步入式环境试验室

步入式高低温交变湿热实验舱

别称:步入式高低温交变湿热实验舱

说明:高低温交变湿热试验箱具有提温作用、减温作用、增湿与降湿作用三大功效。提温作用主要是通过升温设备和控制板的协同工作实现的;减温作用则依赖于制冷压缩机等制冷系统的运作;增湿与降湿作用则是通过制冷系统中的蒸发器等组件来完成。

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技术参数


步入式高低温交变湿热实验舱

1. 设备概况

(1) 功能:模拟温度、湿度、湿热环境。

(2) 相关标准:

① GJB 150.1A-2009 **装备实验室环境试验方法 第1部分:通用要求

② GJB 150.3A-2009

③ GJB150.4A-2009

④ GJB 150.9A-2009

⑤ GJB 4239 装备环境工程通用要求

⑥ GB/T 10586-2006《湿热试验箱技术条件》;

⑦ GB/T 2423.1-2008

⑧ GB/T 2423.2-2008《电工电子产品环境试验方法》 试验B:高温试验方法;

⑨ GB/T 2423.3-2006《电工电子产品环境试验方法》 恒定湿热试验方法;

⑩ GB/T 2423.4-2008《电工电子产品环境试验方法》交变湿热试验方法;

⑪ JJF 1101-2003 环境试验设备温度、湿度校准规范。

2. 舱体结构

工作室尺寸:3000mm×深2900mm×高2500mm容积约21m³。

采用库板拼装式结构;库板拼装处为凹凸形,挂钩链接,打上密封胶,*使用密封条密封,以保证良好的密封性。

2.1. 库板

仓板为聚氨酯保温板。舱体顶板与立板采用嵌入式结构接触位置打密封胶,防水气渗入

2.1.1. 外壁

冷轧钢板,1.2mm厚,经防锈处理后静电喷塑观白色

2.1.2. 内胆

SUS304不锈钢,1.2mm厚满焊。

2.1.3. 保温层

保温材质:环保硬聚氨酯+玻璃纤维棉(保温层厚 150 mm)。

密度40kg/m³,导热系数0.024W/m.K),防火等级B1级。

聚氨酯泡沫是以异氰酸酯和聚醚为主要原料发泡剂、催化剂、阻燃剂等多种助剂,通过专用设备混合经过高压100kg打压发泡而成的高分子保温材料,发泡密度高承重保温性能更好。

2.2. 底板

工作室底板承载10000kg(均匀负载 )

采用无缝焊接防止水气进入,设置残留水排水槽和排水孔,保证舱内残留水快速排出舱外。

组成:从下到上分别为外壁板、保温层硬木平衡均压板、防滑304不锈钢材料波纹地板。底部用槽钢加强处理

 

排水设计:

地板四周设置有排水沟及地漏,防止舱内冷凝水积聚。地漏通向下水道或客户指定排水点。

具有工作室冷凝水和机组凝结水的引出孔。环境箱冷凝水不得泄漏到电磁振动台上。箱体底部有水槽和排水孔,保证排水通畅且能将水全部排空。

2.3. 箱门前斜台

箱门前配一个便于移动的斜台,高度尺寸根据箱体实际需要,方便样品进出。

2.4. 大门

全开门。工作室门洞尺寸:宽3000mm*高2500mm。

手动双开铰链门。开门角度:≥120°。

安全锁,工作人员在室内可徒手轻松打开仓门。

大门材料、厚度、颜色同箱体库板一致,大门内有加强筋、强度可靠,不易变形,外观白色。

四周密封:硅胶条密封。大门内侧边沿设置两道硅橡胶密封条。

仓门具有良好的密闭、隔热、隔音等效果。

门框内嵌加热丝,防止外部结霜凝露,系统自动开启电热装置除霜功能。

2.5. 观察窗

每扇门分别配观察窗1个,尺寸400mm×600mm镀电热膜防止凝露结霜。该窗方便操作人员更好的观察仓内情况

多层导电膜钢化中空防爆玻璃 (即在外动玻璃表面喷涂导电发热材料,经高 温烧结后固化,通电后即后产生热能),当工作室温度低于环境温度时系统自动开启观察窗除雾功能,保证可清晰观察。

