Rozwiązywanie problemów i rozwiązywanie 12 rzeczywistych wyzwań w komorach badawczych o stałej temperaturze i wilgotności

Studium przypadku w terenie: rozwiązywanie problemów i rozwiązywanie 12 rzeczywistych wyzwań w komorach testowych o stałej temperaturze i wilgotności

Komory do badania stałej temperatury i wilgotności należą do najczęściej stosowanych urządzeń do symulacji środowiska w łańcuchu weryfikacji niezawodności produktu. Jednakże w rzeczywistych środowiskach laboratoryjnych istnieje wiele wyzwań operacyjnych pomiędzy „działającym sprzętem” a „wiarygodnością danych testowych” – takich jak pogorszenie wydajności chłodzenia, awarie kontroli wilgotności, zakłócenia spowodowane kondensacją, dryf czujnika, przerwy w programie i tworzenie się kondensatu/kropli. Niektóre z tych problemów wynikają z odchyleń w warunkach środowiskowych, inne wynikają z niewłaściwej konserwacji sprzętu, a jeszcze inne wynikają z systemowych błędów w samych procedurach operacyjnych.

W artykule skupiono się na komorze do badania stałej temperatury i wilgotności MY-80L (zakres temperatur: –60°C do 150°C; zakres wilgotności: 20%–98% RH; wyposażona we francuską sprężarkę Taikang i koreański sterownik TEMI880) i zestawiono 12 rzeczywistych studiów przypadków dotyczących wysokich częstotliwości lub trudnych problemów terenowych. Każde studium przypadku rekonstruuje proces rozwiązywania problemów przy użyciu trzyetapowego schematu: „objawy usterek → analiza pierwotnej przyczyny → rozwiązania naprawcze”. W podsumowaniu znajdują się krótkie odniesienia do parametrów sprzętu i podsumowania doświadczeń praktycznych.

■ Omówienie wyposażenia

MY-80L ma efektywną objętość 80 l i posiada wewnętrzną komorę wykonaną ze stali nierdzewnej SUS#304 oraz warstwę izolacyjną złożoną ze sztywnej pianki poliuretanowej połączonej z wełną szklaną. Układ chłodniczy wykorzystuje całkowicie zamkniętą sprężarkę francuskiej firmy Taikang, wyposażoną w przyjazny dla środowiska czynnik chłodniczy R404A; system rozprężny wykorzystuje konstrukcję o kontrolowanej wydajności, zawierającą zawór rozprężny Danfoss, separator oleju ALCO i filtr. Rdzeń sterujący składa się z 7-calowego, kolorowego panelu dotykowego firmy TEMI880 z Korei, zdolnego do automatycznego obliczania sześciu zestawów parametrów PID, o pojemności programu wynoszącej 100 zestawów składających się z 5000 segmentów i wyposażonego w pamięć wyłączenia zasilania umożliwiającą ciągłą pracę. Następujące parametry skalibrowano w warunkach bez obciążenia, w temperaturze pokojowej wynoszącej 20°C:

▼ Poniżej znajduje się 12 reprezentatywnych, trudnych studiów przypadków z danej dziedziny

Przypadek 01 | Poważne pogorszenie szybkości chłodzenia; nieosiągnięcia temperatury -60°C przez dłuższy czas

[Objawy usterki] Podczas testu w niskiej temperaturze ustawionej na -60°C, sprzęt zaczął się ochładzać od temperatury pokojowej. Gdy temperatura spadła do około -35°C, szybkość chłodzenia nagle spadła z normalnego 1°C/min do mniej niż 0,3°C/min; pomimo przekroczenia 90 minut pracy nie została osiągnięta temperatura docelowa -60°C. Na panelu TEMI880 nie wyświetlił się żaden alarm, a sprężarka działała normalnie.

