熱真空試驗箱的故障分析診斷與排除

引 言

熱真空試驗箱是在地面上模擬太空環(huán)境的環(huán)境模擬試驗設(shè)備。 近幾年來, 熱真空試驗設(shè)備在航天航空業(yè)產(chǎn)品的研制和定型中發(fā)揮了重要作用。 熱真空試驗箱由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜,在運行中有時會出現(xiàn)一些異?，F(xiàn)象, 如果不能及時排除 , 將延長試驗周期, 影響產(chǎn)品的研制工作。 為此, 我們對試驗箱的基本工作原理作一些簡要闡述, 并介紹如何對熱真空試驗箱的一般故障進(jìn)行分析判斷和排除。

1熱真空試驗箱工作原理

下面以HS-2P-ZQ型熱真空模擬設(shè)備為例簡要介紹其工作過程。 試驗箱由主泵渦輪分子泵、機(jī)械泵、預(yù)抽閥、主抽閥等組成真空機(jī)組, 對真空室進(jìn)行抽氣, 從而得到一個較為清潔的高真空試驗環(huán)境。 通過電熱絲或液氮將箱體熱沉加熱或制冷, 利用輻射傳導(dǎo)的形式在箱體熱沉內(nèi)形成一個較均勻的溫度場, 從而得到一個既有真空, 又有寬范圍溫度 -100℃~125℃ 太空模擬環(huán)境。 熱真空試驗做完后, 打開放氣閥充入氮氣取出試件。 試驗箱工作原理示意圖如圖 1所示。

2故障的判斷分析

由于試驗箱是一個較復(fù)雜的機(jī)電組合系統(tǒng), 因此, 一旦設(shè)備出現(xiàn)異常, 必須全面而有序地對整個設(shè)備進(jìn)行檢查和綜合分析。 對故障現(xiàn)象的發(fā)生, 一般先進(jìn)行先 外后 里的原則, 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(jù)故障現(xiàn)象, 采用機(jī)電關(guān)聯(lián)方法查找故障原因。按照電氣原理圖查找電氣系統(tǒng)及計算機(jī)軟件的問題, 最后查

找機(jī)械系統(tǒng)的問題, 如表 1所示。

3典型故障的分析診斷與排除

3. 1 故障現(xiàn)象

例如某一試件在做熱真空試驗時, 要求在真空度 2.X10-3 Pa時溫度下降至 - 55 ℃并保溫 2h, 通常情況下此時的真空度會優(yōu)于 2X10-3Pa, 但在降溫 5min后, 出現(xiàn)了真空度突然下降到 2.5X10-2Pa的故障現(xiàn)象, 如圖 2所示。 為此我們就按表 1進(jìn)行排查。

3. 2 對故障現(xiàn)象的分析診斷與排除

( 1) 斷開制冷控制 , 制冷閥關(guān)閉, 檢查真空計通訊接口有無松動, 分子泵轉(zhuǎn)速有無發(fā)生變化, 經(jīng)檢查都正常, 說明真空機(jī)組的問題可以排除。

( 2) 由于低溫降溫階段出現(xiàn)真空曲線異常, 先觀察在常溫和高溫狀態(tài)下高真空曲線是否能夠達(dá)到高真空度要求, 該曲線顯示真空度能達(dá)到 2X10-3Pa以上, 工作正常, 說明從主電源到各電磁閥的電氣線路正常, 電氣系統(tǒng)沒有問題。

( 3) 雖然電氣系統(tǒng)沒有問題, 但在 2X10-3Pa真空條件下通入液氮制冷時, 此故障發(fā)生說明故障應(yīng)該發(fā)生在試驗箱制冷環(huán)節(jié)。 首先對箱體各抽氣接口的螺絲擰緊, 在液氮入口處充入壓力0.5kg左右的氮氣, 觀察此時高真空規(guī)顯示值有微小變化。

( 4) 結(jié)合試驗箱的控制過程進(jìn)一步確認(rèn)故障原因。 因為此設(shè)備熱沉采用壁厚1.5mm 紫銅板作腔體料, 內(nèi)部液氮盤管用整根長的紫銅管制作, 由于熱脹冷縮, 在真空室內(nèi)沒有焊縫, 故判斷液氮進(jìn)入熱沉的外部聯(lián)接處可能有漏氣現(xiàn)象發(fā)生。 至此 , 可認(rèn)為產(chǎn)生此故障的原因是電磁閥與金屬波紋管連接真空室的連接處發(fā)生漏氣。

( 5) 將連接真空室的金屬波紋管拆開電磁閥發(fā)現(xiàn)其內(nèi)一塑料墊片因長時間高低溫試驗造成老化開裂, 對此電磁閥閥桿重新焊接, 在真空環(huán)境下對試驗箱體熱沉充入液氮,真空度顯示達(dá)到 2X10-3Pa以上, 試驗箱工作正常。