Исследование методов и средств, обеспечивающих работу климатических камер. Аттестация климатических камер

Введение

Испытания на воздействие климатических факторов проводятся в целях сохранения внешнего вида изделий и проверки их работоспособности при воздействии таких климатических факторов как: атмосферное давление, солнечное излучение, влажность или температура. Эти условия установлены нормативными техническими документами.

В реальных условиях эксплуатации на аппаратуру будут воздействовать одновременно несколько климатических факторов. По причине того, что в лабораторных условиях воссоздать все эти факторы очень дорого и трудно, многие исследователи проводят раздельные испытания на влияние одного или нескольких климатических факторов одновременно. В программе и методике испытаний должны быть отражены самые тяжелые условия эксплуатации данного изделия.

Если, при эксплуатации, составные части изделия находятся в неодинаковых условиях, их испытывают раздельно в соответствии с условиями эксплуатации каждой составной части.

Интервалы времени между измерениями параметров, значения климатических факторов, последовательность испытаний, а также время их действия в процессе испытаний, определяются ТУ.

По условиям эксплуатации аппаратура делится на группы. Для каждой конкретной группы указываются значения климатических факторов и время тех или иных испытаний.

Важную роль играет последовательность испытаний. Климатические испытания, как правило, будут производиться после механических испытаний, так как появление зазоров и трещин при воздействии механических перегрузок способствует разрушающему действию климатических факторов. В случае раздельных испытаний — разрушающее действие различных климатических факторов будет зависеть от последовательности проведения климатические испытания.

В зависимости от воспроизводимых воздействующих факторов и вида функциональных испытаний, оборудование для испытаний на воздействие климатических факторов можно классифицировать следующим образом:

• Оборудование для комбинированных климатических испытаний (оборудование, воспроизводящее два и более климатических фактора)
• Оборудование для испытаний на воздействие песка, пыли: камеры песка и пыли;
• Оборудование для испытаний на воздействие атмосферного давления: камеры бароудара, камеры пониженного атмосферного давления, камеры избыточного атмосферного давления;
• Оборудование для испытаний на воздействие влажности, осадков: камеры дождя, камеры соляного тумана, камеры повышенной относительной влажности, камеры влажности, камеры пониженной относительной влажности;
• Оборудование для испытаний на воздействие температур: камера термоциркулирования, камера тепла и холода, камера тепла, камера холода;

Применяемые средства испытаний, измерений и контроля должны иметь испытательные режимы, необходимую точность измерения создаваемых режимов и контролируемых параметров изделия, характеристики, которые соответствуют требованиям нормативных технических документов на изделие. Годность указанных средств должна быть подтверждена клеммами и сопроводительными документами, которые должны быть проверены или аттестованы в установленном порядке.

Испытание на влагостойкость и изменение температуры

Одним из самых популярных примеров климатической камеры является камера для испытаний на тепло, холод и влагу.

Осаждаясь на поверхности металла, влага образует пленку электролита, вступающего в химическое взаимодействие с металлом. Происходит быстрое  разрушение поверхности металла — коррозия. Коррозия вызывает нарушение контакта, обрыв тонких проводов. В местах соприкосновения металлов могут  получаться гальванические пары, разделенные пленкой электролита, и коррозия происходит особенно быстро. Различают два вида испытания на влагоустойчивость: длительное и кратковременное. Испытания при длительном воздействии повышенной влажности проводят для определения устойчивости параметров изделий и выявления реальных дефектов (коррозии, повреждения изоляции). Испытания при кратковременном воздействии проводят для выявления дефектов, которые могут возникнуть из-за нарушения технологии производства изделий в качестве применяемых в производстве материалов.

Испытания обычно проводят в специальных камерах ТХВ (тепло, холод,  влажность) или в простых камерах тепла и влаги

Изменение температуры в рабочей камере изделия достигается с помощью нагревателя и холодильной установки. Чувствительным элементом  системы регулирования является терморезистор. Поддержание температуры в камере и её контроль осуществляется встроенным регулятором температуры.

Необходимая влажность в камере поддерживается с помощью парообразования, которое осуществляется способом испарения воды при кипячении в сосуде (устройство парообразования). В качестве датчика влажности используется датчик с диапазоном измерения влажности 0…100%.

Устройство и работа составных частей климатической камеры ТХВ

Камера состоит из корпуса, рабочей камеры, нагревателя, холодильной установки, устройства  парообразования, термометра сопротивления, датчика влажности и пульта управления.Камера имеет наружный и внутренний корпуса, которые вставлены друг в друга. Во внутреннем корпусе имеется отсек, где установлены вентилятор, нагреватель и испаритель холодильной установки. В рабочей камере установлены датчик температуры и датчик влажности. Пространство между наружными и внутренними корпусами заполнено теплоизоляцией. На левой боковой стенке  камеры имеется кабельный ввод для ввода внутрь камеры электрических  проводов. На двери камеры имеется обогреваемое смотровое окно. Рядом располагается пульт управления, в котором размещено электрооборудование и устройство парообразования.

