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高低温交变循环试验箱低温失控故障分析

信息来源：    发布时间：2016-05-12    点击数：

    高低温交变循环试验箱经过长期使用，在一次试验过程中出现低温度试验温度回升，无法满足低温试验要求这一故障，结合试验箱工作原理与故障现象分析了大致原因、依据分析结论对试验箱进行了检查，最终发现固态继电器输出端损坏导致该故障，更换了故障元件，设备功能恢复正常，满足温度试验要求。
　　高低温交变循环试验箱在长期的使用过程中控温准确，运行可靠，多年来在发动机温度试验过程中起着重要作用。但在2010年7月的一次低温-40℃试验中，出现了-30℃时温度不再继续下降且略有回升现象，室领导组织了温度试验技术人员对该设备进行故障排查。节约了维修资金及按时完成了发动机试验任务。
　　2.故障现象
　　高低温交变循环试验箱对发动机进行低温试验，计算机上测得的温度为-30℃左右不再下降，且随着时间的延长，试验箱的温度缓慢上升。观察两压缩机组均处于工作状态，且高温级、低温级的排气压力、吸气压力均在正常范围内，压缩机机头回霜情况正常，打开照明，通过试验箱门的玻璃窗口观察，试验箱内并没结出霜花，风道的出入口也没接太多霜。
　　3.高低温交变循环试验箱组成及控温原理
　　3.1试验箱组成
　　该试验箱由加热系统、制冷系统、循环风系统、控制系统、保护系统及箱体组成。
　　加热系统由电加热器等组成;
　　制冷系统由高温级压缩机制冷机组、低温级压缩机制冷机组、冷凝器、蒸发器制冷管路系统、冷量调节电磁阀等组成;
　　循环风系统由风机、风道等组成;
　　控制系统由检测传感器、PLC、触摸屏及相应输出的继电器、接触器等组成;
　　保护系统由故障故障检测电路、模块、PLC等组成;
　　箱体由钢板、隔热材料、门、观察窗等组成。
　　3.2高低温交变循环试验箱的控制原理
　　通过触摸屏设定目标温度值，设备运行后检测出安装在风道的传感器检测的温度，PLC计算出两者偏差，在利用PID算法根据偏差的大小、方向、变化的速率计算出输出量，输出量范围为-100%―+100%。当输出量小于0时，制冷机组工作，且冷量调节阀按输出量调节输送到蒸发器的冷量，在循环风的作用下将试验箱内的温度控制在设定的温度;当输出量大于0时，电加热器工作，且固态继电器按输出量调节电加热器产生的热量， 在循环风的作用下将试验箱内的温度控制在设定的温度。
　　
　　1：循环风   2：冷量输出   3：加热量输出   4：试验箱体
　　4.低温失控原因分析
　　由高低温交变循环试验箱的控制原理可知，因对产品进行的是低温试验，为了获得低温，温度偏差为正偏差，PLC应当输出一个小于0的输出量即制冷机组工作才能使试验箱获得低温，又因为试验箱对加热系统的控制及制冷系统的控制是相互独立的，所以电加热器应当停止状态。所以低温失控应当为制冷系统出了问题。但是由故障现象可知，制冷机组压缩机机头有少量的结霜，压缩机吸排气压力处于正常，说明制冷系统工作正常，且通过门窗观察试验箱内及风道出入口并未结太多霜，根据经验可判断，蒸发器也应该没结太多的霜，试验箱内温度的回升并不是因为蒸发器结霜太厚导致的蒸发器换热不良、及风道堵塞影响风的循环。试验箱内及风道出入口结霜情况正常也说明了试验箱的密封状态良好。
　　由以上分析制冷系统应当没有问题，只有把思路转向电加热部分。由高低温交变试验箱的控制原理可知，如果设备处于正常的运行情况下，加热系统为停止状态，但如果设备的某些元部件出现了故障，比如接触器触点粘连、固态继电器输出端击穿短路，造成加热系统错误的处于工作状态，此时电加热器产生的热量抵消了一部分制冷量，因此出现低温失控故障现象。
　　5.故障检查
　　查看高低温交变循环试验箱原理图，该试验箱的加热系统与循环风机均由一个接触器控制，电加热器的控制除了此接触器控制外还受断路器、固态继电器的控制，断路器处于平时为闭合通的状态。试验箱运行时，风机工作，固态继电器输出部分的电源端得电，由4低温失控原因分析可知，设备运行时，固态继电器输出部分的电源端得电后，在固态继电器击穿损坏的情况下即使固态继电器的控制端没得到控制信号，也能将电能加至电加热器。所以可查固态继电器是否击穿，用钳形表卡电流，有一组加热器有电流，设备断电测量相应的固态继电器输出端子确已击穿。对该固态继电器进行了更换。对该试验箱试运行，低温控温恢复正常。
　　6.结论与建议
　　高低温交变循环试验箱此次出现的低温失控是由于固态继电器输出端击穿损坏引起电加热器错误工作造成。
　　建议：温度试验涉及电气控制理论、压缩机机械原理、制冷剂、循环风流体力学各方面知识，只有平时有针对性的学习，再结合平时的维修经验，才能解决好以后温度试验过程中出现的各种问题。

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