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怎么选择环境试验设备 环境试验设备如何做好保养

时间:2020-06-30    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     
【导读】一、 设备选择依据 存在于地球表面及大气层空间中的自然环境因素和诱发环境因素的种类,目前还无法统计出一个确切的数目,其中对工程产品(设备)的使用及寿命影响较大的因素不下十几种。从事工程产品环境条件研

一、 设备选择依据
存在于地球表面及大气层空间中的自然环境因素和诱发环境因素的种类,目前还无法统计出一个确切的数目,其中对工程产品(设备)的使用及寿命影响较大的因素不下十几种。从事工程产品环境条件研究的工程师们将自然界存在以及人类活动所诱发的环境条件整理归纳为一系列的试验标准和规范,用以指导工程产品的环境及可靠性试验。如指导军工产品进行环境试验GJB150――中华人民共和国国家军用标准《军用设备环境试验方法》,指导电工电子产品进行环境试验的GB2423――中华人民共和国国家标准《电工电子产品环境试验方法指南》等。因此,我们选择环境及可靠性试验设备时主要的依据是工程产品的试验规范和试验标准。
其次,为了规范试验设备中环境试验条件的容差,保证环境参数的控制精度,国家技术监督机构及各工业部门还制订了一系列的环境试验设备及检测仪器仪表的检定规程。如中华人民共和国国家标准GB5170《电工电子产品环境试验设备基本参数检定方法》,又如国家技术监督局颁布实施的JJG190-89《电动振动试验台系统试行检定规程》等。这些检定规程也是选择环境及可靠性试验设备的重要依据,不符合这些检定规程要求的试验设备是不允许投入使用的。
二、 设备选择基本原则
环境及可靠性试验设备的选择应遵循以下五条基本原则:
1、环境条件的再现性
在试验室内完整而精确地再现自然界存在的环境条件是可望而不可及的事情。但是,在一定的容差范围之内,人们完全可以正确而近似地模拟工程产品在使用、贮存、运输等过程中所经受的外界环境条件。这段话用工程的语言概括,就是“试验设备所创造的围绕被试产品周边的环境条件(含平台环境)应该满足产品试验规范所规定的环境条件及其容差的要求”。如用于军工产品试验的温度箱不仅要满足国军标GJB150.3-86、GJB150.4-86中根据不同的均匀性和温度控制精度的要求。只有这样,才能保证在环境试验中环境条件的再现性。
2、环境条件的可重复性
一台环境试验设备可能用于同一类型产品的多次试验,而一台被试的工程产品也可能在不同的环境试验设备中进行试验,为了保证同一台产品在同一试验规范所规定的环境试验条件下所得试验结果的可比较性,必然要求环境试验设备所提供的环境条件具有可重复性。这也就是说,环境试验设备施用于被试验产品的应力水平(如热应力、振动应力、电应力等)对于同一试验规范的要求是一致的。环境试验设备所提供环境条件的可重复性是由国家计量检定部门依据国家技术监督机构所制定的检定规程检定合格后提供保证。为此,必须要求环境试验设备能满足检定规程中的各项技术指标及精度指标的要求,并且在使用时间上不超过检定周期所规定的时限。如使用非常普遍的电动振动台除满足激振力、频率范围、负载能力等技术指标外,还必须满足检定规程中规定的横向振动比、台面加速度均匀性、谐波失真度等精度指标的要求,而且每次检定后的使用周期为二年,超过二年必须重新检定合格后才能投入使用。
3、环境条件参数的可测控性
任何一台环境试验设备所提供的环境条件必须是可观测的和可控制的,这不仅是为了使环境参数限制在一定的容差范围之内,保证试验条件的再现性和重复性的要求,而且从产品试验的安全出发也是必须的,以便防止环境条件失控导致被试产品的损坏,带来不必要的损失。目前各种试验规范中大体要求参数测试的精度不应低于试验条件允许的误差的三分之一。
4、环境试验条件的排它性
每一次进行环境或可靠性试验,对环境因素的类别、量值及容差都有严格的规定,并排除非试验所需的环境因素渗透其中,以便在试验中或试验结束后判断和分析产品失效与故障模式时,提供确切的依据,故要求环境试验设备除提供所规定的环境条件外,不允许对被试产品附加其它的环境应力干扰。如电动振动台检定规程中所限定的台面漏磁,加速度信噪比、带内带外加速度总均方根值比。随机信号的检验、谐波失真度等精度指标都是为了保证环境试验条件的唯一性而制定的检定项目。
5、试验设备的安全可靠性
环境试验,特别是可靠性试验,试验周期长,试验的对象有时是价值很高的军工产品,试验过程中,试验人员经常要在现场周围操作巡视或测试工作,因此要求环境试验设备必须具有运行安全、操作方便、使用可靠、工作寿命长等特点,以确保试验本身的正常进行。试验设备的各种保护、告警措施及安全连锁装置应该完善可靠,以保证试验人员、被试产品和试验设备本身的安全可靠性。
三、 温湿度箱的选择
1、容积的选择
将被试产品(元器件、组件、部件或整机)置入气候环境箱进行试验时,为了保证被试产品周围气氛能满足试验规范所规定的环境试验条件,气候箱工作尺寸与被试产品外廓尺寸之间应遵循以下几点规定:
