CN109991376B - 一种制冷系统准防爆非金属绝缘材料兼容性试验系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的试验装置主要用于非金属材料如绕组线绝缘以及绑扎带的兼容性试验。将试验非金属材料样品及试验用润滑油放入压力容器中，将压力容器锁紧，通过抽空及充注系统先将压力容器抽空至满足要求的真空度条件，然后充注合适量的试验用制冷剂。通过测控系统控制准防爆环境系统的环境处理机组调节试验房间内温度达到设定温度。将抽空充注后的压力容器放入到恒温油浴系统安装孔内。启动恒温油浴系统，通过控制制冷组件、加热组件以及电动搅拌装置的工作状态使油浴箱体内介质的温度及调节周期。一旦测控系统收到气体浓度报警信号，测控系统通过可编程逻辑控制器将控制信号传输至排风系统和泄压装置。
Description
技术领域
本发明涉及测试技术领域，特别是一种制冷系统准防爆非金属绝缘材料兼容性试验系统。
背景技术
制冷压缩机中制冷剂/润滑油与制冷压缩机中材料的兼容性是制冷行业研究中的重点内容之一，因为制冷剂/润滑油与制冷压缩机中所涉及的材料兼容性的好坏直接影响到制冷压缩机是否可以长期稳定可靠的运行。在可燃制冷剂作为替代工质得到业内高度认可的背景下，非金属材料的兼容性测试对于保证冰箱、空调等制冷产品整机性能具有至关重要的作用。要保持制冷系统中的非金属材料与制冷剂/润滑油相容，就需要考核该材料与一定温度和压力下的制冷剂/润滑油接触时是否可以保持惰性。
从标准化的发展来看，制冷系统特别是制冷压缩机的兼容性试验对相关检测提出了进一步的要求。IEC 60335-2-34的5.2版中新增了附录BB和附录CC两个章节，特别规定了绕组线绝缘兼容性试验以及绑扎带和绝缘的兼容性测试的相关要求及测试条件。ISO14903中也对制冷和热泵系统中密封材料的兼容性测试提出了明确的要求和测试方法。这就对检测认证部门特别是第三方检测认证机构提出了新的要求，必须具备相应的试验手段才可开展兼容性试验业务。
目前针对非金属材料与制冷剂/油的兼容性试验方法主要有以下几种：(1)密封玻璃法；(2)高压釜法；(3)基于前两种方法而研制的高压封管法；(4)干冰冷浴法等。综合而言采用密封玻璃管法较为普遍。但是目前的测试方法各有优缺点，操作的便利性受限、使用的覆盖性较窄。对于检测机构开展兼容性试验项目较为不便。
基于目前现状，增加对产品质量的监控，提高制冷产品的安全性及使用寿命，特别是在弱可燃制冷剂R32和可燃制冷剂R290类制冷产品迅速发展的大环境下，本发明特提出了一种制冷系统准防爆非金属绝缘材料兼容性试验系统。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供了一种满足制冷产品生产企业特别是第三方检测认证机构对于制冷系统非金属材料的兼容性试验要求，同时考虑可燃制冷剂在试验过程中可能引起的安全问题，系统自动化程度较高，操作便捷，性能安全可靠，部件组合灵活的制冷系统准防爆非金属绝缘材料兼容性试验系统。
为解决上述技术问题，本发明是按如下方式实现的：一种制冷系统准防爆非金属绝缘材料兼容性试验系统，其包括压力容器、恒温油浴系统、抽空充注系统、准防爆环境系统和测控系统；抽空充注系统与压力容器构成抽真空及充注液体连接；恒温油浴系统包括油浴槽，压力容器置于油浴槽中；恒温油浴系统置于准防爆环境系统中；测控系统监测并控制调节准防爆环境系统的环境参数；测控系统与压力容器构成压力和温度的数据传输连接。
