摘　要： 本文闡述了上海巨怡綜合試驗箱(試驗設備)的基本工作原理，介紹了如何對綜合試驗箱的故障進行分析和判斷，並就一個典型故障進行了分析。 
   關鍵字： 巨怡綜合試驗箱 工作原理 故障分析 (試驗設備)

1. 引言
　　 巨怡綜合試驗箱是指能同時施加溫度、濕度應力的試驗箱，它與振動臺相結合可以組成綜合試驗系統。隨著我國工業產品研製的需要，近幾年來，我國從國外引進了大批綜合試驗系統，為我國工業產品的研製和定型發揮了重要作用。但由於綜合試驗箱本身的複雜性，使得綜合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，大大延長了試驗週期，影響了產品的研製工作。而產生這些現象的原因是對綜合試驗箱的工作原理不了解。為此，本文將對綜合試驗箱的基本工作原理作一簡要闡述，並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. 巨怡綜合試驗箱的原理----------(試驗設備)
　　 巨怡綜合試驗箱由製冷系統，加熱系統，控制系統，濕度系統，空氣循環系統，和感測器系統等組成，系統方框圖見圖1, 上述系統分屬電氣和機械製冷兩大方面。下麵初步敘述幾個主要系統的工作原理和工作過程：

 巨怡綜合試驗箱的系統方框圖 

2.1 製冷系統------------(試驗設備)
　　 製冷系統是巨怡綜合試驗箱的關鍵部分之一。一般來說，(試驗設備)綜合試驗箱的製冷方式都是機械製冷以及輔助液氮製冷，機械製冷採用蒸氣壓縮式製冷，該製冷方式是人工製冷中應用廣泛而又經濟的製冷方式之一。蒸氣壓縮式製冷型式有：單級製冷、多級製冷和複疊式製冷，它們主要由壓縮機，冷凝器，節流機構和蒸發器組成。由於我們試驗的溫度低溫要達到-55℃，單級製冷難以滿足要求，因此綜合試驗箱的製冷方式一般採用複疊式製冷。下麵以義大利ACS公司生產的綜合試驗箱的製冷系統為例作一簡要介紹，該製冷系統簡化圖。它由兩部分組成，分別稱為高溫部分和低溫部分，每一部分都是一個相對獨立的製冷系統。高溫部分中製冷劑（HP80）的蒸發吸收來自低溫部分的製冷劑（R23）的熱量而汽化；低溫部分製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繫起來的，它既是高溫部分的蒸發器，也是低溫部分的冷凝器A

試驗箱的高溫部分製冷劑採用中溫製冷劑HP80，低溫部分製冷劑採用低溫製冷劑R23，箱內溫度能達到-70℃。

注：圖中實線表示高溫機組，虛線表示低溫機組，粗線表示兩者的聯繫部分

圖2 ACS試驗箱製冷系統簡化圖 

                      2.2 加熱系統----(試驗設備)
　　 巨怡綜合試驗箱的加熱系統相對製冷系統而言，是比較簡單的。它主要由大功率電阻絲組成。由於綜合試驗箱要求的升溫速率較大，因此綜合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
　　 控制部分是綜合試驗箱的核心，它決定了試驗箱的升降溫速率，精度等重要指標。現有綜合試驗箱的控制器大都採用PID控制，也有少部分採用PID與模糊控制相結合的控制方式。由於控制系統基本上屬於軟體的範疇，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 濕度系統---------(試驗設備)
　　 濕度系統分為加濕和除濕兩個子系統。
　　 巨怡綜合試驗箱的加濕方式一般採用蒸氣加濕法，即將低壓蒸氣直接注入試驗空間加濕。這種加濕方法加濕能力強，速度快，加濕控制靈敏，尤其在降溫時容易實現強制加濕。
　　 巨怡綜合試驗箱的除濕方式有兩種：機械製冷除濕和乾燥器除濕。機械製冷除濕的除濕原理是將空氣冷卻到露點溫度以下，使大於飽和含濕量的水氣凝結析出，這樣就降低了濕度。乾燥器除濕是利用氣泵將試驗箱內的空氣抽出，並將乾燥的空氣注入，同時將濕空氣送入可迴圈利用的乾燥器進行乾燥，乾燥完後又送入試驗箱內，如此反復迴圈進行除濕。現在大部分綜合試驗箱採用前一種除濕方法。後一種的除濕方法，可以使露點溫度達到0℃以下，適用於有特殊要求的場合，但費用較貴。
2.5 感測器系統
　　 巨怡綜合試驗箱的感測器主要是溫度和濕度感測器。溫度感測器應用較多的是鉑電阻和熱電偶。濕度的測量方法有兩種：幹濕球溫度計法和固態電子式感測器直接測量法。由於幹濕球法測量精度不高，現在的綜合試驗箱正逐步地以固態感測器代替幹濕球來進行濕度的測量。
　　2.6 空氣循環系統空氣循環系統一般由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迴圈。
3. 故障的分析判斷
　　 由於巨怡綜合試驗箱是一個既有電氣又有製冷機械等多個系統組成的設備，因此，一旦設備出現問題，一定要全面地對整個設備進行檢查和綜合分析。一般來說，分析判斷的過程可以先"外"後"裏"。即首先排除外部因素，如冷卻水、供電等，在*排除外部因素後，根據故障現象，對設備進行先系統分解後系統綜合的分析判斷，可以採用倒推的方法查找故障原因：首先按照電氣接線圖查找是否電氣系統的問題，zui後查找是否製冷系統的問題。表1提供了一些常見故障的分析表。(試驗設備)

