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) 是氣候環境試驗設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備被廣泛的應用在電子、機械、化工、建筑等行業中, 對各種設備、材料、零部件的環境適應性研究提供可靠的人工環境。這些設備提供的人工環境的可靠程度對整個試驗結果無疑起著至關重要的作用。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，建議標準中可以將“溫度過沖量”明確規定為: 與相應的±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節控制精度來說是比較容易實現的。況且對于那些配有壓縮機、冷卻水等冷熱對抗功能的設備, 做到這一點就更不是問題了。同時對于產生了“溫度過沖量”的溫度箱, 可以在標準中就“溫度過沖恢復時間”給出幾個時間建議, 如: 3, 5, 8, 10, 15 min等供用戶選擇。對目前企業中還在“服役”的控溫能力較差的溫度試驗箱, 根據經驗給出如下建議:

  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大幅度的調節, 只能依靠機組的開關機來實現控制, 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慣直接將所有加熱器全部打開, 這樣就使得溫度總是在設定指標的上限左右, 如果箱體控制系統的精度較低, 在加熱器加溫、保溫周期運行時還會出現間斷性的過沖問題, 使箱體溫度無法很好地穩定在設定值上。這兩種情況基本是使用者本身對設備不了解造成的溫度過沖, 解決的方法是仔細閱讀產品說明書, 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, 如果加熱時間過長, 可先打開所有加熱器, 在距離目標試驗點10℃左右的時候關掉多開的加熱器, 這樣就可以基本保障箱體處于正常的狀態。另外單加熱設備都配備有風門,用于調節箱體內部的溫度, 正確使用風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。過去很多試驗設備生產廠家所用的儀表精度一般偏低,而且反應速度相對較慢, 有時箱體內部的溫度已經很高了, 但是儀表還沒有反應, 加之很多的單純高溫設備是不配備壓縮機和冷卻水等降溫設備的, 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℃,加上傳感器反應速度給溫度帶來的影響, 實際試驗箱控制精度就已經接近±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該控制在0.2℃以下為好。現在新生產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得到了比較好的控制, 但是PID控制的設定還是比較重要的, 這個問題一般由設備制造廠商完成, 在新設備到達現場后的檢定過程中, 最好有檢測人員和設備制造人員同時在場, 來協商調整其P ID控制的設定。

  3）造成溫度過沖的還有傳感器的位置及攪拌風的方向。通過試驗證明將傳感覺器布放在出風口的位置是較好的一種方法。這是由于控制的原理決定的，因為傳感器在出風口的位置，在升降溫過程中出風口溫度相對于箱體內其他位置的溫度要高些，傳感器的感應溫度沒有達到設定值時，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）停止滿功率工作而變為斷續工作，在攪拌風的作用下逐步將試驗箱內的各點溫度拉平。在這時如果傳感器的反應速度慢，則會造成加熱器在到達溫度后續繼工作一段時間，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。