进一步的，压力容器包括试验腔和上盖；试验腔和上盖构成可拆卸的密闭固定连接；上盖设置为工字型，上盖自上而下包括一体成型的连接部、降温部和盖体本体，盖体本体与试验腔构成可拆卸的密闭固定连接；连接部和降温部为中空结构；连接部连接有限压装置和用于测量试验腔压力的压力测量装置，且连接部设置有与抽空充注系统连接的连接接口；试验腔内设置有温度传感器；压力测量装置与温度传感器分别与测控系统构成数据传输连接。
进一步的，恒温油浴系统包括油浴箱体、油浴控制器、温度调节装置、温度测量装置、显示装置和油浴箱体盖板；油浴控制器与温度测量装置构成数据电连接，并与温度调节装置和显示装置构成控制连接；温度调节装置设置于油浴箱体中，油浴箱体盖板盖在油浴箱体上方且油浴箱体盖板上设置有多个用于放置压力容器的油浴槽；油浴箱体内注有油浴介质。
进一步的，油浴箱体设置有油浴介质排出阀。
进一步的，油浴槽设置有可拆卸的用于盖住油浴槽的油浴槽盖板，油浴槽盖板设置有把手。
进一步的，温度调节装置包括加热组件和制冷组件；制冷组件包括制冷机组和蒸发盘管，蒸发盘管沿油浴箱体内壁蛇形布置。
进一步的，制冷机组为风冷机组或水冷冷凝机组。
进一步的，准防爆环境系统包括试验房间、环境处理装置、防静电装置、排风系统、新风系统、泄压装置和压差控制器；试验房间为封闭式空间，恒温油浴系统设置在试验房间中；环境处理装置、排风系统、新风系统设置在试验房间中且与测控系统构成控制电连接；环境处理装置包括能调节温度的空气处理机组和气体浓度测量元件；防静电装置包括防静电橡胶垫及静电消除装置，防静电橡胶垫铺设在试验房间的地面上，静电消除装置布置在试验房间门体外侧；气体浓度测量元件布置在试验房间内部；泄压装置设置在试验房间的房顶处，泄压装置与压差控制器构成控制电连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
①压力容器本体材料采用不锈钢材质，耐热性能达到200℃以上。本体与上端盖部分通过半圆形卡扣密封，水平螺纹锁紧，不受操作空间限制，测试样品的放入取出以及润滑油的加注都较为方便。端盖缩颈设计，既减轻了容器重量，又能最大限度降低上端漏热保证容器内部的温度均匀性；
②准防爆环境系统能够提供温度稳定的环境条件，具有制冷剂泄漏报警提示及新风、排风、泄压等安全保护措施；
③恒温油浴系统能够实现设定温度自动调节及试验周期自动控制，能实时显示并记录过程参数；
④测控系统能够实现设定参数的实时采集、自动控制及处理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施方案所述制冷系统准防爆非金属绝缘材料兼容性试验系统的结构示意图。
图2是本发明实施方案所述压力容器的结构示意图。
图3是本发明实施方案所述恒温油浴系统俯视结构示意图。
图4是本发明实施方案所述恒温油浴系统侧视结构示意图。
图5是本发明实施方案所述抽空充注系统结构示意图。
图6是本发明实施方案所述准防爆环境系统结构示意图
图7是本发明实施方案所述恒温油浴系统的控制原理图。
图8是本发明实施方案测控系统原理图。
1、压力容器；2、恒温油浴系统；3、抽空及充注系统；4、准防爆环境系统；5、测控系统；101、试验腔；102、连接部；103、降温部；104、盖体本体；105、限压装置；106、压力测量装置；107、抽空充注系统连接接口；108、冲压阀；109、截止阀；110、锁紧装置；111、温度传感器；201、油浴箱体；202、油浴控制器；203、显示装置；204、油浴箱体盖板；205、电动搅拌装置；206、油浴槽；207、加热组件；208、制冷机组；209、蒸发盘管；210、操作按钮；211、油浴介质排出阀；212、油浴槽盖板；213、把手；301、真空泵；302、真空计；303、制冷剂容纳箱体；401、试验房间；402、环境处理装置；403、排风系统；404、新风系统；406、泄压装置；407、压差控制器；408、静电消除装置；409、温度测量元件；410、气体浓度测量元件
