前言

    運(yùn)行中的電器產(chǎn)品，由于處在不斷變化的自然環(huán)境中（季節(jié)的變化，一晝夜內(nèi)氣候條件的不同），常會(huì)在電器絕緣表面出現(xiàn)凝露現(xiàn)象，而礦井下運(yùn)行的電器還會(huì)受到煤（粉）塵、滴水、潮濕等惡劣環(huán)境的影響。因此，為了保證礦井下電器在實(shí)際長期運(yùn)行中不致因環(huán)境條件的影響而發(fā)生絕緣擊穿或絕緣電阻降低至用電安全所不允許的程度，GB3836.1-2010《爆炸性環(huán)境第1部分：設(shè)備通用要求》規(guī)定：為保障礦用電器在井下安全運(yùn)行，礦用電器設(shè)備必須進(jìn)行耐濕熱性能試驗(yàn)。具體操作是人工模擬出較為苛刻的溫濕度變化條件，通過采用模擬試驗(yàn)法，考核在此運(yùn)行條件下該電器設(shè)備的絕緣強(qiáng)度和電氣性能的穩(wěn)定性，從而實(shí)現(xiàn)礦井安全生產(chǎn)的目的。

    1、高低溫濕熱試驗(yàn)箱基本參數(shù)設(shè)計(jì)

    對礦用電器設(shè)備進(jìn)行耐濕熱性能試驗(yàn)，對其試驗(yàn)箱的設(shè)計(jì)要綜合考慮多方面的因素，因此以下將會(huì)從容積、溫度及濕度范圍、控制方式、變溫速率風(fēng)速溫度均勻性濕度精度、風(fēng)道結(jié)構(gòu)、冷卻方式等9個(gè)方面分別進(jìn)行參數(shù)選擇和指標(biāo)設(shè)定。

    1.1  容積設(shè)定

    在考慮 高低溫濕熱試驗(yàn)箱的容積問題時(shí)，首先要保證被試品在置入試驗(yàn)裝置進(jìn)行測驗(yàn)過程中，其周圍環(huán)境要滿足試驗(yàn)規(guī)范所規(guī)定的條件。但實(shí)際操作中往往會(huì)因?yàn)橐韵?個(gè)客觀因素的存在，導(dǎo)致試驗(yàn)環(huán)境條件的改變。
    因素1、當(dāng)被試品 置人濕熱試驗(yàn)裝置后，由于通道變窄，氣流流速加快，增加了熱交換，使被試品產(chǎn)生局部熱傳導(dǎo)現(xiàn)象，改變規(guī)定試驗(yàn)條件。而在GB/T2424.1- -2005《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)高溫低溫試驗(yàn)導(dǎo)則》中，規(guī)定濕熱試驗(yàn)選罷法內(nèi)被試品周圍的空氣流速應(yīng)在1~2 m/s。因此，為了滿足風(fēng)速要求，防止氣流流速過快，應(yīng)提高被試品與試驗(yàn)空間的體積比與迎風(fēng)面比。
    因素2、置入被試品后， 高低溫濕熱試驗(yàn)箱的工作箱內(nèi)環(huán)境參數(shù)會(huì)產(chǎn)生變化，當(dāng)被試品所占的空間體積越大，其迎風(fēng)面與背風(fēng)面的溫濕度等精度指標(biāo)的均勻性差異就會(huì)越嚴(yán)重，通常情況下被試品迎背風(fēng)面的溫差可達(dá)3~8 ℃嚴(yán)重時(shí)可超過10 ℃。因此，為保證被試品周圍環(huán)境參數(shù)的均勻性，應(yīng)盡量增加迎風(fēng)面比。
    因素3、被試品與濕熱試驗(yàn)箱之間的距離過近，根據(jù)熱傳導(dǎo)原理，二者間溫差也會(huì)產(chǎn)生改變。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，通常情況下試驗(yàn)裝置的箱壁溫度與箱壁附近流場的溫度相差2~3℃，箱壁附近氣流溫度與流場溫度相差2~3℃，則高低溫的差異可達(dá)5℃。因此，在設(shè)計(jì)濕熱試驗(yàn)裝置容積時(shí)，要考慮到距箱壁（100~150 mm）距離內(nèi)的空間是不可占用區(qū)域。
    據(jù)此，在設(shè)計(jì)試驗(yàn)裝置容積參數(shù)時(shí)應(yīng)考慮以下3點(diǎn)原則：
    （1）濕熱試驗(yàn)裝置的有效工作空間應(yīng)為被試品總體積的3~5倍；
    （2）被試品各迎風(fēng)面面積小于濕熱試驗(yàn)裝置迎風(fēng)戴面積的1/3；
    （3）被試品外廓距濕熱試驗(yàn)箱內(nèi)壁的距離至少保持100~ 150 mm。