[Analiza pierwotnej przyczyny] Podstawową przyczynę zidentyfikowano w trzyetapowym badaniu: ① Czynniki środowiskowe — latem laboratoryjny system klimatyzacji wykazywał niewystarczającą wydajność chłodzenia, co skutkowało temperaturą w pomieszczeniu 33°C, która przekraczała zakres gwarancji wydajności sprzętu (5–35°C); w konsekwencji wydajność odprowadzania ciepła przez skraplacz znacznie spadła. ② Współczynniki obciążenia — Próbkę do badań stanowił odlew metalowy o masie pojedynczego elementu wynoszącej 12 kg; całkowita masa termiczna trzech próbek znacznie przekraczała zalecaną nośność komory 80 l (która nie powinna przekraczać jednej trzeciej wewnętrznej objętości komory). ③ Czynniki związane z konserwacją — Na żebrach skraplacza doszło do znacznego nagromadzenia się kurzu, a szczeliny między żebrami zostały zatkane przez kurz, co doprowadziło do zmniejszenia natężenia przepływu powietrza chłodzącego. Łączny wpływ tych trzech czynników spowodował niewystarczającą moc wyjściową układu chłodniczego w zakresie pracy w niskich temperaturach.

[Rozwiązanie]Krok 1: Ustaw temperaturę klimatyzacji laboratorium na 22°C, aby temperatura w pomieszczeniu utrzymywała się na stałym poziomie w zakresie 20–25°C; Krok 2: Zmniejsz liczbę próbek do jednej, umieszczając ją centralnie na półce, aby zapewnić niezakłócony przepływ powietrza; Krok 3: Użyj sprężonego powietrza, aby naprzemiennie oczyścić przednią i tylną stronę żeberek skraplacza, aby usunąć nagromadzony kurz (zaleca się przeprowadzanie tego raz na kwartał). Po wykonaniu tych kroków uruchom ponownie procedurę chłodzenia; proces chłodzenia z 25°C do –60°C trwał 52 minuty, a następnie szybkość chłodzenia powróciła do normy.

Przypadek 02 | Wilgotność nie osiąga ustawionej wartości przez dłuższy czas i utrzymuje się na poziomie 75% RH

[Obserwacja usterki] Gdy ustawiono stały test wilgotności i temperatury na 85°C/85% RH, po tym jak temperatura normalnie osiągnęła 85°C, wilgotność zaczęła rosnąć od poziomu wilgotności otoczenia, wzrosła do 75% RH, a następnie ustabilizowała się, pozostając niezmieniona przez 30 minut – znacznie poniżej ustawionej wartości 85% RH.

[Analiza pierwotnej przyczyny] Lista kontrolna priorytetów w celu sprawdzenia niewystarczającej wilgotności: ① Zbiornik z termometrem mokrym – kontrola wykazuje normalny poziom wody, ale gazik z termometrem mokrym był używany przez ponad 3 miesiące; gaza uległa znacznemu stwardnieniu i pożółknięciu, co powoduje utratę zdolności kapilarnej absorpcji wody. Prowadzi to do niedokładnego obliczenia różnicy temperatur pomiędzy żarówką suchą i mokrą, co powoduje, że sterownik błędnie ocenia aktualną wilgotność jako wyższą od wartości rzeczywistej i w konsekwencji zaprzestaje nawilżania; ② Rura nawilżająca – na powierzchni niestandardowej rury nawilżającej o mocy 1 kW występuje znaczny osad kamienia, zmniejszający wydajność cieplną; ③ Uszczelnienie – uszczelka drzwi przy prawym zawiasie klamki wykazuje lekkie uniesienie, przez co wilgoć przedostaje się przez szczelinę.

[Rozwiązanie] Wymień gazik mokry (użyj włókniny znajdującej się w standardowej konfiguracji; przytnij ją na odpowiednie wymiary, a następnie przed montażem zwilż ją czystą wodą); usunąć kamień z powierzchni rury nawilżającej (namoczyć w roztworze kwasu cytrynowego na 30 minut, następnie wyczyścić miękką szczoteczką); wyregulować zawiasy drzwi i wymienić listwy uszczelniające. Po wykonaniu tych kroków uruchom ponownie system; w ciągu 15 minut wilgotność wzrośnie z 75% RH do 85% RH i ustabilizuje się. Kluczowa wskazówka: gazik nawilżający należy wymieniać co miesiąc; nie zastępuj go zwykłą tkaniną bawełnianą.

Przypadek 03 | Nagły skok wartości wyświetlanej wilgotności; danym nie można ufać

[Objawy usterki] Podczas pracy ze stałą temperaturą i wilgotnością (60°C / 90% RH) wyświetlacz wilgotności na panelu TEMI880 wykazuje nieregularne wahania w zakresie od 82% RH do 96% RH, występujące co 5–8 sekund; wskazanie temperatury pozostaje normalne i stabilne. Dane testowe nie mogą spełnić kryteriów oceny ze względu na wahania wilgotności przekraczające dopuszczalną tolerancję.