2.6. 测试接线孔

预留2个,左右各一个。直径200mm。并提供合适的软质低导热性绝缘硅胶软塞。

2.7. 照明灯

≥200Lux(+ 20℃环境下,地板高度0.5米处)。

耐温防潮防爆LED低压冷光源。控制开关在箱体外部控制面板上,同时具有延时自动关闭功能。

2.8. 压力补偿平衡系统

舱顶内安装压力平衡阀,自动开启。

设备在工作过程中(升温、降温、恒温、恒湿)箱内空气因温湿度变化导致的体积压力变化,当舱内压力大于室外压力是压力平衡阀自动打开,当室内室外压力相同时压力时压力平衡舱自动关闭,无延迟更不会出现故障,更安全可靠。

2.9. 空气调节系统

舱内通过1.5mm隔离不锈钢板,隔离出单独一个空间,作为循环风道,起到空气调节作用。

内部循环风道位于舱内侧面,风道强制对流循环平衡调温调湿式

循环风道内包含:蒸发器(翅片采用亲水铝箔)、电加热装置、加湿口、变频循环风机(离心式风机,长轴外置电机驱)、出风口、进风口。

原理:循环空气在循环风道内调和好温度,通过出风口,风均匀的吹出,散发到测试空间,再从回风口回流至循环风道内,形成闭环风循环。从而达到均匀的控制温度的目的。

蒸发器换热管材质:为了减小换热器泄露风险和使用年限、换热管材质采用铜材质;

加热器:热交换器同室内空气进行热交换,配备故障保护温度开关;加热器上方安装位置的保温板做隔热处理,并配有表面温度传感器,一旦超过上限温度自动停机保护;

空气循环装置:空气调节出风均匀,且保证环境仓内良好的温度均匀性。

风口配置导风格栅板。

3. 温度和湿度系统

温度范围:-40℃~+120℃

温度波动度:≤±0.5℃

温度均匀度:≤1.5℃

温度偏差:≤±1.5℃

相对湿度范围:5%~98%

湿度波动度:≤±2%RH

湿度均匀度:≤4%RH

湿度偏差:≤±2%RH

升温速率:-40℃~+88℃,线性速度≥5℃/分钟;(单舱带载1000kg钢铁件,无发热)

降温速率:+88℃~-40℃,线性速度≥2℃/分钟;(单舱带载1000kg钢铁件,无发热)

温度变化速率满足下述表格要求:

升降温模式

方法

起始温度(℃)

结束温度(℃)

速率(℃/min)

升温

线性

-40

+88

不小于5

降温

线性

+88

-40

不小于2

升温

平均

-40

+88

不小于5

降温

平均

+88

-40

不小于4

3.1. 温度调节系统

采用加热器加热,压缩机组制冷,PT100温度传感器监测温度。

3.1.1. 温度测量

温度是表征物体冷热程度的物理量,它可以通过物体随温度变化的某些特性(如电阻、电压变化等特性)来间接测量,通过研究发现,金属铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化,并且具有很好的重现性和稳定性。因此,利用铂的此种物理特性制成的铂电阻温度传感器测量热沉温度。

采用1个Pt100铠装传感器作为温度控制传感器,精度等级为A级,测量范围:-200℃~+200℃。安装在舱内出风口。

3.1.2. 温度控制

采用电加热器提供热源实现对工作室的升温;通过机械制冷系统制冷实现对工作室的降温;控制器通过采集温度传感器信号和设定值进行比对,通过PID+PWM 输出自动调节加热器加热功率或制冷蒸发器的制冷剂流量,使设备箱内的空气温度达到动态平衡;制冷不加热、加热不制冷。

区别于冷热平衡恒温方式,采用国际先进的热气旁通调节技术,可以实现制冷输出的无级调节,低温恒温无需开启加热系统。可以显著的提高制冷系统的效率,节能降耗。

3.1.3. 加热系统

采用电加热加热。

加热系统

优质的镍铬合金电热丝P.T.C控制加热从而达到温度平衡

采用裸露的螺旋镍铬合金加热丝和绝缘陶瓷支架制作加热器,表面负荷小,具有控温灵敏、温度滞后小的特点。

加热器控制方式:PTC+PWM+ SSR,固态继电器进行无触点固态输出,无接触火花和噪音,使用寿命长。

选型

型号:镍铬合金电热丝

功率:50kW

超温保护

并配有表面温度传感器,一旦超过上限温度自动停机保护;

