温度试验箱温度过冲问题探讨

  温度试验箱(简称温度箱) 、湿热试验箱(简称湿度箱) 是气候环境试验设备中两大类重要的气候模拟试验箱。这些温度湿度气候条件模拟设备被广泛的应用在电子、机械、化工、建筑等行业中, 对各种设备、材料、零部件的环境适应性研究提供可靠的人工环境。这些设备提供的人工环境的可靠程度对整个试验结果无疑起着至关重要的作用。其中需要控制的因素有很多, 本文仅就与温度试验箱温度过冲问题进行简单的讨论。

  使用温度试验箱时，针对温度过冲的问题，建议标准中可以将“温度过冲量”明确规定为: 与相应的±2℃的温度偏差要求相一致或要求试验箱的过冲量与试验点的温度值成一定比例, 如0～100℃温度过冲量不超过±2℃, 100℃以上过冲量不超过试验点的2%, - 80～0℃温度过冲量不超过3℃。这个要求按目前控制仪表的调节控制精度来说是比较容易实现的。况且对于那些配有压缩机、冷却水等冷热对抗功能的设备, 做到这一点就更不是问题了。同时对于产生了“温度过冲量”的温度箱, 可以在标准中就“温度过冲恢复时间”给出几个时间建议, 如: 3, 5, 8, 10, 15 min等供用户选择。对目前企业中还在“服役”的控温能力较差的温度试验箱, 根据经验给出如下建议:

  1) 箱体的加热和制冷方式可以分为单加热、单制冷和冷热对抗三种形式, 对于冷热对抗的箱体不管是加热过程还是制冷过程都能得到很好的控制, 在仪表控制精度足够的前提条件下, 产生的温度过冲量比较小, 但单加热和单制冷的过程其过冲影响较大。单制冷的箱体由于制冷机组不能实现大幅度的调节, 只能依靠机组的开关机来实现控制, 所以对于温度过冲的问题只能依靠仪表的控制精度和开关机的频率来控制。对于单加热的箱体来说一般都配备两至三组加热器,这是生产厂家为了合理的分配加热功率所提供的, 很多使用者在启动试验箱的过程中习惯直接将所有加热器全部打开, 这样就使得温度总是在设定指标的上限左右, 如果箱体控制系统的精度较低, 在加热器加温、保温周期运行时还会出现间断性的过冲问题, 使箱体温度无法很好地稳定在设定值上。这两种情况基本是使用者本身对设备不了解造成的温度过冲, 解决的方法是仔细阅读产品说明书, 说明书中一般都会给出其所做试验温度所需打开的加热器组数, 如果加热时间过长, 可先打开所有加热器, 在距离目标试验点10℃左右的时候关掉多开的加热器, 这样就可以基本保障箱体处于正常的状态。另外单加热设备都配备有风门,用于调节箱体内部的温度, 正确使用风门也能避免温度过冲和温度波动度过大的问题。

  2) 造成温度过冲的原因还有仪表的精度问题。过去很多试验设备生产厂家所用的仪表精度一般偏低,而且反应速度相对较慢, 有时箱体内部的温度已经很高了, 但是仪表还没有反应, 加之很多的单纯高温设备是不配备压缩机和冷却水等降温设备的, 所以在温度过冲之后只有靠自然冷却, 这就更容易造成温度过冲。如有些国产试验箱用的是精度在0.5～1℃的控制表, 以015℃的控制表为例, 表本身的精度是±0.5℃,加上传感器反应速度给温度带来的影响, 实际试验箱控制精度就已经接近±1℃了, 况且还有加热断电后加热管的余热带给温度的影响。一般温度箱的仪表精度应该控制在0.2℃以下为好。现在新生产的试验箱大部分都是采用PID (比例、微分、积分) 控制, 温度过冲的问题已经得到了比较好的控制, 但是PID控制的设定还是比较重要的, 这个问题一般由设备制造厂商完成, 在新设备到达现场后的检定过程中, 最好有检测人员和设备制造人员同时在场, 来协商调整其P ID控制的设定。

  3）造成温度过冲的还有传感器的位置及搅拌风的方向。通过试验证明将传感觉器布放在出风口的位置是较好的一种方法。这是由于控制的原理决定的，因为传感器在出风口的位置，在升降温过程中出风口温度相对于箱体内其他位置的温度要高些，传感器的感应温度没有达到设定值时，箱体的加热器（或制冷机组）将满功率工作，达到温度后加热器（或制冷机组）停止满功率工作而变为断续工作，在搅拌风的作用下逐步将试验箱内的各点温度拉平。在这时如果传感器的反应速度慢，则会造成加热器在到达温度后续继工作一段时间，这就造成了温度过冲的另一种情形，也是检测中常遇到的一种情况，所以这需要仪表及传感器在出厂前进行校正。