[Analiza pierwotnej przyczyny] Temperatura pozostała stabilna, podczas gdy odczyty wilgotności ulegały wahaniom; ta obserwacja, po wykluczeniu drastycznych wahań rzeczywistej wilgotności wewnątrz obudowy, wskazała na problemy z czujnikiem lub jego obwodami sygnałowymi. Po sprawdzeniu czujnika Pt100 z mokrą kolbą stwierdzono, że gaza była nieprawidłowo umieszczona — nie zakrywała całkowicie elementu czujnikowego czujnika, a dolny koniec gazy nie był zanurzony pod powierzchnią wody w wannie. W rezultacie „temperatura termometru mokrego” wymagana do obliczenia termometru mokrego suchego w rzeczywistości stała się „temperaturą termometru półsuchego”, co prowadzi do niestabilnych sygnałów temperatury termometru mokrego. Dalsza kontrola wykazała lekkie utlenienie na zaciskach przewodów czujnika Pt100, a zmiany rezystancji styków powodowały wahania sygnału.

[Rozwiązanie] Ponownie załóż gazik mokry: Upewnij się, że gaza całkowicie otacza bańkę czujnikową temperatury, tak aby dolny koniec gazy wystawał co najmniej 20 mm poniżej powierzchni wody w zbiorniku oraz że pomiędzy gazą a czujnikiem nie ma pęcherzyków powietrza. Oczyść zaciski Pt100 (spryskaj środkiem do czyszczenia styków elektronicznych, a następnie wytrzyj niestrzępiącą się szmatką). Aktywuj funkcję automatycznej kalibracji termometru suchego i mokrego (menu TEMI880 → Kalibracja → Automatyczna kalibracja termometru suchego i mokrego); po zakończeniu kalibracji wyświetlacz wilgotności ustabilizuje się na poziomie 90±1% RH.

Sprawa 04 | Niemożność ustalenia wyniku badania na skutek kondensacji powierzchniowej na badanej próbce

[Obserwacja awarii] Na płytce drukowanej PCBA przeprowadzono test trwałości w przyspieszonym działaniu temperatury i wilgotności, w zakresie od 25°C do 85°C przy 85% RH. Podczas fazy wzrostu temperatury na powierzchni płytki drukowanej pojawiły się wyraźne kropelki wody (kondensacja); ponadto wyniki kontroli optycznej i testu izolacji wykazały anomalie (rezystancja izolacji gwałtownie spadła z normalnej wartości 500 MΩ do 5 MΩ). Klient uznał zatem test za nieważny.

[Analiza pierwotnej przyczyny] Fizyczny mechanizm kondensacji: Gdy temperatura powierzchni badanej próbki jest niższa od temperatury punktu rosy powietrza w komorze, para wodna skrapla się na powierzchni próbki. Jeśli podczas fazy nagrzewania temperatura powietrza wzrasta szybciej niż temperatura próbki (szczególnie w przypadku podłoży metalowych i próbek o dużej wytrzymałości), pojawia się okno różnicy temperatur — charakteryzujące się „cieplejszym powietrzem i chłodniejszą próbką”. W tym oknie temperatura punktu rosy przekracza temperaturę powierzchni próbki, co nieuchronnie prowadzi do kondensacji. Domyślna szybkość ogrzewania urządzenia jest ustawiona na maksymalną wartość 9,9; zbyt szybkie nagrzewanie dodatkowo pogarsza to okno różnicy temperatur.

[Rozwiązanie] Wykorzystując funkcję nachylenia temperatury TEMI880, szybkość nagrzewania zmniejszono z 9,9 do 2,0, a do programu włączono „fazę podgrzewania wstępnego”: najpierw temperaturę zwiększono do 85 °C w warunkach niskiej wilgotności (25 °C / 40% RH) przez około 15 minut; następnie utrzymywano temperaturę 85°C przez 10 minut, aby umożliwić całkowite zrównoważenie próbki testowej; na koniec wilgotność zwiększano stopniowo od 40% RH do 85% RH z szybkością 3% RH/min. Ta strategia „najpierw podgrzej, a potem nawilżaj” zapewniła, że ​​badana próbka osiągnęła temperaturę docelową przed wzrostem wilgotności, eliminując w ten sposób okno kondensacyjne. Po tym procesie nie zaobserwowano kondensacji na powierzchni PCBA, a rezystancja izolacji przez cały czas trwania testu utrzymywała się na stałym poziomie powyżej 500 MΩ.