执行元件

SSR,固态继电器进行无触点过零触发驱动加热器工作,无接触火花和噪音,使用寿命长。

加热子系统校核计算

功率的计算选择应考虑以下三条:

a.从初始状态,按规定时间要求实现加热介质至设定温度(工作温度);

b.在工况条件下,发热量足以维持介质温度;

c.应有一定的安全裕度,一般取1.2;

d.从第a)、b)条选择功率的较大者,乘以安全裕度就是应选的功率。

P 其中1.2为系统设计余量

3.1.4. 制冷系统

双复叠式制冷。

节能设计:具备低温节能技术,低温工作状态下,加热器不参与工作,我们采用热旁通技术可精准控制温度变化,制冷不加热、加热不制冷,与同行业相比能耗降低40%。

制冷方式

为了保证试验室降温速率和较低温度的要求,本试验室采用一套二元复式制冷系统,复迭式系统包括一个高温级制冷循环和一个低温级制冷循环,热量交换通过蒸发冷凝器实现。

制冷组成

制冷系统包括冷凝器、蒸发器、压缩机、冷却设备等

压缩机工作原理

压缩机吸入从蒸发器出来的较低压力的介质,使之压力升高后送入冷凝器,在冷凝器中冷凝成压力较高的液体,经膨胀阀,成为压力较低的液体后,送入蒸发器,在蒸发器中吸热蒸发而成为压力较低的介质,再送入压缩机的入口,从而完成制冷循环。

制冷压缩机

采用先进的封闭式机械压缩机。

各机组为独立制冷方式,压缩机组方便拆卸和维修。

具有温度、压力高低警告和报警功能、具有调整并合理分配压缩机运行时间功能、压缩机具有不同比例的加载模式功能、合理分配进回气管路,做到对称、均衡;

压缩机电机可直接启动,并具有过载保护功能;

压缩机具有油箱加热器、干燥过滤器、手动阀门、压力调节器和制冷剂视镜。油气分离器,其上需配备玻璃视窗,便于观察油位;

压缩机底部有接水盘,能够将结霜产生的凝露水收集起来,与排水相连。

选型

高温级(R404A):20kW制冷量(比泽尔CSB)

低温级(R23):15kW制冷量(比泽尔CSB)

中间换热器:板式换热器(面积2.5m²)

制冷系统管路

易耗件采用易维护维修设计,充分考虑检修空间。

蒸发器

多级膜片式空气热交换器.翅片采用亲水铝箔

换热装置

采用高效钎焊板式换热器。            

冷却方式

水冷。

冷凝器

高效水冷换热器              

压缩机冷凝水

压缩机系统及冷凝管路全部配置承水托盘,排水口处放置接水盒

循环水泵

冷却水循环泵

节流装置

电子膨胀阀

是一种高可靠性的步进电机驱动电子膨胀阀,可实现对制冷剂流量和系统过热度的精准而稳定的控制。

电子膨胀阀利用被调节参数产生的电信号,控制施加于膨胀阀上的电压或电流,进而达到调节供液量的目的。

电子膨胀阀是用脉冲步进电机直接驱动针阀。当控制电路的脉冲电压按照一定的逻辑关系作用到电机定子的各相线圈上时,永久磁铁制成的电机转子受磁力矩作用产生旋转运动,通过螺纹的传递,使针阀上升或下降,调节阀的流量。阀芯开启越小,制冷剂流量越小,其制冷、热量越大。

优点:

1) 电子膨胀阀动作快。从全闭到全开状态其用时仅需几秒钟,反应和动作速度快,不存在静态过热度现象。

2) 电子膨胀阀的适用温度低。其感温部件为热电偶或热电阻,它们在低温下同样能准确反应出过热度的变化。因此,在冷藏库的冻结间等低温环境中,电子膨胀阀也能提供较好的流量调节。

3) 电子膨胀阀的过热度的控制。只需改变一下控制程序中的源代码,就可改变过热度的设定值。对电子膨胀阀的调节作用可以彻底实现远距离控制。

4) 电子膨胀阀可起到节能的作用。采用电子膨胀阀可以缩短冻结时间,冻结时间比热力膨胀阀也可缩短10%,同时也就减少了压缩机的能耗。

5) 控制功能的多样性。电子膨胀阀通根据不同的产品特性,在机组启动、负载变化、除霜、停机以及故障保护等情况下体现出其控制功能上的多样性和优越性。

 

