高低溫交變循環試驗箱低溫失控故障分析

    高低溫交變循環試驗箱經過長期使用，在一次試驗過程中出現低溫度試驗溫度回升，無法滿足低溫試驗要求這一故障，結合試驗箱工作原理與故障現象分析了大致原因、依據分析結論對試驗箱進行了檢查，Z終發現固態繼電器輸出端損壞導致該故障，更換了故障元件，設備功能恢復正常，滿足溫度試驗要求。

　　高低溫交變循環試驗箱在長期的使用過程中控溫準確，運行可靠，多年來在發動機溫度試驗過程中起著重要作用。但在2010年7月的一次低溫-40℃試驗中，出現了-30℃時溫度不再繼續下降且略有回升現象，室領導組織了溫度試驗技術人員對該設備進行故障排查。節約了維修資金及按時完成了發動機試驗任務。

　　2.故障現象

　　高低溫交變循環試驗箱對發動機進行低溫試驗，計算機上測得的溫度為-30℃左右不再下降，且隨著時間的延長，試驗箱的溫度緩慢上升。觀察兩壓縮機組均處于工作狀態，且高溫級、低溫級的排氣壓力、吸氣壓力均在正常范圍內，壓縮機機頭回霜情況正常，打開照明，通過試驗箱門的玻璃窗口觀察，試驗箱內并沒結出霜花，風道的出入口也沒接太多霜。

　　3.高低溫交變循環試驗箱組成及控溫原理

　　3.1試驗箱組成

　　該試驗箱由加熱系統、制冷系統、循環風系統、控制系統、保護系統及箱體組成。

　　加熱系統由電加熱器等組成;

　　制冷系統由高溫級壓縮機制冷機組、低溫級壓縮機制冷機組、冷凝器、蒸發器制冷管路系統、冷量調節電磁閥等組成;

　　循環風系統由風機、風道等組成;

　　控制系統由檢測傳感器、PLC、觸摸屏及相應輸出的繼電器、接觸器等組成;

　　保護系統由故障故障檢測電路、模塊、PLC等組成;

　　箱體由鋼板、隔熱材料、門、觀察窗等組成。

　　3.2高低溫交變循環試驗箱的控制原理

　　通過觸摸屏設定目標溫度值，設備運行后檢測出安裝在風道的傳感器檢測的溫度，PLC計算出兩者偏差，在利用PID算法根據偏差的大小、方向、變化的速率計算出輸出量，輸出量范圍為-―+。當輸出量小于0時，制冷機組工作，且冷量調節閥按輸出量調節輸送到蒸發器的冷量，在循環風的作用下將試驗箱內的溫度控制在設定的溫度;當輸出量大于0時，電加熱器工作，且固態繼電器按輸出量調節電加熱器產生的熱量， 在循環風的作用下將試驗箱內的溫度控制在設定的溫度。試驗箱控溫原理見圖1。
　　
　　1：循環風   2：冷量輸出   3：加熱量輸出   4：試驗箱體

　　4.低溫失控原因分析

　　由高低溫交變循環試驗箱的控制原理可知，因對產品進行的是低溫試驗，為了獲得低溫，溫度偏差為正偏差，PLC應當輸出一個小于0的輸出量即制冷機組工作才能使試驗箱獲得低溫，又因為試驗箱對加熱系統的控制及制冷系統的控制是相互獨立的，所以電加熱器應當停止狀態。所以低溫失控應當為制冷系統出了問題。但是由故障現象可知，制冷機組壓縮機機頭有少量的結霜，壓縮機吸排氣壓力處于正常，說明制冷系統工作正常，且通過門窗觀察試驗箱內及風道出入口并未結太多霜，根據經驗可判斷，蒸發器也應該沒結太多的霜，試驗箱內溫度的回升并不是因為蒸發器結霜太厚導致的蒸發器換熱不良、及風道堵塞影響風的循環。試驗箱內及風道出入口結霜情況正常也說明了試驗箱的密封狀態良好。

　　由以上分析制冷系統應當沒有問題，只有把思路轉向電加熱部分。由高低溫交變試驗箱的控制原理可知，如果設備處于正常的運行情況下，加熱系統為停止狀態，但如果設備的某些元部件出現了故障，比如接觸器觸點粘連、固態繼電器輸出端擊穿短路，造成加熱系統錯誤的處于工作狀態，此時電加熱器產生的熱量抵消了一部分制冷量，因此出現低溫失控故障現象。

　　5.故障檢查

　　查看高低溫交變循環試驗箱原理圖，該試驗箱的加熱系統與循環風機均由一個接觸器控制，電加熱器的控制除了此接觸器控制外還受斷路器、固態繼電器的控制，斷路器處于平時為閉合通的狀態。試驗箱運行時，風機工作，固態繼電器輸出部分的電源端得電，由4低溫失控原因分析可知，設備運行時，固態繼電器輸出部分的電源端得電后，在固態繼電器擊穿損壞的情況下即使固態繼電器的控制端沒得到控制信號，也能將電能加至電加熱器。所以可查固態繼電器是否擊穿，用鉗形表卡電流，有一組加熱器有電流，設備斷電測量相應的固態繼電器輸出端子確已擊穿。對該固態繼電器進行了更換。對該試驗箱試運行，低溫控溫恢復正常。

　　6.結論與建議

　　高低溫交變循環試驗箱此次出現的低溫失控是由于固態繼電器輸出端擊穿損壞引起電加熱器錯誤工作造成。

　　建議：溫度試驗涉及電氣控制理論、壓縮機機械原理、制冷劑、循環風流體力學各方面知識，只有平時有針對性的學習，再結合平時的維修經驗，才能解決好以后溫度試驗過程中出現的各種問題。