Studium przypadku 05 | Przekroczenie limitów dryftu dokładności temperatury i wilgotności po 30 kolejnych dniach pracy

[Objawy awarii] Po 30 kolejnych dniach testów przyspieszonego starzenia odchylenie temperatury sprzętu wzrosło z początkowej wartości ±0,5°C do ±1,8°C (przekroczenie specyfikacji ≤2°C i osiągnięcie progu krytycznego), podczas gdy odchylenie wilgotności wzrosło z ±1% RH do ±4% RH. Na panelu TEMI880 nie wykryto żadnych nieprawidłowych alarmów; jednakże zaobserwowano systematyczne odchylenie pomiędzy wartościami wyświetlanymi przez zewnętrzny rejestrator danych a wartościami wyświetlanymi przez panel.

[Analiza pierwotnej przyczyny] Po dłuższej pracy czujnik Pt100 wykazuje dryft punktu zerowego, co jest typowym zjawiskiem starzenia obserwowanym w sprzęcie do testów środowiskowych. Analiza szczegółowa: gdy czujnik temperatury Pt100 pracuje w sposób ciągły w szerokim zakresie temperatur od -60°C do 150°C, rezystancja drutu platynowego jego elementu czujnikowego ulega niewielkim odchyleniom w charakterystyce temperaturowej; w przypadku czujnika Pt100 z mokrym termometrem długotrwałe zanurzenie i osadzanie się kamienia powodują zmniejszenie szybkości reakcji. Parametry PID sterownika zostały początkowo dostrojone w oparciu o oryginalną charakterystykę czujnika; jednakże po wystąpieniu dryfu czujnika parametry te nie zapewniają już optymalnej wydajności, co prowadzi do pogorszenia dokładności sterowania.

[Rozwiązanie]Krok 1: Wykonaj automatyczną kalibrację termometru suchego i mokrego (menu TEMI880 → Kalibracja → Automatyczna kalibracja termometru suchego i mokrego); po kalibracji odchylenie temperatury zostaje przywrócone do ±0,6°C, a odchylenie wilgotności zostaje przywrócone do ±1,5% RH. Krok 2: Wykonaj automatyczną rekalibrację PID: w warunkach bez obciążenia ustaw reakcję krokową od 25°C do 85°C, umożliwiając sterownikowi automatyczne przetestowanie charakterystyki reakcji systemu i ponowne obliczenie parametrów P/I/D. Po zakończeniu tego procesu odchylenie temperatury jest dalej zmniejszane do ± 0,3 ° C, a odchylenie wilgotności zmniejsza się do ± 0,8% RH. Ustal procedury konserwacji: przeprowadzaj kalibrację termometru suchego i mokrego co kwartał i przeprowadzaj automatyczną ponowną kalibrację PID co sześć miesięcy lub po zmianie rodzaju obciążenia.

Przypadek 06 | Awaria zasilania podczas eksperymentu: Czy program został utracony? Czy dane są aktualne?

[Obserwacja usterki] Podczas trwającego 1000 godzin cyklicznego testu temperatury i wilgotności, o godzinie 320, nastąpiło wyzwolenie zasilacza laboratoryjnego i zasilanie zostało odcięte. Po przywróceniu zasilania sprzęt automatycznie uruchomił się ponownie i wznowił program testowy; jednakże w okresie przerwy w dostawie prądu temperatura wewnątrz komory badawczej w naturalny sposób spadła z ustawionej wartości 85°C do temperatury pokojowej 26°C, a wilgotność spadła z 85% RH do wilgotności otoczenia 55% RH, co trwało około 25 minut. W tym czasie badana próbka uległa niekontrolowanemu spadkowi temperatury.