油分离器

将压缩机排出的高温高压制冷剂气体混有的冷冻油滴分离下来,并返回到压缩机曲轨腔供压缩机润滑和降温用

干燥过滤器

吸收制冷系统制冷剂中的残留水分、酸性物质,和过滤掉系统中的固休杂质颗粒、铜削等,保护膨胀阀和毛细管的正常工作,不至于发 生冰堵和脏堵

制冷剂

采用高效、环保的制冷剂R404a/R23,高温级制冷机组采用 R404A,低温级制冷采用 R23;(符合国际环保要求,臭氧耗损指数为0)

3.2. 湿度调节系统

采用锅炉加湿器,供气压力4~6bar,加湿器底部配置不锈钢接水盘,用于防泄漏和收集废水,接水盘引入地漏

制冷蒸发器冷冻除湿(凝露法)。

3.2.1. 湿度测量

采用进口的耐候型电容式湿度传感器进行湿度测量,无须更换湿球纱布

3.2.2. 湿度控制

采用电热不锈钢加湿器蒸汽加湿;通过机械制冷系统中的前级压缩机制冷,使空气中的水蒸气在除湿蒸发器上冷凝实现对工作室的除湿;控制器通过采集湿度传感器信号和设定值进行比对,通过PID+PWM 输出自动调节电热加湿器加湿功率或除湿蒸发器的制冷剂流量,使设备箱内的空气相对湿度达到动态平衡

3.2.3. 加湿系统

采用蒸汽加湿。

冷冻除湿方式,蒸发器冷凝除湿。

原理

采用蒸汽加湿法,将水从水箱抽到加湿锅炉,中间用水位杯控制加湿锅炉水位,将低压蒸汽注入舱内,实现加湿。

采用机械制冷除湿,将蒸发器冷却到漏点温度以下,使大于饱和含湿量的水蒸气凝结析出,从而降低湿度,P.I.D控制加湿量达到所需要的湿度。

组成

通过箱内传感器实时监测湿度,反馈至控制系统,控制加湿子系统,实现设定湿度;
水箱位置有透明水位显示,有手动加水口;

水质:纯净水。

水位杯有浮球控制自动注水。

不锈钢接水盘

加湿器

底部配置不锈钢接水盘,用于防泄漏和收集废水,接水盘引入地漏。

净水

直接采用自来水供水。设备内部安装RO纯水机对自来水进行水源过滤和软化,以确保经过处理后的水满足国家加湿用水(电阻率500Ω·m)的要求。

纯水机为RO膜逆渗透工作原理,RO膜可定期进行反冲再生。过滤软化后的纯净水自动送入加湿系统进行使用。

加水方式

水箱位置有透明水位显示

手动加水:留有手动加水口;

自动加水:设备内置水箱带自动补水功能,预留好进水快接口,只需接上水源即可,采用水位浮球自动加水。

安全保障

防干烧保护、断水保护器、水位自动控制器、自动上水系统。

4. 安全报警系统

① 电子式超温报警保护(与主控制器分离)

② 机械式超温报警保护;

③ 加热器短路/过载报警保护

④ 压缩机超压/过流/过热/润滑油缺油报警保护;

⑤ 电源漏电、欠压、超压、缺相、错相报警保护;

⑥ 循环风风机过载/过热报警保护

⑦ 冷却水供水异常报警保护

⑧ 加湿系统缺水报警保护;加湿管过热报警保护;

⑨ 接地保护。

⑩ 急停:按下急停按钮,环境舱整个系统将停止运转。急停可紧急停止设备运行;

⑪ 警示灯与蜂鸣器:可通过三色报警灯示意运行状态,运行、待机、停止。状态异常即声光报警,切断主要部件的电源,所有的报警信息在控制器上显示。

⑫ 设备故障自诊断功能,当系统工作异常时,可显示设备故障部位并报警,并记录故障,能根据故障现象初步判断故障原因。

  

5. 视频监控

监控能够监控环境舱内部的异常情况,并可通过紧急停止按钮停止试验;