                              表1 故障分析表

4.典型故障分析--------(試驗設備)
　　 綜合試驗箱在-55℃低溫保持階段出現了溫度保持不住的現象，其溫度曲線大致如圖3。

　　 圖3 溫度運行曲線示意圖
　　 對該故障現象進行分析

1）(試驗設備) 試驗箱能夠製冷，說明外部因素-冷卻水的問題可以排除。 
       2） 由於是溫度保持不住，觀察製冷壓縮機在(試驗設備)試驗箱運行過程中是否能夠正常啟動，壓縮機在試驗箱運行過程中都能夠啟動，說明從主電源到各壓縮機的電氣線路正常，電氣系統方面也沒有問題。 

　   3） 電氣系統沒有問題，繼續檢查製冷系統。首先檢查兩組製冷機組的排氣和吸氣壓力，發現主機組的低溫（R23）級壓縮機的排氣和吸氣壓力都較正常值偏低，而且吸氣壓力呈抽真空狀態，說明主製冷機組的製冷劑量不足。用手摸主機組R23壓縮機的排氣和吸氣管路，發現排氣管路的溫度不高，吸氣管路的溫度也不低（未結霜），這也說明了主機組的R23製冷劑缺乏，系統漏氟。 

　　4） 為確定故障原因，(試驗設備)結合試驗箱的控制過程進一步確認故障原因，該試驗箱擁有兩套製冷機組，一為主機組，另一為輔助機組。在降溫速率較大時，兩組機組同時工作，在溫度保持階段初期，兩組機組依然同時工作。待溫度初步穩定下來，輔助機組停止工作，由主機組來維持溫度的穩定。如果主機組的R23洩漏，會使主機組製冷效果不大，由於降溫過程中，兩組機組同時工作，故沒有溫度穩定不住的現象，而只是降溫速率降低。在溫度保持階段，一旦輔助機組停止工作，主機組又無製冷作用，試驗箱內的空氣就會緩慢上升，當溫度上升到一定程度，控制系統就會啟動輔助機組來降溫，將溫度下降至設定值（-55℃）附近，然後輔助機組又停止工作，如此反復，便會出現如圖3所示的故障現象。至此，已確認為產生故障的原因是主機組的低溫（R23）級機組的製冷劑R23洩漏。 (試驗設備)

　　5） 對製冷系統進行查漏，用檢漏儀和肥皂水相結合的方法檢查，發現是一熱氣旁通電磁閥的閥桿開裂了一約1cm的細縫。更換此電磁閥後，對系統重新充氟，系統運行正常。 由上文可以看出，對該故障現象的分析和判斷基本上是由易至難，先"外"後"裏"，先"電氣"後"製冷"的脈絡進行分析和判斷的，熟悉和瞭解試驗箱(試驗設備)的原理和工作過程是分析故障和判斷故障的基礎。(試驗設備) 

5.結束語
　　 綜上所述，只有深入瞭解綜合試驗箱(試驗設備)的工作原理和工作過程，才能迅速地解決綜合試驗箱在運行過程中出現的問題。希望本文能夠對從事環境設備管理運行維護人員有所裨益，共同推動我國環境工程的發展。(試驗設備)