[Analiza pierwotnej przyczyny] Funkcja pamięci po wyłączeniu zasilania urządzenia działa normalnie, a po przywróceniu zasilania segmenty programu są nadal wykonywane bez błędów. Problem polega jednak na tym, że profil temperatury podczas okresu przywracania po wyłączeniu zasilania (około 25 minut) nie jest wliczany do obowiązującego czasu trwania testu; co więcej, to zdarzenie związane z wyłączeniem zasilania może wywołać nieoczekiwane naprężenie termiczne badanej próbki, potencjalnie podważając ważność wyników testu. Sam sprzęt nie wykazuje żadnych usterek funkcjonalnych; wątpliwości dotyczą niezawodności zewnętrznego zasilania i oceny wiarygodności danych testowych.

[Rozwiązanie]Poziom sprzętu: Wdróż systemy UPS (zasilacz bezprzerwowy) w regionach o niestabilnym zasilaniu, aby zapewnić, że sprzęt będzie mógł działać przez co najmniej 15 minut po przerwie w dostawie prądu, umożliwiając w ten sposób płynne zakończenie bieżącego segmentu programu. Poziom operacyjny: Zapisz w raporcie z testu znacznik czasu przerwy w zasilaniu, znacznik czasu przywrócenia zasilania oraz krzywe trendu temperatury i wilgotności podczas przerwy w zasilaniu; inżynier testowy powinien następnie ustalić, czy taka przerwa podważa ważność testu – jeżeli ustalenie jest „ważne, ale wymaga kompensacyjnego czasu wykonywania”, na końcu programu należy dodać równoważną ilość kompensacyjnego czasu działania. Poziom standaryzacji: W protokole testu wyraźnie zdefiniuj kryterium, zgodnie z którym „należy powtórzyć testy obejmujące pojedynczą przerwę w dostawie prądu przekraczającą 10 minut lub łączne przerwy w dostawie prądu przekraczające 30 minut”.

Studium przypadku 07 | Zewnętrzna kondensacja i kapanie na obudowę szafki zagrażają bezpieczeństwu laboratorium

[Objawy usterki] Podczas testu w niskiej temperaturze -40°C na bocznych panelach i górnej części zewnętrznej obudowy urządzenia pojawiła się duża liczba kropelek kondensacji; kropelki te spadły na podłogę laboratorium, tworząc śliską powierzchnię i stwarzając zagrożenie dla bezpieczeństwa. Na powierzchni blach ze stali nierdzewnej obudowy zewnętrznej widoczne były wyraźne smugi wody.

[Analiza pierwotnej przyczyny] Warstwa izolacyjna urządzenia składa się ze struktury kompozytowej ze sztywnej pianki poliuretanowej i wełny szklanej. Podczas testu w niskiej temperaturze temperaturę wewnętrznej komory ustawiono na -40°C. Jeżeli środowisko laboratoryjne charakteryzowało się wysoką wilgotnością (mierzoną przy wilgotności względnej 75%), a temperatura otoczenia wynosiła 25°C, temperatura powierzchni komory zewnętrznej mogła spaść poniżej temperatury punktu rosy otoczenia (około 20,5°C), nieuchronnie prowadząc do kondensacji. Oględziny wykazały niewielkie odkształcenie lewego dolnego rogu listwy uszczelniającej drzwiczki komory; niewystarczające uszczelnienie w tym obszarze umożliwiło wyciek zimnego powietrza, co spowodowało lokalnie niższą temperaturę powierzchni zewnętrznej komory i zwiększoną kondensację.

[Rozwiązanie] Najpierw zmniejsz wilgotność otoczenia w laboratorium do poniżej 60% RH (poprzez aktywację osuszacza), tak aby temperatura punktu rosy otoczenia utrzymywała się poniżej temperatury powierzchni szafki zewnętrznej. Po drugie, wymień zdeformowane paski uszczelniające drzwi, aby zapewnić równomierną szczelność i uszczelnienie na obwodzie drzwi szafy (po zamknięciu drzwi użyj szczelinomierza 0,05 mm, aby zmierzyć szczelinę na powierzchni uszczelniającej; żaden materiał nie powinien przepuszczać). Po trzecie sprawdź stan pasków uszczelniających na trzech warstwach okienek obserwacyjnych próżni (260×340×40 mm); wymień wszystkie stare paski. Po czwarte, umieść urządzenie z dala od bezpośredniego strumienia powietrza z nawiewów klimatyzacji, aby zapobiec miejscowym wahaniom temperatury, które mogłyby zaostrzyć kondensację. Po zastosowaniu tych środków podczas badania w temperaturze -40°C na obudowie zewnętrznej nie można zaobserwować kondensacji.

