Публикация в журнале "Технологии в электронной промышленности", №6 (октябрь 2013)
Авторы:
- Сергей Молчанов, технический директор "НПФ Технология"
- Лилия Сигалова, бренд-менеджер "НПФ Технология"
Вступление России в ВТО диктует необходимость повышения конкурентоспособности российской продукции. Это, в свою очередь, требует создания инновационных разработок, внедрения новых материалов и технологий в ведущих отраслях промышленности. Новые технические решения необходимо тестировать, проводить испытания для проверки работоспособности и сохранения внешнего вида материалов и изделий. Одним из наиболее распространенных видов испытаний является исследование при стрессовых климатических нагрузках – повышенная и пониженная температура внешней среды, циклическое изменение температур окружающей среды, влажности. Этой цели служат испытательные климатические камеры тепла, холода, влажности и комбинированные термокамеры, термовлагокамеры.
В данной статье мы рассмотрим климатические камеры российского производства компании «НПФ Технология», применяемые при разработке и производстве приборов и изделий электротехнической, авиационной, военной промышленности (далее – климатические камеры).
Температурные камеры серии КТХ (камеры «тепло-холод», рис. 1) позволяют проводить испытания образцов на морозостойкость и термостабильность, независимо от естественных условий окружающей среды. В рабочем объеме камеры можно понижать температуру до -70 С и повышать до +150 С, как поддерживая на определенном уровне, так и создавая перепад заданных температур. Климатические камеры серии КТХВ (камеры «тепло-холод-влага») помимо температурных условий позволяют имитировать относительную влажность воздуха от 20 до 98% RH.
Конструктивно климатическая камера серийного производства состоит из корпуса, который заключает в себе рабочий объем, систему охлаждения, нагрева, увлажнения и осушения. Корпус камеры изготовлен из стали с порошковой окраской и установлен на опорные ролики. Доступ к рабочему объему обеспечивает плотно прилегающая распашная дверь, дополнительную герметичность которой гарантируют силиконовый уплотнитель и прижимные устройства. Для контроля за испытуемым образцом в двери расположено обогреваемое смотровое окно.
Рабочий объем камеры (рис. 2) выполнен из антимагнитной полированной нержавеющей стали AISI304. Для расположения образцов предусмотрены съемные полки, количество которых зависит от объема камеры и потребностей пользователя. Для испытаний образцов под электрической нагрузкой или иных целей в боковой стенке камеры расположено технологическое отверстие диаметром 100 мм. При желании заказчика, технологическое отверстие может быть перенесено на другую стенку и изменено в размерах. Разнообразие объектов испытаний требует производства климатических камер различных объемов. Камеры с рабочим объемом 60-2000 л устанавливаются на усиленные опорные ролики с фиксаторами для возможности перемещения по лаборатории.
В климатической камере используется система охлаждения на базе двухкаскадной холодильной машины с применением полугерметичных поршневых компрессоров Bitzer, работающих на озонобезопасных хладагентах: фреон R404a, R23. Данное оборудование позволяет достигать в рабочем объеме температуры до -70С. Средняя скорость понижения температуры составляет 2С / мин. Необходимо учитывать, что эта скорость может отличаться в различных температурных диапазонах.
Стандартно холодильная машина имеет воздушное охлаждение, но опционально возможно и водяное. Преимущества воздушного охлаждения заключаются в отсутствии необходимости подведения дополнительных коммуникаций. Однако, в условиях малой площади помещения с плохой вентиляцией естественное тепловыделение при работе оборудования не позволяет использовать холодильную машину с воздушным охлаждением. Тогда целесообразно применение водяного охлаждения.
В системе охлаждения климатических камер «НПФ Технология» применяются современные высокотехнологичные электромагнитные клапаны марки Offenwanger, что благоприятно отражается на надежности работы холодильной машины и снижает уровень шума во время работы.
Нагрев рабочего объема до +150С осуществляется с помощью тепло-электронагревателей. Гомогенность температурного поля обеспечивается за счет применения современных вентиляторов фирмы EBM Papst, отличающихся высокой эффективностью и низким уровнем шума благодаря совершенной аэродинамической конструкции лопасти вентилятора. Внутри объема климатической камеры установлен резервуар с нагревательными элементами и водой, которая при нагревании испаряется и создает необходимую влажность (20…98% RH). Осушение производится при помощи холодильной машины.
Управление системами климатической камеры, задание необходимого уровня температуры и влажности реализовано посредством элементов автоматики, которые размещаются, как правило, над верхней стенкой рабочего объема. Органы управления для удобства выводятся на фронтальную часть камеры, над смотровым окном или возле него – в зависимости от высоты испытательной камеры.
Особенностью климатических камер «НПФ Технология» является русифицированная автоматизированная система управления на базе современных программируемых контроллеров корейского производителя Samwontech (рис. 3).
Основные характеристики данной системы управления:
- простое управление и легкий доступ к настройкам благодаря сенсорному управлению;
- точная настройка с помощью 18-битного аналого-цифрового преобразователя;
- 16 цифровых входов;
- 32 аналоговых выхода;
- функция цифровой записи;
- отслеживание в реальном времени в форме графика тенденций, сбор данных значений PV, SP и MV позволяет не использовать дополнительного записывающего устройства;
- изменяемые PID группы: точная настройка с помощью PID групп, оптимизированных для каждого диапазона;
- бесконечная работа программы: 1200 сегментов и 80-120 шаблонов. Максимальное количество повторений шаблона/сегмента = 999, а последовательное выполнение операций позволяет настроить программу на неограниченное количество времени;
- простота хранения и управления информацией, настройки параметров и загрузки индивидуальных изображений с помощью SD карты;
- гибкий связной интерфейс RS485 или RS232C и поддержка Ethernet.
Климатические камеры «НПФ Технология», позволяющие имитировать агрессивное воздействие окружающей среды, соответствуют требованиям научно-исследовательских и производственных предприятий, занятых в ключевых отраслях промышленности. Использование данного оборудования позволяет повысить качество отечественной продукции за счет применения инновационных разработок.