恒溫恒濕試驗箱是指能同時施加溫度、濕度應力的試驗箱。隨著我國工業產品研制的需要，近幾年來，我國從國外引進了大批試驗系統，為我國工業產品的研制和定型發揮了重要作用。但由于其本身的復雜性，使得試驗箱在運行中出現了許多問題，而且出現了問題不能及時解決，大大延長了試驗周期，影響了產品的研制工作。而產生這些現象的原因是對綜合試驗箱的工作原理不了解。為此，我們對試驗箱的基本工作原理作了一些簡要闡述，并介紹如何對綜合試驗箱試驗設備的故障進行分析和判斷。

     2.恒溫恒濕試驗箱的原理：

    恒溫恒濕試驗箱由制冷(leng)(leng)系(xi)(xi)統(tong)(tong)，加熱系(xi)(xi)統(tong)(tong)，控制系(xi)(xi)統(tong)(tong)，濕(shi)度系(xi)(xi)統(tong)(tong)，空(kong)氣(qi)(qi)循環系(xi)(xi)統(tong)(tong)，和(he)傳感器系(xi)(xi)統(tong)(tong)等(deng)組成， 上述(shu)系(xi)(xi)統(tong)(tong)分(fen)屬電氣(qi)(qi)和(he)機械制冷(leng)(leng)兩(liang)大方面(mian)(mian)。下面(mian)(mian)初步(bu)敘述(shu)幾個主(zhu)要系(xi)(xi)統(tong)(tong)的工(gong)作(zuo)(zuo)原理(li)和(he)工(gong)作(zuo)(zuo)過程：

    2.1 制冷系統：

    制冷系統是恒(heng)溫恒(heng)濕試(shi)(shi)驗(yan)箱(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)之一(yi)(yi)。一(yi)(yi)般來說，試(shi)(shi)驗(yan)箱(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)方式(shi)(shi)(shi)都(dou)是(shi)機械(xie)制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)以(yi)(yi)及輔助液氮(dan)制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)，機械(xie)制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)采用(yong)(yong)蒸(zheng)(zheng)(zheng)氣(qi)壓縮(suo)式(shi)(shi)(shi)制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)，該制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)方式(shi)(shi)(shi)是(shi)人工制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)中(zhong)應用(yong)(yong)廣泛而又經濟的(de)(de)(de)(de)(de)制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)方式(shi)(shi)(shi)之一(yi)(yi)。蒸(zheng)(zheng)(zheng)氣(qi)壓縮(suo)式(shi)(shi)(shi)制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)型式(shi)(shi)(shi)有：單(dan)級(ji)(ji)制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)、多級(ji)(ji)制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)和(he)復疊式(shi)(shi)(shi)制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)，它(ta)(ta)們(men)主(zhu)要由(you)壓縮(suo)機，冷(leng)(leng)(leng)(leng)凝(ning)器(qi)(qi)，節流機構和(he)蒸(zheng)(zheng)(zheng)發器(qi)(qi)組成(cheng)(cheng)。由(you)于我們(men)試(shi)(shi)驗(yan)的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)要達到-55℃，單(dan)級(ji)(ji)制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)難以(yi)(yi)滿足(zu)要求，因此(ci)綜(zong)合試(shi)(shi)驗(yan)箱(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)方式(shi)(shi)(shi)一(yi)(yi)般采用(yong)(yong)復疊式(shi)(shi)(shi)制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)。下面以(yi)(yi)意大利ACS公司生產的(de)(de)(de)(de)(de)綜(zong)合試(shi)(shi)驗(yan)箱(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)系(xi)統為(wei)(wei)例作一(yi)(yi)簡要介紹，圖2為(wei)(wei)該制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)系(xi)統簡化(hua)圖。它(ta)(ta)由(you)兩部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)組成(cheng)(cheng)，分(fen)(fen)(fen)別稱為(wei)(wei)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)和(he)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)，每一(yi)(yi)部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)都(dou)是(shi)一(yi)(yi)個(ge)相對(dui)(dui)獨立的(de)(de)(de)(de)(de)制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)系(xi)統。高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)中(zhong)制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)劑(ji)(ji)（HP80）的(de)(de)(de)(de)(de)蒸(zheng)(zheng)(zheng)發吸(xi)(xi)收來自低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)劑(ji)(ji)（R23）的(de)(de)(de)(de)(de)熱量而汽(qi)化(hua)；低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)蒸(zheng)(zheng)(zheng)發則從(cong)被冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)的(de)(de)(de)(de)(de)對(dui)(dui)象（試(shi)(shi)驗(yan)箱(xiang)(xiang)內的(de)(de)(de)(de)(de)空氣(qi)）吸(xi)(xi)熱以(yi)(yi)獲取冷(leng)(leng)(leng)(leng)量。高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)和(he)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)之間是(shi)用(yong)(yong)一(yi)(yi)個(ge)蒸(zheng)(zheng)(zheng)發冷(leng)(leng)(leng)(leng)凝(ning)器(qi)(qi)聯(lian)系(xi)起(qi)來的(de)(de)(de)(de)(de)，它(ta)(ta)既(ji)是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)蒸(zheng)(zheng)(zheng)發器(qi)(qi)，也是(shi)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)冷(leng)(leng)(leng)(leng)凝(ning)器(qi)(qi)。ACS試(shi)(shi)驗(yan)箱(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)劑(ji)(ji)采用(yong)(yong)中(zhong)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)劑(ji)(ji)HP80，低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)劑(ji)(ji)采用(yong)(yong)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)劑(ji)(ji)R23，箱(xiang)(xiang)內溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度能達到-70℃。