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合具体实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
为解决上述技术问题，本发明是按如下方式实现的，如图所述：一种制冷系统准防爆非金属绝缘材料兼容性试验系统，其包括压力容器1、恒温油浴系统2、抽空充注系统3、准防爆环境系统4和测控系统5；抽空充注系统3与压力容器1构成抽真空及充注液体连接；恒温油浴系统2包括油浴槽206，压力容器1置于油浴槽206中；恒温油浴系统2置于准防爆环境系统4中；测控系统5监测并控制调节准防爆环境系统4的环境参数；测控系统5与压力容器1构成压力和温度的数据传输连接。
进一步的，压力容器1包括试验腔101和上盖；试验腔101和上盖构成可拆卸的密闭固定连接；上盖设置为工字型，上盖自上而下包括一体成型的连接部102、降温部103和盖体本体104，盖体本体104与试验腔101构成可拆卸的密闭固定连接，盖体本体104与试验腔101锁紧固定连接后在盖体本体和试验腔的接触缝隙处(图中a处)做密封处理；盖体本体104和试验腔101通过锁紧装置110锁紧固定，锁紧装置110包括将盖体本体和试验腔卡紧的卡紧部和锁紧卡紧部的锁紧螺栓；连接部102和降温部103为中空结构；连接部102连接有限压装置105和用于测量试验腔压力的压力测量装置106，且连接部102设置有与抽空充注系统连接的抽空充注系统连接接口107，抽空充注系统连接的抽空充注系统连接接口107与连接部102间设置有冲压阀108和截止阀109；试验腔101内设置有温度传感器111；压力测量装置106与温度传感器分别与测控系统5构成数据传输连接。压力测量装置106包括但不限于压力传感器、压力表；压力容器1结构尺寸可根据测试需要，特别是根据非金属绝缘材料测试样品大小(该样品包括但不限于压缩机绕组线、绝缘线及绑扎线带、相间绝缘、槽绝缘)、压力容器1的数量与恒温油浴系统2匹配。压力容器1采用耐高温密封材料，同时满足与制冷剂/冷冻机油的相容性，保证试验过程中不会因为腐蚀等造成油剂液的污染以及罐内压力变化导致试验结果的不可靠。降温部103缩颈设计，极大的减轻了容器重量。在试验过程中压力容器1放置在恒温油浴系统2内部时，试验腔101和盖体本体104均浸入油浴介质中，能最大限度降低试验腔101上端漏热保证容器内部的温度均匀性。降温部103为中空结构，既能保证压力的正常传递，也能降低连接部102所连接装置如限压装置的温度，使其处于正常工作温度模式。
进一步的，恒温油浴系统2包括油浴箱体201、油浴控制器202、温度调节装置、温度测量装置、显示装置203和油浴箱体盖板204；油浴控制器202与温度测量装置构成数据电连接，并与温度调节装置和显示装置构成控制连接；温度调节装置设置于油浴箱体201中；油浴箱体201内还设置有由油浴控制器控制的电动搅拌装置205，用于使油浴箱体201内的温度均衡；油浴箱体盖板204盖在油浴箱体201上方且油浴箱体盖板204上设置有多个用于放置压力容器的油浴槽206，油浴槽206为设置在油浴箱体盖板204上的圆形开口，使用时将压力容器1放置于油浴箱体201中，试验腔101和盖体本体104浸入油浴中，降温部103和连接部102向上穿出油浴槽206；油浴箱体201内注有油浴介质，采用闪点较高的导热油，较好的解决了高温加热可能产生的油烟及自燃问题，安全系数较高。