a)被试产品的体积(W×D×H)不得超过试验箱有效工作空间的(20~35)%(推荐选用20%)。对于在试验中发热的产品推荐选用不大于10%。
b) 被试产品的迎风断面积与该断面上试验箱工作室总面积之比不大于(35~50)%(推荐选用35%)。
c) 被试产品外廓表面距试验箱壁的距离至少保持100~150mm,(推荐选用150mm)。
上述三点规定实际上是相互依存和统一的。以1立方米正方体箱子为例,面积比为1:(0.35~0.5)相当于体积之比为1:(0.207~0.354)。距箱壁100~150mm相当于体积之比为1:(0.343~0.512)。
总括上述三点规定,气候环境试验箱的工作腔容积至少应是被试产品外廓体积的3~5倍。作出这种规定的理由有以下几点:
 (1)被试验件置入箱体后挤占了流畅的通道,通道变窄将导致气流流速的增加。加速气流与被试验件之间的热交换。这与环境条件的再现不符,因为在有关标准中对涉及温度环境试验都规定试验箱内试验样件周围的空气流速不应超过1.7m/s,以防止试验样件和周围气氛产生不符合实际的热传导。在空载时试验箱内平均风速为0.6~0.8m/s,不超过1m/s,满足a)、b)两点要求所规定的空间及面积比时,流场的风速可能增大(50~100)%,平均最高风速为(1~1.7)m/s。满足标准规定的要求。如果在试验中不加限制地加大试验件的体积或迎风断面积,则实际试验时气流风速将增大到超出试验标准所规定的最高风速,其试验结果的有效性将受到怀疑。
 (2)气候箱工作腔内环境参数〔如温度、湿度、盐雾沉降率等〕的精度指标都是在空载状态下检测的结果,一旦置入被试验件后,对试验箱工作腔内环境参数的均匀性将产生影响,试验件占有的空间越大,这种影响也就越严重。实测试验数据表明,流场中迎风面与背风面的温差可达到3~8℃,严重时可大到10℃以上。因此,必须尽量满足a〕、b〕两项要求,以保证被试产品周围环境参数的均匀性。
 (3)根据热传导的原理,箱壁附近气流的温度通常与流场中心温度相差2~3℃,在高低温的上下限时,还可能达到5℃。箱壁的温度与箱壁附近流场的温度又相差2~3℃(视箱壁的结构和材料而定)试验温度与外界大气环境相差越大,上述温差也越大,因此,距箱壁(100~150mm)距离内的空间是不可利用空间。
2、温度范围的选择
目前,国外温度试验箱的范围大体上为-73~+177℃,或-70~+180℃。国内多数厂家一般为-80~+130℃,-60~+130℃,-40~+130℃,也有高温到150℃。这些温度范围通常可以满足国内绝大多数军用、民用产品温度试验的需要,除非确有特殊需要,如安装位置靠近发动机等热源的产品外,不可盲目提高温度上限。因为上限温度越高,箱体内外的温差越大,箱体内部流场的均匀性也越差。可利用的工作室体积也就越小。另一方面,上限温度值越高,对箱壁夹层中保温材料(如玻璃棉等)的耐热性要求越高。箱体密封性的要求也越高,使箱体的制作成本增加。
3、湿度范围的选择
国内外环境试验箱给出的湿度指标大都是20~98%RH或30~98%RH,如果湿热试验箱没有除湿系统,则湿度范围为60~98%,这一类试验箱只能做高湿试验,但它的价格低得多。值得注意的是在湿度指标后面应该注明相应的温度范围,或给出最低露点温度。因为相对湿度是与温度直接相关的,对于同样的绝对含湿量,温度越高,相对湿度就越小,如绝对含湿量为5g/Kg(指1公斤干空气中含有5克的水蒸汽),当温度为29℃时,相对湿度为20%RH,温度为6℃时,相对湿度为90%RH,当温度降至4℃以下,相对湿度超过100%,在箱体内会出现结露现象。
实现高温、高湿只需要往箱体空气中喷水蒸汽或雾化的水珠,进行加湿。低温低湿则相对难于控制,因为此时的绝对含湿量很低,有时比大气中的绝对含湿量低很多,需要对箱体内流动的空气除湿,使空气变得干燥。目前国内外绝大多数的温湿度箱都采用制冷除湿的原理,是在箱体的空气预调室内加一组制冷光管。当湿空气经过冷管时,其相对湿度会达到100%RH,因空气饱和在光管上结露,使空气变得更干燥。这种除湿方式理论上可达到零度以下的露点温度,但是当冷点表面温度到达0℃时,光管表面结露的水滴会结冰,从而影响光管表面的热交换,使除湿能力下降。又因为箱体不可能绝对密封,大气中的湿空气会渗入到箱体内,使露点温度回升。另一方面,在光管间流动的湿空气只是在和光管(冷点)接触的瞬间达到饱和状态而析出水蒸汽,因此这种除湿方法很难使箱体内的露点温度在到0℃以下。实际所达到的最低露点温度为5~7℃。露点温度5℃相当于绝对含湿量为0.0055g/Kg,对应相对湿度20%RH的温度为30℃。如果要求温度20℃进相对湿度达到20%RH,此时的露点温度为-3℃,采用致冷方式除湿是很困难的,必须选用空气干燥系统才能实现。
4、控制方式的选择
温度、湿度试验箱有恒定试验箱、交变试验箱两种情况。
普通的高低温试验箱一般指的是恒定高低温试验箱,其控制方式为:设定一个目标温度,试验箱具有自动恒温到目标温度点的能力。恒定温湿度试验箱的控制控制方式也类似,设定一个目标温度、湿度点,试验箱具有自动恒温到目标温度、湿度点的能力。高、低温交变试验箱具有设<