    2.2 加熱系統：

    恒溫(wen)恒濕試(shi)驗箱(xiang)的加(jia)熱系(xi)統相對制冷系(xi)統而言，是比較簡單的。它主要由(you)大(da)功率電阻絲組成。由(you)于試(shi)驗箱(xiang)要求的升溫速率較大(da)，因此試(shi)驗箱(xiang)的加(jia)熱系(xi)統功率都比較大(da)，而且(qie)在(zai)試(shi)驗箱(xiang)的底板也設有(you)加(jia)熱器(qi)。

    2.3 控制系統：

    控(kong)制(zhi)部(bu)分(fen)是綜合(he)試驗(yan)箱的(de)核心，它決(jue)定了試驗(yan)箱的(de)升降(jiang)溫速率(lv)，精度等重要指標。現有試驗(yan)箱的(de)控(kong)制(zhi)器(qi)大都采(cai)用PID控(kong)制(zhi)，也有少部(bu)分(fen)采(cai)用PID與模糊控(kong)制(zhi)相結合(he)的(de)控(kong)制(zhi)方(fang)式。由于(yu)控(kong)制(zhi)系統基本上屬于(yu)軟件的(de)范疇，而且(qie)此部(bu)分(fen)在使用過程中，一般不(bu)會出現問題，因此，本文不(bu)對控(kong)制(zhi)系統作太多的(de)介紹。

    2.4 濕度系統：

    濕度(du)系統分為加濕和(he)除濕兩個子(zi)系統。

    恒(heng)溫恒(heng)濕試驗箱的除濕方式有兩種：機械制冷除濕和干燥器除濕。機械制冷除濕的除濕原理是將空氣冷卻到露點溫度以下，使大于飽和含濕量的水氣凝結析出，這樣就降低了濕度。干燥器除濕是利用氣泵將試驗箱內的空氣抽出，并將干燥的空氣注入，同時將濕空氣送入可循環利用的干燥器進行干燥，干燥完后又送入試驗箱內，如此反復循環進行除濕。現在大部分綜合試驗箱采用前一種除濕方法。后一種的除濕方法，可以使露點溫度達到0℃以下，適用于有特殊要求的場合，但費用較貴。
    2.5空氣循環系統空氣循環系統一般由離心式風扇和驅動其運轉的電機構成。它提供了試驗箱內空氣的循環。
 