油浴介质与油浴箱体盖板204之间留有一定空间的间隙，防止压力容器1浸入油浴箱体201时，油浴介质溢出；温度调节装置包括加热组件207和制冷组件；制冷组件包括制冷机组208和蒸发盘管209，蒸发盘管209沿油浴箱体201内壁蛇形布置；制冷机组208为风冷机组或水冷冷凝机组；加热组件207为电加热棒；油浴控制器202包括与制冷组件连接的第一油浴接触器、与加热组件207连接的第二油浴接触器、设置在第二油浴接触器和加热组件207间的调功器、与电动搅拌装置205连接的第三油浴接触器和油浴系统可编程控制器；显示装置203能够手动输入测量参数，并显示系统运行的实时状态；且油浴箱体201上设置有与油浴控制器202连接的启动按钮、急停按钮等操作按钮210；在恒温油浴系统温度调节周期内，制冷机组208常开运行，通过控制电加热棒的输出功率来实现温度调节的目的；实际工作中，温度测量装置将温度测量信号传输至油浴系统可编程控制器中，油浴系统可编程控制器通过控制第二油浴接触器以及调功器来调节加热组件的输出功率从而使温度达到设定值，油浴系统可编程控制器通过控制第一油浴接触器来调节制冷组件的运行状态，油浴系统可编程控制器通过控制第三油浴接触器来调节电动搅拌装置的运行状态使油浴箱体内介质的温度更加均匀和稳定性。显示装置203可以通过外部手动输入预定的试验运行时间及要求温度，并通过油浴系统可编程控制器传输信号至显示装置在显示装置界面显示当前运行的时间及温度状态。通过油浴箱体201上设置的急停按钮和启动按钮将信号传输至油浴系统可编程控制器，可实现恒温油浴系统2所有设备的上电及断电。
进一步的，油浴箱体201设置有油浴介质排出阀211。
进一步的，油浴槽206设置有可拆卸的用于盖住油浴槽206的油浴槽盖板212，油浴槽盖板设置有把手213，油浴槽206不放置压力容器1时可用油浴槽盖板212盖住油浴槽206。
进一步的，抽空及充注系统3包括真空泵301和真空计302和制冷剂容纳箱体303组成。使用时，将压力容器1接入抽空及充注系统3，先通过真空泵301对压力容器1进行抽空操作，待真空计302显示值达到试验要求条件后，停止抽空操作切换充注接口连接制冷剂容纳箱体303，往压力容器1内充入制冷剂。
进一步的，准防爆环境系统4包括试验房间401、环境处理装置402、防静电装置、排风系统404、新风系统405、泄压装置406和压差控制器407；试验房间1为封闭式空间，恒温油浴系统3设置在试验房间401中；环境处理装置402、排风系统404、新风系统405设置在试验房间401中且与测控系统5构成控制电连接；环境处理装置402包括能调节温度的温度调节装置、测量温度的温度测量元件409和测量其他浓度的气体浓度测量元件410，气体浓度测量元件和温度测量元件布置在试验房间401内部，温度调节装置和测控系统构成控制电连接，气体浓度测量元件和温度测量元件与测控系统构成数据传输连接；防静电装置包括防静电橡胶垫及静电消除装置408，防静电橡胶垫铺设在试验房间401的地面上，静电消除装置408布置在试验房间401门体外侧；泄压装置406设置在试验房间401的房顶处，泄压装置406与压差控制器407构成控制电连接；压差控制器407与测控系统5构成控制电连接；试验测试过程中，新风系统405一直处于工作状态，一旦气体浓度测量元件测量到的气体浓度超出范围，则测控系统5控制新风系统405停止工作，并控制排风系统404启动。