Studium przypadku 08 | Tworzenie się szronu na parowniku strefy niskiej temperatury; zwiększone wahania temperatury

[Objawy usterki] Podczas testu utrzymywania w niskiej temperaturze -50°C, temperatura zaczyna wykazywać okresowe wahania o ±2,5°C od wartości w stanie ustalonym (normalny zakres wahań: ≤0,5°C), z okresem wahań trwającym około 15 minut. TEMI880 wskazuje, że sprężarka kontynuuje pracę; jednakże gdy temperatura spadnie do -53 °C, stopniowo wzrasta z powrotem do -47 °C, powtarzając ten cykl.

[Analiza pierwotnej przyczyny]Jest to typowy objaw oszronienia parownika. Podczas pracy w niskich temperaturach, resztkowa para wodna w komorze parownika osadza się na żeberkach parownika, tworząc warstwę szronu. Ta warstwa szronu zwiększa opór cieplny na powierzchni parownika, zmniejszając w ten sposób wydajność wymiany ciepła i powodując stopniowy wzrost temperatury; gdy temperatura powierzchni warstwy szronu przekroczy 0°C, część szronu topi się, czasowo przywracając sprawność wymiany ciepła, co z kolei prowadzi do dalszego obniżenia temperatury – tworząc w ten sposób proces cykliczny: „szronienie → spadek wydajności → wzrost temperatury → odszranianie → wzrost wydajności → spadek temperatury → ponowne oszronienie”. W urządzeniach pozbawionych funkcji automatycznego odszraniania, długotrwała praca w niskich temperaturach nieuchronnie doprowadzi do tego zjawiska.

[Rozwiązanie] Procedura awaryjna: zawiesić test, wykonać cykl odszraniania (zwiększyć ustawioną temperaturę do 20°C i utrzymywać ją przez 30 min; następnie otworzyć drzwi komory i przetrzeć powierzchnię żeberek parownika suchą, miękką szmatką w celu usunięcia resztek wilgoci) i dopiero po upewnieniu się, że żebra są całkowicie suche, wznowić test w niskiej temperaturze. Środki zapobiegawcze: ① Przed każdym testem w niskiej temperaturze należy sprawdzić, czy wnętrze komory jest suche (opcjonalnie przeprowadzić „fazę suszenia” w temperaturze 30°C/30% RH w celu usunięcia resztkowej wilgoci); ② Unikaj częstego otwierania drzwi komory w fazie niskiej temperatury (każde otwarcie może wprowadzić dużą ilość pary wodnej); ③ W przypadku długotrwałej pracy w niskiej temperaturze należy wprowadzić fazę podtrzymania odszraniania co 48 godzin. Po działaniach naprawczych utrzymywać temperaturę -50°C z wahaniami temperatury w granicach ±0,4°C.

Przypadek 09 | Fałszywy wyzwalacz zabezpieczenia przed przegrzaniem; test przerwany w połowie

[Zjawisko usterki] Podczas testu wysokiej temperatury w temperaturze 125°C urządzenie nagle wyłączyło się po 3 godzinach pracy; TEMI880 wyświetlił „Alarm nadmiernej temperatury” i zaświeciła się kontrolka przyrządu zabezpieczającego przed przegrzaniem RKC. Rzeczywista zmierzona temperatura wewnątrz komory badawczej wyniosła 125,2°C i nie przekroczyła wartości zadanej; jednakże, ponieważ ustawiony próg przyrządu zabezpieczającego został skonfigurowany na 125 °C, górna granica normalnych wahań temperatury uruchomiła działanie zabezpieczające.

[Analiza pierwotnej przyczyny] Urządzenie zabezpieczające przed przegrzaniem służy jako dodatkowe zabezpieczenie niezależne od głównego sterownika. Problem wynika z nieprawidłowego ustawienia progu zabezpieczenia: operator ustawił wartość zabezpieczenia przed przegrzaniem na równą temperaturze testowej 125°C, podczas gdy normalne wahania temperatury wahają się od ±0,5°C do ±1°C; w ten sposób, gdy temperatura szczytowa osiągnie 125,5 °C, zostanie uruchomiony próg ochronny 125 °C. Próg zabezpieczenia przed przegrzaniem powinien być ustawiony co najmniej o 5–10°C wyżej niż wartość zadana temperatury badania, aby uwzględnić wahania temperatury.