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环境试验设备的维护保养

    环境试验设备品种繁多,但使用广泛的环境试验设备为高温、低温、湿热试验箱,而现今比较流行是集合了高温、低温、湿热为一体的试验箱—高低温湿热试验箱,它的修理难度较其它环境试验设备大,且具有代表性。

    (一)常见高低温湿热箱的构造

    我们工作人员正确按操作规程操作,还应该对其结构有所了解。高低温湿热试验箱由箱体、风循环系统、制冷系统、加温系统和控湿系统组成。

    风循环系统一般采用可调节送风方向的结构;加湿系统有采用锅炉加湿的和表面蒸发二种;降温、去湿系统采用空调工况制冷结构;

    加热系统采用电热鳍片加热和电炉丝直接加热二种结构;温湿度测试方法采用干湿球测试方法,也有用湿度传感器直接测量方法;控制和显示操作界面采用温湿度分开独立和温湿度组合控制器等方式。

    (二)高低温试验箱的一些常见故障和排除方法:

    1、在高温试验中,如温度变化达不到试验温度值时,可以检查电器系统,逐一排除故障。如温度升得很慢,就要查看风循环系统,看一下风循环的调节挡板是否开启正常,反之,就检查风循环的电机运转是否正常。

    如温度过冲厉害那么就需要整定PID 的设置参数。如果温度直接上升,过温保护,那么,控制器出故障,须更换控制仪表。

    2、在低温达不到试验的指标,那你就要观察温度的变化,是温度降的很慢,还是温度到一定值后温度有回升的趋势,前者就要检查一下,做低温试验前是否将工作室烘干,使工作室保持干燥后再将试验样品放入工作室内再做试验,工作室内的试验样品是否放置的过多,使工作室内的风不能充分循环,在排除上述原因后,就要考虑是否是制冷系统中的故障了,这样就要请厂家的专业人员进行检修。

    后者的现象是设备的使用环境不好所致,设备放置的环境温度,放置的位置(箱体后与墙的距离)要满足要求(在设备操作使用说明中都有规定)。

    3、在做湿热试验中,出现实际湿度会达到100%或者实际湿度与目标湿度相差很大,数值低得很多,前者的现象:可能是湿球传感器上的纱布干燥引起,那就要检查湿球传感器的水槽中是否缺水,水槽中的水位是由一水位控制器自动控制的,查水位控制器供水系统是否供水正常,水位控制器工作是否正常。