实际使用中，将试验非金属材料样品及试验用润滑油放入压力容器的试验腔中，将压力容器锁紧密封，通过抽空及充注系统先将压力容器抽空至满足要求的真空度条件，然后充注合适量的试验用制冷剂。通过测控系统控制准防爆环境系统的环境处理装置调节试验房间内温度达到设定温度。将抽空充注后的压力容器放入到恒温油浴系统安装孔内。启动恒温油浴系统，通过控制制冷组件、加热组件以及电动搅拌装置的工作状态使油浴箱体内介质的温度及调节周期。测控系统包括测控系统可编程控制器、数据采集器、数据处理终端(包含计算机和试验测试软件)以及辅助电气元件(如接触器、继电器、断路器)。压力容器内温度测量元件和压力测量元件分别将温度和压力值传送至数据采集器进行采集后通过交换机传送至数据处理终端，通过数据处理终端中的试验测试软件进行记录和处理。准防爆环境系统温度测量元件将测试的温度数据值传输至温度调节器，通过温度调节器使准防爆环境系统温度达到设定的目标值。温度调节器可通过串口服务器将测试数据传输至数据处理终端，通过数据处理终端中的试验测试软件进行记录和处理。准防爆环境系统气体浓度测量元件浓度报警信号传送至可编程控制器，可编程控制器通过串口服务器将浓度报警信号传输至数据处理终端。可编程控制器根据气体浓度测量元件的报警信号情况控制输出信号至接触器进而控制新风机组、排风机组、泄压装置的运行状态。
Claims (5)
1.一种制冷系统准防爆非金属绝缘材料兼容性试验系统，其特征在于，其包括压力容器、恒温油浴系统、抽空充注系统、准防爆环境系统和测控系统；抽空充注系统与压力容器构成抽真空及充注液体连接；恒温油浴系统包括油浴槽，压力容器置于油浴槽中；恒温油浴系统置于准防爆环境系统中；测控系统监测并控制调节准防爆环境系统的环境参数；测控系统与压力容器构成压力和温度的数据传输连接；压力容器包括试验腔和上盖；试验腔和上盖构成可拆卸的密闭固定连接；上盖设置为工字型，上盖自上而下包括一体成型的连接部、降温部和盖体本体，盖体本体与试验腔构成可拆卸的密闭固定连接；连接部和降温部为中空结构；连接部连接有限压装置和用于测量试验腔压力的压力测量装置，且连接部设置有与抽空充注系统连接的连接接口；试验腔内设置有温度传感器；压力测量装置与温度传感器分别与测控系统构成数据传输连接；恒温油浴系统包括油浴箱体、油浴控制器、温度调节装置、温度测量装置、显示装置和油浴箱体盖板；油浴控制器与温度测量装置构成数据电连接，并与温度调节装置和显示装置构成控制连接；温度调节装置设置于油浴箱体中，油浴箱体盖板盖在油浴箱体上方且油浴箱体盖板上设置有多个用于放置压力容器的油浴槽；油浴箱体内注有油浴介质；准防爆环境系统包括试验房间、环境处理装置、防静电装置、排风系统、新风系统、泄压装置和压差控制器；试验房间为封闭式空间，恒温油浴系统设置在试验房间中；环境处理装置、排风系统、新风系统设置在试验房间中且与测控系统构成控制电连接；环境处理装置包括能调节温度的空气处理机组和气体浓度测量元件；防静电装置包括防静电橡胶垫及静电消除装置，防静电橡胶垫铺设在试验房间的地面上，静电消除装置布置在试验房间门体外侧；气体浓度测量元件布置在试验房间内部；泄压装置设置在试验房间的房顶处，泄压装置与压差控制器构成控制电连接。
2.如权利要求1所述的制冷系统准防爆非金属绝缘材料兼容性试验系统，其特征在于：油浴箱体设置有油浴介质排出阀。
3.如权利要求1所述的制冷系统准防爆非金属绝缘材料兼容性试验系统，其特征在于：油浴槽设置有可拆卸的用于盖住油浴槽的油浴槽盖板，油浴槽盖板设置有把手。
4.如权利要求1所述的制冷系统准防爆非金属绝缘材料兼容性试验系统，其特征在于：温度调节装置包括加热组件和制冷组件；制冷组件包括制冷机组和蒸发盘管，蒸发盘管沿油浴箱体内壁蛇形布置。
5.如权利要求4所述的制冷系统准防爆非金属绝缘材料兼容性试验系统，其特征在于：制冷机组为风冷机组或水冷冷凝机组。
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