显示:显示器1台;23.8英寸;较好分辨率1920×1080或以上。

控制台:配备控制台1套,。支持远程监控,可以实现每个摄像头画面单独放大,支持画面实时预览、存储、回放及备份等。

耐高低温监控摄像头:2个。单摄像头像素800万安装在箱内。舱内摄像头能够适应-40℃~+150℃的温度范围,并要求具备具有防雾,除雾功能,保证摄像头画面清晰,在监控显示器上显示;

具备全自动超温报警系统与温控系统隔离独立的双重超温报警系统,可实现双路异常监控,并具有声光报警、显示屏异常报警、远程监控报警功能。

录像存储机:配备控制台1套,有效硬盘容量>4TB。支持远程监控,可以实现摄像头画面放大缩小,支持存储、回放及备份、导出等。

视角178°或以上,HDMI接口。

6. 测控系统

作用:用于试验室设备控制。

组成:包括硬件系统和软件系统两部分。收集储存数据,发布命令,集成控制系统。

控制方式:触摸屏+计算机控制。本地下位机控制,远程上位机控制(可实现下位机全部功能,在平面布置示意图中的控制室可实现远程监控和操作)。

 

6.1. 软件系统

人机界面

采用二维视角表征(形象地表征环境仓内所有设备、管路、电气等,查看及设置),可分各个子系统实时显示环境仓及各设备运行指标参数:包含但不限于温度、湿度预设值,测量值,总运行时间,每一段的运行时间和剩余时间,加热状态

分辨率

温度0.1℃;湿度0.1%RH;时间0.1min

画面显示功能

.温湿度设定(SV)实际(PV)值直接显示

.可显示执行程序号码,段次,剩余时间及循环次数, 运转时间显示

.程序编辑以及图形曲线显示

.具单独程序编辑画面,每页可输入4个段次温湿度,时间

.定点或程序动作状态显示

.语言转换可以切换中文/英文

.设备具有年、月、日及时间显示,设备总的运行时间(0~99999小时、不可复零)、程序段运行时间显示。可查看实时运行曲线。

程序容量及

控制功能

.可使用的程序量:较大120组,1个程序可由1~1000段次组合而成,可使用的记忆容量:1200 SEGMENTS,可重复执行命令:每一个命令可达1000次;程序斜率设定可由时间轴来设定,程序间每段较大可设定99小时99分钟,最小一分钟,可设定联结使用;

.具有编辑,清除,插入等功能,4组时间信号输出控制(可控制待测物ON/OFF动作),具有9组PID参数设定,程序执行中具有跳段,保持功能;荧幕可作背光调整,可设定背光时间;荧幕显示保护功能可做定时或手动关闭设定;程序复制,COPY, 连接功能,编辑实验标题等程序编辑功能;

.PID自动演算和FUZZY控制功能;具有断电程序记忆,复电后自动启动并接续执行程序功能;具有预约启动及关机功能;具有日期,时间调整功能;按键及画面锁定(LOCK)功能

接口

支持RJ-45以太网接口传输协议,配置USB接口一个

开放数据通信协议,具备PC机联网远程集中监控功能,可通过局域网连接设备进行测试曲线编辑和监控。

SD存储卡

用于存储试验资料及试验曲线

自动化

设备运行自动化程度高,只须设置目标温湿度或预设设备运行程序,启动运行按钮后系统可自动判断是否开启制冷机组及其数量、加热器,同时自动对加热、制冷输出量进行调节,无须过多操作或监控,可得到理想的试验过程曲线。PID分区和自动整定。

设定方式

/英文界面、触摸式输入

运行方式

程序方式 / 定值方式

*功能

定时功能,PID分区和自动整定,偏差设定

断电记忆功能

可设定断电恢复模式为:热起/冷起/停止

预约开机功能

可随意设定开机时间,打开电源后时间到机台自动运行

曲线记录功能

具有带电池保护的RAM,可保存设备的设定值、采样值及采样时刻的时间;较大记录时间为60天

设备触摸屏具备温度设定值和实际值曲线显示功能,可直接把触摸屏上曲线界面存成*.bmp图片存到U盘里。

数据记录

控制器的内存能够自动记录测试曲线和数据、设备状态、报警状态等,并且能够通过 USB导出下载;配备历史数据回放以及转换软件。

可保持成*.csv数据文件(非曲线图)存储在计算机硬盘上,采样周期可以在屏上设置;可用Excel等电子表格软件打开处理,供试验结束后处理并可打印生产试验报告。

 

 

 

 

 


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