    另一种可能就是湿球纱布因使用时间长,或供水水质纯净度的原因,会使纱布变硬,使纱布无法吸收水份而干燥,只要更换或清洗纱布即可排除以上现象。

    后者的现象主要是加湿系统不工作,查看加湿系统的供水系统,供水系统内是否有一定的水量,控制加湿锅炉水位的水位控制是否正常,加湿锅炉内的水位是否正常。如以上一切都正常,那就要检查电器控制系统,这要请专业维修人员进行检修。

    4、环境设备在试验运行过程中突然出现故障时,控制仪表上出现对应的故障显示提示并有声讯报警提示。

    操作人员可以对照设备的操作使用中的故障排除一章中快速检查出属于哪一类故障,即可请专业人员快速排除故障,以确保试验的正常进行。

    其它环境试验设备在使用中还会有其它的现象,那就要具体现象,具体分析和排除。

    5、环境试验设备还要定期进行维护保养,制冷系统的冷凝器定期清理,对于活动部件应按说明书加油润滑,电器控制系统定期维护检查等等,这些工作是必不可少的。当然现在专业生产厂家。售后保障也很重要。

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环境试验设备品种繁多,但使用广泛的环境试验设备为高温、低温、湿热试验箱,而现今比较流行是集合了高温、低温、湿热为一体的试验箱—高低温湿热试验箱,它的修理难度较其它环境试验设备大,且具有代表性。下面就高低温湿热试验箱为例,谈一谈高低温湿热试验箱的构造及一些常见故障和排除方法。

(一)、常见高低温湿热试验箱的构造

试验人员除正确按操作规程操作,还应该对其结构有所了解。高低温湿热试验箱由箱体、风循环系统、制冷系统、加温系统和控湿系统组成。风循环系统一般采用可调节送风方向的结构;加湿系统有采用锅炉加湿的和表面蒸发二种;降温、去湿系统采用空调工况制冷结构;加热系统采用电热鳍片加热和电炉丝直接加热二种结构;温湿度测试方法采用干湿球测试方法,也有用湿度传感器直接测量方法;控制和显示操作界面采用温湿度分开独立和温湿度组合控制器等方式。

(二)高低温湿热试验箱的一些常见故障和排除方法:

1.在高温试验中,如温度变化达不到试验温度值时,可以检查电器系统,逐一排除故障。如温度升得很慢,就要查看风循环系统,看一下风循环的调节挡板是否开启正常,反之,就检查风循环的电机运转是否正常。如温度过冲厉害那么就需要整定PID 的设置参数。如果温度直接上升,过温保护,那么,控制器出故

障,须更换控制仪表。

2.低温达不到试验的指标,那你就要观察温度的变化,是温度降的很慢,还是温度到一定值后温度有回升的趋势,前者就要检查一下,做低温试验前是否将工作室烘干,使工作室保持干燥后再将试验样品放入工作室内再做试验, 工作室内的试验样品是否放置的过多,使工作室内的风不能充分循环,在排除上述原因后,就要考虑是否是制冷系统中的故障了,这样就要请厂家的专业人员进行检修。后者的现象是设备的使用环境不好所致,设备放置的环境温度,放置的位置(箱体后与墙的距离)要满足要求(在设备操作使用说明中都有规定)。

3.在做湿热试验中,出现实际湿度会达到100%或者实际湿度与目标湿度相差很大,数值低得很多,前者的现象:可能是湿球传感器上的纱布干燥引起,那就要检查湿球传感器的水槽中是否缺水,水槽中的水位是由一水位控制器自动控制的,查水位控制器供水系统是否供水正常,水位控制器工作是否正常。另一种可能就是湿球纱布因使用时间长,或供水水质纯净度的原因,会使纱布变硬,使纱布无法吸收水份而干燥,只要更换或清洗纱布即可排除以上现象。后者的现象主要是加湿系统不工作,查看加湿系统的供水系统,供水系统内是否有一定的水量,控制加湿锅炉水位的水位控制是否正常,加湿锅炉内的水位是否正常。如以上一切都正常,那就要检查电器控制系统,这要请专业维修人员进行检修。

4.设备在试验运行过程中突然出现故障时,控制仪表上出现对应的故障显示提示并有声讯报警提示。操作人员可以对照设备的操作使用中的故障排除一章中快速检查出属于哪一类故障,即可请专业人员快速排除故障,以确保试验的正常进行。其它环境试验设备在使用中还会有其它的现象,那就要具体现象,具体分析和排除。

环境试验设备还要定期进行维护保养,制冷系统的冷凝器定期清理,对于活动部件应按说明书加油润滑,电器控制系统定期维护检查等等,这些工作是必不可少的。



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