溫度試驗(yàn)箱溫度過沖問題探討

 
  溫度試驗(yàn)箱(簡(jiǎn)稱溫度箱) 、濕熱試驗(yàn)箱(簡(jiǎn)稱濕度箱) 是氣候環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備中兩大類重要的氣候模擬試驗(yàn)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(jī)械、化工、建筑等行業(yè)中, 對(duì)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(duì)整個(gè)試驗(yàn)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(yàn)箱溫度過沖問題進(jìn)行簡(jiǎn)單的討論。

  使用溫度試驗(yàn)箱時(shí)，針對(duì)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(yàn)箱的過沖量與試驗(yàn)點(diǎn)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(yàn)點(diǎn)的2%, - 80～0℃溫度過沖量不超過3℃。這個(gè)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(shí)現(xiàn)的。況且對(duì)于那些配有壓縮機(jī)、冷卻水等冷熱對(duì)抗功能的設(shè)備, 做到這一點(diǎn)就更不是問題了。同時(shí)對(duì)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(shí)間”給出幾個(gè)時(shí)間建議, 如: 3, 5, 8, 10, 15 min等供用戶選擇。對(duì)目前企業(yè)中還在“服役”的控溫能力較差的溫度試驗(yàn)箱, 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)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(duì)抗三種形式, 對(duì)于冷熱對(duì)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(jī)組不能實(shí)現(xiàn)大幅度的調(diào)節(jié), 只能依靠機(jī)組的開關(guān)機(jī)來實(shí)現(xiàn)控制, 所以對(duì)于溫度過沖的問題只能依靠?jī)x表的控制精度和開關(guān)機(jī)的頻率來控制。對(duì)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(dòng)試驗(yàn)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(yùn)行時(shí)還會(huì)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(duì)設(shè)備不了解造成的溫度過沖, 解決的方法是仔細(xì)閱讀產(chǎn)品說明書, 說明書中一般都會(huì)給出其所做試驗(yàn)溫度所需打開的加熱器組數(shù), 如果加熱時(shí)間過長(zhǎng), 可先打開所有加熱器, 在距離目標(biāo)試驗(yàn)點(diǎn)10℃左右的時(shí)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(dòng)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(yàn)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(duì)較慢, 有時(shí)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(jī)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(yàn)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(shí)際試驗(yàn)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(yàn)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(gè)問題一般由設(shè)備制造廠商完成, 在新設(shè)備到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后的檢定過程中, 有檢測(cè)人員和設(shè)備制造人員同時(shí)在場(chǎng), 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(yàn)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?yàn)閭鞲衅髟诔鲲L(fēng)口的位置，在升降溫過程中出風(fēng)口溫度相對(duì)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(dá)到設(shè)定值時(shí)，箱體的加熱器（或制冷機(jī)組）將滿功率工作，達(dá)到溫度后加熱器（或制冷機(jī)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(yàn)箱內(nèi)的各點(diǎn)溫度拉平。在這時(shí)如果傳感器的反應(yīng)速度慢，則會(huì)造成加熱器在到達(dá)溫度后續(xù)繼工作一段時(shí)間，這就造成了溫度過沖的另一種情形，也是檢測(cè)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(jìn)行校正。