引 言

熱真空試驗箱是在地面上模擬太空環境的環境模擬試驗設備。 近幾年來, 熱真空試驗設備在航天航空業產品的研制和定型中發揮了重要作用。 熱真空試驗箱由于結構復雜,在運行中有時會出現一些異常現象, 如果不能及時排除 , 將延長試驗周期, 影響產品的研制工作。 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型熱真空模擬設備為例簡要介紹其工作過程。 試驗箱由主泵渦輪分子泵、機械泵、預抽閥、主抽閥等組成真空機組, 對真空室進行抽氣, 從而得到一個較為清潔的高真空試驗環境。 通過電熱絲或液氮將箱體熱沉加熱或制冷, 利用輻射傳導的形式在箱體熱沉內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雜的機電組合系統, 因此, 一旦設備出現異常, 必須全面而有序地對整個設備進行檢查和綜合分析。 對故障現象的發生, 一般先進行先 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, 根據故障現象, 采用機電關聯方法查找故障原因。按照電氣原理圖查找電氣系統及計算機軟件的問題, 最后查

找機械系統的問題, 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于 2X10-3Pa, 但在降溫 5min后, 出現了真空度突然下降到 2.5X10-2Pa的故障現象, 如圖 2所示。 為此我們就按表 1進行排查。

3. 2 對故障現象的分析診斷與排除

( 1) 斷開制冷控制 , 制冷閥關閉, 檢查真空計通訊接口有無松動, 分子泵轉速有無發生變化, 經檢查都正常, 說明真空機組的問題可以排除。

( 2) 由于低溫降溫階段出現真空曲線異常, 先觀察在常溫和高溫狀態下高真空曲線是否能夠達到高真空度要求, 該曲線顯示真空度能達到 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, 電氣系統沒有問題。

( 3) 雖然電氣系統沒有問題, 但在 2X10-3Pa真空條件下通入液氮制冷時, 此故障發生說明故障應該發生在試驗箱制冷環節。 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, 觀察此時高真空規顯示值有微小變化。

( 4) 結合試驗箱的控制過程進一步確認故障原因。 因為此設備熱沉采用壁厚1.5mm 紫銅板作腔體料, 內部液氮盤管用整根長的紫銅管制作, 由于熱脹冷縮, 在真空室內沒有焊縫, 故判斷液氮進入熱沉的外部聯接處可能有漏氣現象發生。 至此 , 可認為產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生漏氣。

( 5) 將連接真空室的金屬波紋管拆開電磁閥發現其內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, 在真空環境下對試驗箱體熱沉充入液氮,真空度顯示達到 2X10-3Pa以上, 試驗箱工作正常。