    1.2 溫度及濕度范圍的設(shè)定

    試驗(yàn)設(shè)備的溫度及濕度范圍的選取由被試品的檢驗(yàn)規(guī)范所決定。在設(shè)定范圍時(shí)要合理進(jìn)行選擇，不可隨意增加溫度及濕度的上下限。
    就試驗(yàn)箱而言，盲目增加其溫度上下限，會(huì)使箱體內(nèi)外溫差加大，其內(nèi)部溫度均勻性也會(huì)變差，試驗(yàn)箱工作空間的可利用體積也會(huì)變小。此外，增加溫度的上下限，也會(huì)提高對箱壁夾層中保.溫材料的保溫效果及箱體密封性的要求，增加了箱體的制作成本。
    同樣對于濕度的上下限也要合理的控制。對于高低溫濕熱試驗(yàn)箱來說，通過向箱體空氣中噴水蒸氣或霧化的水珠，較易實(shí)現(xiàn)高濕控制。而實(shí)現(xiàn)低溫控制則需采用制冷冷凝法，即將制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)/除濕器的表面溫度控制在循環(huán)空氣的露點(diǎn)溫度以下，從而使通過的冷卻空氣低于露點(diǎn)溫度而析出所含水蒸氣，達(dá)到除濕目的但大量的水蒸氣析出會(huì)造成凝露現(xiàn)象，此時(shí)則需要增加空氣干燥系統(tǒng)，增加設(shè)備的投入。
    以濕熱試驗(yàn)對象為煤礦電氣產(chǎn)品為例，根據(jù)GB/T 2423.4- -2008《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)Db；交變濕熱（12 h+12 h循環(huán)）》要求，試驗(yàn)裝置的工作范圍溫度在25~40℃，濕度在90%~-100%交變，則試驗(yàn)裝置指標(biāo)宜設(shè)定溫度為15~80℃；濕度為25%~ 100%RH。

    1.3 控制方式的設(shè)定

    濕熱試驗(yàn)箱分為恒定濕熱和交變濕熱兩種試驗(yàn)箱。恒定濕熱試驗(yàn)箱通過設(shè)定一-個(gè)目標(biāo)溫度和濕度值，并具有將其控制在恒定狀態(tài)下的能力。而交變濕熱試驗(yàn)裝置則可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行-條或者多條高低溫變化、循環(huán)的程序設(shè)定，在高、低溫的升溫、降溫速率能力的范圍內(nèi)，控制升降溫的速率。此外，為了滿足將來環(huán)境條件試驗(yàn)項(xiàng)目的要求，高低溫交變濕熱試驗(yàn)箱也具有恒定濕熱試驗(yàn)裝置的功能，只需根據(jù)試驗(yàn)要求輸人相應(yīng)的試驗(yàn)曲線即可。

    1.4  變溫速率的設(shè)定

     高低溫交變濕熱試驗(yàn)箱有變溫速率的設(shè)定，一般要求達(dá)到1℃/min。對于濕熱試驗(yàn)裝置的變溫速率日前有2種捉法：①線形速度（每5 min平均速度）；②全程平均速度，也是目前國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中所提變溫速率，是指在變溫范圍內(nèi)，溫度與溫度之差值與時(shí)間之比。

    1.5 風(fēng)速的設(shè)定

    GB/T10586- -2006《濕熱試驗(yàn)箱技術(shù)條件》規(guī)定，空載情況下進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)的溫濕箱內(nèi)的風(fēng)速應(yīng)<1.0m/s，這是因?yàn)轱L(fēng)速過大會(huì)加速熱交換，形成溫、濕度不均勻，造成過試驗(yàn)或欠試驗(yàn)。如果在溫度變化階段為追求變溫速率，保證濕熱試驗(yàn)裝置工作室內(nèi)的溫、濕度均勻性，則必須加快箱體內(nèi)循環(huán)氣流的流速，風(fēng)速通常選擇在≤1.7 m/s。

    1.6 溫度均勻性的設(shè)定

    造成溫度不均勻的因素有很多，主要有風(fēng)道結(jié)構(gòu)的不對稱性、箱壁的熱傳導(dǎo)、濕熱箱結(jié)構(gòu)造成的對流傳熱不均勻、箱體的密封性以及被試品放置位置等，這些因素在設(shè)計(jì)裝置時(shí)應(yīng)綜合考慮。GB/T10586- 2006中規(guī)定，濕熱箱溫度均勻性由溫度均勻度、溫度波動(dòng)度和允許偏差三項(xiàng)指標(biāo)表示。- -般情況參數(shù)設(shè)定：溫度均勻度≤1 ℃，溫度波動(dòng)度為±0.5℃，允許偏差為±2℃。

    1.7 濕度精度控制的設(shè)定

    濕熱試驗(yàn)箱測量濕度一般可采用千濕球法或溫濕度傳感器。由于干濕球法受水質(zhì)影響較大，且控制精度較低，而靜電容控制式溫濕度傳感器能有效地避免因受水質(zhì)的影響而產(chǎn)生的精度誤差，因而多采用后種方法。此外，傳感器的位置對控制精度影響較大，為了使其反應(yīng)靈敏，一般將傳感器置于出風(fēng)口附近，從而可提高控制精度。

     1.8  濕熱箱風(fēng)道結(jié)構(gòu)的設(shè)定

    由于高低溫濕熱試驗(yàn)箱風(fēng)道結(jié)構(gòu)難于完全對稱，箱內(nèi)溫度不易達(dá)到均勻，因此，高低溫濕熱試驗(yàn)箱的風(fēng)道結(jié)構(gòu)在很大程度上影響了溫度均勻度。在如圖1所示的濕熱箱結(jié)構(gòu)中，風(fēng)道結(jié)構(gòu)左右對稱性較好，大門處于前側(cè)，空調(diào)室位于箱后側(cè)，上送風(fēng)下回風(fēng)，較易實(shí)現(xiàn)左、右溫度均勻。而有一些風(fēng)道結(jié)構(gòu)，由于設(shè)計(jì)上，上下不對稱、前后間距不同，會(huì)對工作空間溫度產(chǎn)生了不均勻的影響。盡管如此，這種單風(fēng)道結(jié)構(gòu)如果設(shè)計(jì)處理得當(dāng)，其溫度偏差是可以滿足標(biāo)推要求的。