[Rozwiązanie] Dostosuj limit temperatury przyrządu zabezpieczającego przed przegrzaniem RKC od 125 °C do 135 °C (temperatura testowa + 10 °C). Kryterium określenia: Próg zabezpieczenia przed przegrzaniem = wartość zadana temperatury testu + 10°C (minimalny margines); do badań w wysokiej temperaturze (>100°C) zaleca się stosowanie +15°C. Po regulacji należy powtórzyć test w temperaturze 125°C przez 48 kolejnych godzin bez przerwy. Jednocześnie sprawdź wartości zadane zabezpieczenia przed przegrzaniem dla wszystkich procedur testowych i sporządź „Tabelę referencyjną ustawień progów ochrony”, aby zapobiec podobnym fałszywym wyzwoleniom.

Przypadek 10 | Nierówne wahania temperatury w wielu próbkach testowych; niektóre próbki nie przeszły kontroli

[Obserwacja awarii] Pięć próbek testowych w plastikowych obudowach z tej samej partii umieszczono na trzech poziomach półek w celu przeprowadzenia badania w temperaturze 85°C/85% RH. Po zakończeniu testu dwie próbki na górnym poziomie wykazywały zmianę koloru i zostały uznane za spełniające kryteria; natomiast trzy próbki do badań na niższym poziomie wykazały niewielkie odkształcenia i bardziej wyraźne zmiany koloru, w związku z czym uznano je za niekwalifikowane. Zaobserwowano istotne różnice w wynikach badań pomiędzy próbkami znajdującymi się w różnych miejscach w tej samej komorze badawczej.

[Analiza pierwotnej przyczyny] Układ zasilania i cyrkulacji powietrza, składający się z wielołopatkowych wentylatorów połączonych z silnikiem o mocy 90 W, kieruje strumień powietrza z tylnej ściany szafy, przepuszcza go przez badane próbki, a następnie recyrkuluje przez przednią ścianę. Gdy gęstość umieszczenia półek jest nadmierna, kanały przepływu powietrza pomiędzy badanymi próbkami zostają zatkane, co prowadzi do gradientu temperatury pomiędzy górną i dolną warstwą. Pomiary doświadczalne wykazały temperaturę 85,1°C w warstwie górnej i 83,2°C w warstwie dolnej, co daje różnicę temperatur 1,9°C; w połączeniu z gradientem wilgotności stres środowiskowy doświadczany przez próbki testowe w dolnej warstwie staje się bardziej dotkliwy. Dodatkowo próbki z dolnej warstwy są umieszczone bliżej wylotu powietrza z parownika, a do tego zjawiska przyczynia się również nierówne mieszanie strumienia gorącego i zimnego powietrza.

[Rozwiązanie] W pierwszej kolejności należy dostosować odstęp pomiędzy próbkami do badań: odległość pomiędzy sąsiednimi próbkami powinna wynosić nie mniej niż 50 mm, a odległość każdej próbki od ścian komory nie powinna być mniejsza niż 30 mm, zapewniając niezakłóconą cyrkulację powietrza w systemie kanałów. Po drugie, użyj ośmiu regulowanych zacisków dystansowych, aby zmodyfikować odstępy między warstwami półek z jednolitych odstępów do konfiguracji „rzadkiej dolnej, gęstej górnej” – zwiększając odstępy między dolnymi półkami, aby skompensować tłumienie przepływu powietrza. Po trzecie, należy włączyć do protokołu testu 10-minutową „fazę homogenizacji temperatury” (utrzymać tę fazę przez 10 minut po osiągnięciu temperatury docelowej przed uruchomieniem timera), aby zapewnić pełną jednorodność pola temperatury w komorze. Po obróbce różnica temperatur pomiędzy górną i dolną półką została zmniejszona do poniżej 0,4°C, a wyniki testów pięciu próbek były spójne.

Przypadek 11 | Częste cykle rozruchu i zatrzymywania sprężarki, nietypowy hałas i wątpliwa żywotność

[Objawy usterki] Podczas fazy utrzymywania stałej temperatury (kiedy nie jest wymagane aktywne chłodzenie lub ogrzewanie), sprężarka włącza się i wyłącza cyklicznie co 3–4 minuty, czemu towarzyszy wyraźny dźwięk „buczenia i kliknięcia”. Po około tygodniu ciągłej pracy temperatura obudowy sprężarki wzrasta (jest gorąca w dotyku), a poziom hałasu znacznie wzrasta w porównaniu do nowej jednostki.