    3. 故障的分析判斷

    由于 恒溫恒濕(shi)試驗箱是一個既有電氣又有制冷機械等多個系統組成的設備，因此，一旦設備出現問題，一定要全面地對整個設備進行檢查和綜合分析。一般來說，分析判斷的過程可以先"外"后"里"。即首先排除外部因素，如冷卻水、供電等，在完全排除外部因素后，根據故障現象，對設備進行先系統分解后系統綜合的分析判斷，可以采用倒推的方法查找故障原因：首先按照電氣接線圖查找是否電氣系統的問題，后查找是否制冷系統的問題。表1提供了一些常見故障的分析表

    4.典型故障分析－－－－－－－－

     一試驗箱(xiang)在-55℃低溫(wen)保(bao)持(chi)階(jie)段出(chu)現(xian)(xian)了溫(wen)度(du)保(bao)持(chi)不(bu)住的(de)現(xian)(xian)象(xiang)，其(qi)溫(wen)度(du)曲線大(da)致如圖3。

    對該故障現象進行分析：
    1）試驗箱能夠制冷，說明外部因素-冷卻水的問題可以排除。
    2） 由于是溫度保持不住，觀察制冷壓縮機在試驗箱運行過程中是否能夠正常啟動，壓縮機在試驗箱運行過程中都能夠啟動，說明從主電源到各壓縮機的電氣線路正常，電氣系統方面也沒有問題。
     3） 電氣系統沒有問題，繼續檢查制冷系統。首先檢查兩組制冷機組的排氣和吸氣壓力，發現主機組的低溫（R23）級壓縮機的排氣和吸氣壓力都較正常值偏低，而且吸氣壓力呈抽真空狀態，說明主制冷機組的制冷劑量不足。用手摸主機組R23壓縮機的排氣和吸氣管路，發現排氣管路的溫度不高，吸氣管路的溫度也不低（未結霜），這也說明了主機組的R23制冷劑缺乏，系統漏氟。
     4） 為確定故障原因，恒溫恒濕試驗箱的控制過程進一步確認故障原因，該試驗箱擁有兩套制冷機組，一為主機組，另一為輔助機組。在降溫速率較大時，兩組機組同時工作，在溫度保持階段初期，兩組機組依然同時工作。待溫度初步穩定下來，輔助機組停止工作，由主機組來維持溫度的穩定。如果主機組的R23泄漏，會使主機組制冷效果不大，由于降溫過程中，兩組機組同時工作，故沒有溫度穩定不住的現象，而只是降溫速率降低。在溫度保持階段，一旦輔助機組停止工作，主機組又無制冷作用，試驗箱內的空氣就會緩慢上升，當溫度上升到一定程度，控制系統就會啟動輔助機組來降溫，將溫度下降至設定值（-55℃）附近，然后輔助機組又停止工作，如此反復，便會出現如圖3所示的故障現象。至此，已確認為產生故障的原因是主機組的低溫（R23）級機組的制冷劑R23泄漏。
     5） 對制冷系統進行查漏，用檢漏儀和肥皂水相結合的方法檢查，發現是一熱氣旁通電磁閥的閥桿開裂了一約1cm的細縫。更換此電磁閥后，對系統重新充氟，系統運行正常。由上文可以看出，對該故障現象的分析和判斷基本上是由易至難，先"外"后"里"，先"電氣"后"制冷"的脈絡進行分析和判斷的，熟悉和了解試驗箱的原理和工作過程是分析故障和判斷故障的基礎。

     5.結束語

    綜上所述，只有深入了解 恒溫恒濕試驗箱的工作原理和工作過程，才能迅速地解決試驗箱在運行過程中出現的問題。希望本文能夠對從事環境設備管理運行維護人員有所裨益，共同推動我國環境工程的發展。