预防性维护，势必造成一定的人力物力浪费，且因目的性不够强而不能充分发挥预防性维护措施的优越性。如果通过一定的在线检测手段监测设备的运行状态，在此基础上安排检修保养内容，设备的维护保养更能有的放矢，使维护保养工作节约高效。

　　3.1 监测温湿度试验设备运行状况的重要参数及经验指标

　　（1）压缩机运行电流

　　制冷压缩机运行电流的大小反映了制冷剂充注量是否适当，压缩机内部各转动部件是否配合正常、润滑良好，电机绕组是否正常等。由于压缩机电流可用钳型电流表直接测量，压缩机的运行电流是监测设备状况*常用的技术参数之一。不同型号的设备的压缩机正常运行电流是不同的，设备的说明书通常也不会提供这一数据，用户可向设备厂家索要此数据，也可在新设备初期调试时做好记录，以供日后自行维护时参考和对比。

　　（2）压缩机的吸、排气压力以及制冷系统平衡压力

　　压缩机工作时的吸、排气压力直接反映了整个制冷系统的运行状况：包括高低温级制冷系统制冷剂充注量是否合适、各换热器的换热情况、制冷管路是否通畅等。而制冷系统的平衡压力通常用于判断低温级制冷剂量是否正常。绝大多数设备上都安装了弹簧管式吸、排气压力表或电子压力传感器以方便观察系统压力，未自带测压装置的设备，通过外接压力表也能方便地测量其压力。压缩机的吸、排气压力和平衡压力也是监测设备状况*常用的参数之一。用户可向设备厂家索要设备工作时或平衡时的压力数据，也可在新设备初期调试时做好记录，以供日后自行维护时参考和对比。

　　（3）设备的升降温速度、加湿速度

　　升温速度、降温速度以及加湿速度属于设备的技术指标，是判断设备制冷、加热以及加湿部分工作是否正常的直接依据。

　　（4）压缩机的吸、排气温度

　　压缩机工作时的吸、排气温度也能反映制冷系统的工作情况，制冷系统异常时吸、排气温度也不正常。部分进口设备在压缩机的吸、排气管上装有温度传感器能直接测量温度，对未装有测温装置的设备，只能凭经验用手触摸去判断；如排气温度不够高或吸气温度不够低，制冷系统均不正常。

　　（5）冷却水进出水温差

　　冷却水进出水温差反映了水冷冷凝器内的换热效果，即水侧的污垢程度。通常设备不设冷却水测温装置，只能凭经验用手触摸去判断，进出水无明显温差或温差过大均不正常。

　　（6）冷凝器排液温度、液镜的状况

　　冷凝器排液管温度可反映冷凝器的冷却情况和制冷剂充注量是否适当，正常情况下排液管温度比冷却介质（水或空气）温度略高。安装在制冷管路上的液镜主要用于判断高温级制冷剂（如 R502、R404a 等）的充注量是否足够，判断的方法是通过观察液镜中是否有气泡，设备以其*大速度降温时若液镜中有气泡通常说明制冷剂不足。

　　（7）压缩机油位、油颜色以及油压

　　压缩机油位需要定期观察，其意义自不必说。油的颜色反映了压缩机内部机械润滑磨损情况，机油正常的颜色应是清亮透明的，如变混浊或变黑，内部机械磨损加重，甚至可能有零部件损坏，必须立即拆下检修。油压反映了压缩机油路是否通畅和油量是否足够，有些设备上装有油压表可直接观察。

　　综上所述，通过专用仪表工具测量，检测出设备性能参数并与正常值进行比较，或通过看、摸、听等经验手段，可判断设备的状况，再确定维护保养方案。

　　3.2 温湿度试验设备的预防性和预测性维护措施

　　对温湿度试验设备，有的部分或部件需要周期性维护保养。而对制冷系统，采用预测性维护措施比较科学合理。参考国内外几大温湿度环境试验设备厂产品维护手册，结合笔者多年维修保养经验，制定温湿度试验设备的预防性和预测性维护措施。保养内容和周期可根据设备使用率、设备可靠性以及使用环境作适当调整，比如冷却水水质较差，应缩短冷却水管路 Y 型过滤器的清洗周期。

　　4 高低温湿热箱的常见故障及维修措施

　　列举高低温湿热箱的常见故障及相应的维修措施，其中故障原因分析由主到次，维修措施的描述受篇幅限制未作详细解释而仅作概括性、方向性的提示，更详细的知识和方法需进一步参考相关专业书籍。如因水冷式冷凝器严重结垢引起设备超压报警，必须用物理或化学方法清洁冷凝器，用物理方法如何清洗，用化学方法又怎么清洗，有哪些注意事项等内容需参考循环水处理等方面的书籍，或向相关专业人员咨询。

　　5 总结

　　高低温湿热箱是一类特殊的制冷设备，从事维护保养及维修工作需要制冷、热工、电气控制方面的知识和技能。采取预防性与预测性维护措施相结合是此类设备较科学合理的维护保养措施。设备出现故障时，要在全面了解工作原理和结构的基础上，充分利用上表综合分析故障原因并采取相应维修措施。目前国内外不同厂家生产的温湿度试验设备尽管结构和控制方式有一定差别，但基本原理都是相同的。此外，常见的环境试验设备还有温度湿度振动综合试验设备、温度湿度低气压综合试验设备等，上述内容对这些设备的高低温及加湿部分的保养与维修同样有指导作用。