溫度試驗箱溫度過沖問題探討

  溫度試驗箱(簡稱溫度箱) 、濕熱試驗箱(簡稱濕度箱) 是氣候環(huán)境試驗設(shè)備中兩大類重要的氣候模擬試驗箱。這些溫度濕度氣候條件模擬設(shè)備被廣泛的應(yīng)用在電子、機械、化工、建筑等行業(yè)中, 對各種設(shè)備、材料、零部件的環(huán)境適應(yīng)性研究提供可靠的人工環(huán)境。這些設(shè)備提供的人工環(huán)境的可靠程度對整個試驗結(jié)果無疑起著至關(guān)重要的作用。其中需要控制的因素有很多, 本文僅就與溫度試驗箱溫度過沖問題進行簡單的討論。

  使用溫度試驗箱時，針對溫度過沖的問題，建議標(biāo)準(zhǔn)中可以將“溫度過沖量”明確規(guī)定為: 與相應(yīng)的±2℃的溫度偏差要求相一致或要求試驗箱的過沖量與試驗點的溫度值成一定比例, 如0～100℃溫度過沖量不超過±2℃, 100℃以上過沖量不超過試驗點的2%, - 80～0℃溫度過沖量不超過3℃。這個要求按目前控制儀表的調(diào)節(jié)控制精度來說是比較容易實現(xiàn)的。況且對于那些配有壓縮機、冷卻水等冷熱對抗功能的設(shè)備, 做到這一點就更不是問題了。同時對于產(chǎn)生了“溫度過沖量”的溫度箱, 可以在標(biāo)準(zhǔn)中就“溫度過沖恢復(fù)時間”給出幾個時間建議, 如: 3, 5, 8, 10, 15 min等供用戶選擇。對目前企業(yè)中還在“服役”的控溫能力較差的溫度試驗箱, 根據(jù)經(jīng)驗給出如下建議:

  1) 箱體的加熱和制冷方式可以分為單加熱、單制冷和冷熱對抗三種形式, 對于冷熱對抗的箱體不管是加熱過程還是制冷過程都能得到很好的控制, 在儀表控制精度足夠的前提條件下, 產(chǎn)生的溫度過沖量比較小, 但單加熱和單制冷的過程其過沖影響較大。單制冷的箱體由于制冷機組不能實現(xiàn)大幅度的調(diào)節(jié), 只能依靠機組的開關(guān)機來實現(xiàn)控制, 所以對于溫度過沖的問題只能依靠儀表的控制精度和開關(guān)機的頻率來控制。對于單加熱的箱體來說一般都配備兩至三組加熱器,這是生產(chǎn)廠家為了合理的分配加熱功率所提供的, 很多使用者在啟動試驗箱的過程中習(xí)慣直接將所有加熱器全部打開, 這樣就使得溫度總是在設(shè)定指標(biāo)的上限左右, 如果箱體控制系統(tǒng)的精度較低, 在加熱器加溫、保溫周期運行時還會出現(xiàn)間斷性的過沖問題, 使箱體溫度無法很好地穩(wěn)定在設(shè)定值上。這兩種情況基本是使用者本身對設(shè)備不了解造成的溫度過沖, 解決的方法是仔細閱讀產(chǎn)品說明書, 說明書中一般都會給出其所做試驗溫度所需打開的加熱器組數(shù), 如果加熱時間過長, 可先打開所有加熱器, 在距離目標(biāo)試驗點10℃左右的時候關(guān)掉多開的加熱器, 這樣就可以基本保障箱體處于正常的狀態(tài)。另外單加熱設(shè)備都配備有風(fēng)門,用于調(diào)節(jié)箱體內(nèi)部的溫度, 正確使用風(fēng)門也能避免溫度過沖和溫度波動度過大的問題。

  2) 造成溫度過沖的原因還有儀表的精度問題。過去很多試驗設(shè)備生產(chǎn)廠家所用的儀表精度一般偏低,而且反應(yīng)速度相對較慢, 有時箱體內(nèi)部的溫度已經(jīng)很高了, 但是儀表還沒有反應(yīng), 加之很多的單純高溫設(shè)備是不配備壓縮機和冷卻水等降溫設(shè)備的, 所以在溫度過沖之后只有靠自然冷卻, 這就更容易造成溫度過沖。如有些國產(chǎn)試驗箱用的是精度在0.5～1℃的控制表, 以015℃的控制表為例, 表本身的精度是±0.5℃,加上傳感器反應(yīng)速度給溫度帶來的影響, 實際試驗箱控制精度就已經(jīng)接近±1℃了, 況且還有加熱斷電后加熱管的余熱帶給溫度的影響。一般溫度箱的儀表精度應(yīng)該控制在0.2℃以下為好?，F(xiàn)在新生產(chǎn)的試驗箱大部分都是采用PID (比例、微分、積分) 控制, 溫度過沖的問題已經(jīng)得到了比較好的控制, 但是PID控制的設(shè)定還是比較重要的, 這個問題一般由設(shè)備制造廠商完成, 在新設(shè)備到達現(xiàn)場后的檢定過程中, 最好有檢測人員和設(shè)備制造人員同時在場, 來協(xié)商調(diào)整其P ID控制的設(shè)定。

  3）造成溫度過沖的還有傳感器的位置及攪拌風(fēng)的方向。通過試驗證明將傳感覺器布放在出風(fēng)口的位置是較好的一種方法。這是由于控制的原理決定的，因為傳感器在出風(fēng)口的位置，在升降溫過程中出風(fēng)口溫度相對于箱體內(nèi)其他位置的溫度要高些，傳感器的感應(yīng)溫度沒有達到設(shè)定值時，箱體的加熱器（或制冷機組）將滿功率工作，達到溫度后加熱器（或制冷機組）停止?jié)M功率工作而變?yōu)閿嗬m(xù)工作，在攪拌風(fēng)的作用下逐步將試驗箱內(nèi)的各點溫度拉平。在這時如果傳感器的反應(yīng)速度慢，則會造成加熱器在到達溫度后續(xù)繼工作一段時間，這就造成了溫度過沖的另一種情形，也是檢測中常遇到的一種情況，所以這需要儀表及傳感器在出廠前進行校正。