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)系統(tong)，加熱系統(tong)，控制系統(tong)，濕度(du)系統(tong)，空氣(qi)循環系統(tong)，和傳感器系統(tong)等組成， 上述系統(tong)分屬(shu)電(dian)氣(qi)和機械制冷(leng)兩(liang)大方面(mian)(mian)。下面(mian)(mian)初步敘述幾(ji)個(ge)主要(yao)系統(tong)的工作(zuo)原理和工作(zuo)過(guo)程：

    2.1 制冷系統：

    制冷系統是恒(heng)溫恒(heng)濕試(shi)驗箱(xiang)的(de)(de)(de)(de)關鍵部(bu)(bu)分(fen)(fen)之一(yi)。一(yi)般(ban)來(lai)(lai)說，試(shi)驗箱(xiang)的(de)(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)方式都(dou)是(shi)機(ji)械(xie)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)以及輔助液氮制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)，機(ji)械(xie)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)采用蒸氣(qi)壓縮式制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)，該(gai)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)方式是(shi)人工制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)中(zhong)應用廣泛而又經濟的(de)(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)方式之一(yi)。蒸氣(qi)壓縮式制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)型式有：單(dan)級制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)、多(duo)級制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)和復(fu)疊式制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)，它們主(zhu)要由壓縮機(ji)，冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)凝(ning)器，節(jie)流機(ji)構和蒸發器組(zu)成(cheng)。由于我(wo)們試(shi)驗的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)要達到-55℃，單(dan)級制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)難以滿足要求，因此(ci)綜(zong)合(he)試(shi)驗箱(xiang)的(de)(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)方式一(yi)般(ban)采用復(fu)疊式制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)。下面以意大利ACS公司生產的(de)(de)(de)(de)綜(zong)合(he)試(shi)驗箱(xiang)的(de)(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)系(xi)統為(wei)例(li)作一(yi)簡要介紹，圖2為(wei)該(gai)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)系(xi)統簡化圖。它由兩部(bu)(bu)分(fen)(fen)組(zu)成(cheng)，分(fen)(fen)別稱為(wei)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)部(bu)(bu)分(fen)(fen)和低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)部(bu)(bu)分(fen)(fen)，每一(yi)部(bu)(bu)分(fen)(fen)都(dou)是(shi)一(yi)個相對獨立的(de)(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)系(xi)統。高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)部(bu)(bu)分(fen)(fen)中(zhong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)劑(ji)(ji)(ji)（HP80）的(de)(de)(de)(de)蒸發吸(xi)收來(lai)(lai)自低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)部(bu)(bu)分(fen)(fen)的(de)(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)劑(ji)(ji)(ji)（R23）的(de)(de)(de)(de)熱(re)量而汽化；低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)部(bu)(bu)分(fen)(fen)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)蒸發則(ze)從被冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻的(de)(de)(de)(de)對象（試(shi)驗箱(xiang)內的(de)(de)(de)(de)空氣(qi)）吸(xi)熱(re)以獲取冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)量。高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)部(bu)(bu)分(fen)(fen)和低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)部(bu)(bu)分(fen)(fen)之間是(shi)用一(yi)個蒸發冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)凝(ning)器聯系(xi)起來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)，它既是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)部(bu)(bu)分(fen)(fen)的(de)(de)(de)(de)蒸發器，也是(shi)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)部(bu)(bu)分(fen)(fen)的(de)(de)(de)(de)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)凝(ning)器。ACS試(shi)驗箱(xiang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)部(bu)(bu)分(fen)(fen)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)劑(ji)(ji)(ji)采用中(zhong)溫(wen)(wen)(wen)(wen)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)劑(ji)(ji)(ji)HP80，低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)部(bu)(bu)分(fen)(fen)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)劑(ji)(ji)(ji)采用低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)劑(ji)(ji)(ji)R23，箱(xiang)內溫(wen)(wen)(wen)(wen)度能(neng)達到-70℃。

    2.2 加熱系統：

    恒溫恒濕試(shi)驗箱的加熱系(xi)統相對制冷(leng)系(xi)統而言，是比較(jiao)簡單的。它主要由(you)大(da)(da)功(gong)率電阻絲組成。由(you)于試(shi)驗箱要求的升溫速率較(jiao)大(da)(da)，因此試(shi)驗箱的加熱系(xi)統功(gong)率都比較(jiao)大(da)(da)，而且在(zai)試(shi)驗箱的底(di)板也設有加熱器。

    2.3 控制系統(tong)：

    控制(zhi)(zhi)(zhi)部分(fen)是綜合試驗箱的(de)核心，它決定了(le)試驗箱的(de)升降溫速率，精(jing)度等(deng)重要指標。現有試驗箱的(de)控制(zhi)(zhi)(zhi)器大都(dou)采用PID控制(zhi)(zhi)(zhi)，也有少(shao)部分(fen)采用PID與(yu)模糊控制(zhi)(zhi)(zhi)相結合的(de)控制(zhi)(zhi)(zhi)方式。由于控制(zhi)(zhi)(zhi)系統(tong)基本上屬于軟件(jian)的(de)范疇，而且此部分(fen)在(zai)使用過程中，一(yi)般不(bu)會出(chu)現問(wen)題，因(yin)此，本文(wen)不(bu)對控制(zhi)(zhi)(zhi)系統(tong)作太(tai)多的(de)介紹(shao)。

    2.4 濕度(du)系統：

    ;濕(shi)度系統分為加濕(shi)和(he)除(chu)濕(shi)兩個子系統。

    恒(heng)溫恒(heng)濕(shi)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－－－－－－－－

    一試驗箱在-55℃低(di)溫(wen)保(bao)(bao)持(chi)(chi)階(jie)段出現了溫(wen)度保(bao)(bao)持(chi)(chi)不住(zhu)的現象，其溫(wen)度曲線(xian)大致(zhi)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。