[Analiza pierwotnej przyczyny] W fazie utrzymywania stałej temperatury idealnym trybem pracy sprężarki jest praca w niskim cyklu pracy (np. 30 sekund pracy, po których następuje 120 sekund wyłączenia), a nie cykliczna praca typu start-stop z dużą częstotliwością. Częstotliwość start-stop wynosząca 3–4 cykli na minutę jest uważana za nadmierną z dwóch powodów: ① Zakres proporcjonalności (P) w parametrach PID jest ustawiony zbyt wąsko, co powoduje, że sterownik nadmiernie reaguje na niewielkie odchylenia temperatury i często wydaje polecenia start-stop; ② Wartość różnicy ciśnień start-stop regulatora ciśnienia Saginomiya jest ustawiona na zbyt małą, co powoduje niewystarczającą separację pomiędzy progiem rozpoczęcia pracy po stronie niskiego ciśnienia a progiem zakończenia pracy po stronie wysokiego ciśnienia, co powoduje wielokrotne działanie układu chłodniczego w wąskim zakresie różnicy ciśnień. Częste cykle rozruchu i zatrzymywania stwarzają największe ryzyko dla całkowicie zamkniętych sprężarek — każda chwila rozruchu pobiera prąd 5–7 razy większy niż normalny prąd roboczy, a takie powtarzające się naprężenia przyspieszają starzenie się izolacji uzwojeń silnika.

[Rozwiązanie]Krok 1: Wykonaj automatyczne obliczenia PID, aby poszerzyć zakres proporcjonalności, zmniejszając w ten sposób nadmierną reakcję sterownika na drobne odchylenia. Krok 2: Skonsultuj się z profesjonalnymi technikami, aby wyregulować ustawienia różnicy ciśnień uruchamiania/zatrzymywania regulatora ciśnienia Saginomiya (odpowiednio obniż próg uruchomienia przy niskim ciśnieniu i odpowiednio podnieś próg zatrzymania przy wysokim ciśnieniu, aby rozszerzyć zakres roboczy i zmniejszyć częstotliwość uruchamiania/zatrzymywania). Krok 3: W ustawieniach programu TEMI880 dodaj „martwą strefę utrzymywania temperatury”; w zakresie nastaw wynoszącym ±0,3°C nie zostanie uruchomione żadne działanie chłodzące ani grzewcze, co pozwala systemowi wykorzystać bezwładność cieplną szafy do utrzymania temperatury. Po tych regulacjach częstotliwość włączania/wyłączania sprężarki została zmniejszona do jednego razu na 15–20 minut, praca stała się stabilna, a temperatura w komorze powróciła do normalnego poziomu.

Przypadek 12 | Blokada kamienia w systemie nawilżania: wyjątkowo powolny wzrost wilgotności

[Objawy usterki] Po sześciu miesiącach pracy tempo wzrostu wilgotności znacznie spadło — czas wymagany do wzrostu wilgotności z 40% RH do 85% RH wzrósł z początkowych 8 minut do ponad 25 minut. Podczas pracy rury nawilżającej słychać nietypowy dźwięk „bulgotania”, a na wewnętrznych ściankach zbiornika mokrego i powierzchni rury nawilżającej można zaobserwować białe osady.

[Analiza pierwotnej przyczyny] System nawilżania wykorzystuje zwykłą wodę z kranu jako źródło wody; podczas procesu ogrzewania w rurkach nawilżających jony wapnia i magnezu w wodzie wytrącają się, tworząc kamień węglanowo-wapniowy/węglanowo-magnezowy. Kamień ten osadza się na powierzchni rur nawilżających o mocy 1 kW, tworząc warstwę izolacyjną, która zmniejsza wydajność ogrzewania. Jednocześnie fragmenty kamienia blokują wewnętrzne kanały przepływu wody rurek nawilżających, co prowadzi do zmniejszenia wydajności nawilżanej pary. Kamień gromadzi się również na wewnętrznych ściankach zbiornika na wodę z termometrem mokrym, pogarszając zdolność gazy do kapilarnej absorpcji wody. Stanowi to systemową degradację wydajności, którą można przypisać problemom z jakością wody