Холодильная установка расположена под камерой в подставке и включает в себя следующие основные узлы: несколько компрессоров, пускозащитные реле, датчики давления, конденсатор, фильтры-осушители, терморегулирующий вентиль, маслоотделитель, теплообменник, несколько клапанов, изменяющие производительность холодильной установки в зависимости от выбранного диапазона температуры и влажности. Зачастую, боковая стенка холодильной установки оснащена распашной дверью с замком для доступа в отсек холодильного агрегата.

Устройство парообразования включает в себя: емкость со встроенным электронагревателем и насос для подачи воды.

Съемный кожух с накопительным баком для наполнения емкости в устройстве парообразования может закрепляться на задней стенке изделия.

Должна быть предусмотрена возможность крепления съемного кожуха на правой и передней стенке камеры, учитывая изменение габаритов камеры. Подача воды из накопительного бака осуществляется электронасосом с обратным клапаном. Контроль воды в накопительном баке осуществляется визуальным осмотром, имеется датчик аварийного уровня. В нижней части накопительного бака имеется штуцер для слива воды.

Регулирование и контроль температуры и влажности обеспечивает встроенный сенсорный панельный контроллер, расположенный в пульте управления. Управление холодильной установкой осуществляется с релейных выходов пульта управления. Включение нагревателя осуществляется сигналом от системы управления через твердотельное реле, установленное на радиаторе в нижней части пульта управления. Сенсорный дисплей позволяет контролировать текущую и заданную температуры, текущую и заданную влажность в камере, время выхода на режим, текущее время стабилизации, номер шага и номер цикла работы камеры, осуществлять задание режимов работы.

Камера имеет возможность регистрировать процессы, происходящие в ней, с помощью подключенных через интерфейс специальных адаптеров.

Аттестация климатической камеры

Камеры для проведения климатических испытаний перед вводом эксплуатацию должны проходить первичную аттестацию в соответствии с требованиями ГОСТ Р 8.568-2017. Уже в процессе использования такое оборудование через установленные промежутки времени подвергается периодическим   проверкам.   Повторную    аттестацию климатические камеры проходят после каждого ремонта или модернизации.

Сначала пользователь испытательного оборудования составляет договор об оказании услуг с подрядчиком, имеющим аккредитацию на проведение аттестации приборов. Затем заказчик утверждает аттестационную комиссию, в которую входят представители:

• организации, эксплуатирующей испытательное оборудование;
• исполнителя;
• фирмы-производителя камеры (актуально только для    первичной аттестации).

Председателем этой комиссии обычно назначается должностное лицо, представляющее заказчика. Далее осуществляется подготовка технической документации, в состав которой входят: программа аттестации, выбранные по гост методики испытаний оборудования и конструкторская документация испытательного оборудования.

На следующем этапе подготавливаются технические средства, необходимые для проведения аттестации. К ним относятся:

• проверяемое оборудование в полной комплектации;
• электрические кабели и элементы крепления;
• средства измерений, необходимые для оценки рабочих параметров оборудования и условий окружающей среды.

Для климатической камеры ТХВ (тепло, холод, влага), к примеру, могут применять следующие средства аттестации:

1. Многоканальный измеритель температуры;
2. Термопреобразователь сопротивления;
3. Барометр-анероид;
4. Мультиметр цифровой;
5. Измеритель комбинированный testo-400.

Все средства, с помощью которых проводят аттестацию, должны быть поверены.

Основная часть аттестации камер проводится в формате испытаний, в ходе которых оценивают возможность воспроизведения оборудованием заявленных климатических факторов и режимов, корректность работы программного обеспечения оборудования, отклонения рабочих параметров камеры от нормативных значений и безопасность эксплуатации  оборудования.

В качестве примера, основными проверяемыми характеристиками для климатической камеры могут быть:

• время достижения предельной отрицательной температуры (скорость изменения температуры при охлаждении);
• значение предельной отрицательной температуры;
• время достижения предельной положительной температуры (скорость изменения температуры при нагреве);
• значение предельной положительной температуры;
• время выхода на установленное значение.

Результаты проведенных испытаний камер оформляют в виде протокола. Если приборы успешно прошли заявленные проверки, исполнитель наносит на оборудование соответствующий знак в виде бирки и наклейки. Заказчик при этом получает аттестат, серийный номер и дату выдачи которого вносят в технический паспорт или иную эксплуатационную документацию оборудования.