空调器部件的脉冲和耐压试验装置研制

姜敬德，李 敏，姜灵雨

（1.上海出入境检验检疫局机电产品检测技术中心，上海200135；2.华东理工大学，上海201424）

空调器部件的脉冲和耐压试验装置研制

姜敬德1，李 敏1，姜灵雨2

（1.上海出入境检验检疫局机电产品检测技术中心，上海200135；2.华东理工大学，上海201424）

对GB4706.32-2012新提出的压力测试条款要求的压力试验装置进行了设计研制。该组合制冷系统部件压力试验装置集合了手动和自动控制，集合了耐压试验和疲劳试验装置，具有高度集成化、运行稳定性、高响应精度、便于维护、测量结果精准的有益技术效果，在压力试验装置领域进行了新技术的开拓。

空调器；耐压试验；脉冲试验

1 前言

新版中国强制性标准GB4706.32-2012《家用和类似用途电器的安全——热泵、空调器和除湿机的特殊要求》中增加了附录EE：压力测试条款的要求。在一般要求中提到：所有制冷系统部件应能承受在正常运行、非正常运行和停机状态下预期的最高压力。针对标准该章节规定的耐压性能试验和疲劳性能试验，研制了本套组合制冷系统部件压力试验装置。该压力试验台使用常温清水作为测试介质，具有清洁、成本低、易维护等优点，是制冷系统零部件按照GB4706.32要求进行压力测试的必需设备。

2 工作原理及系统结构

本系统内部使用了交流380V的动力电源、交流220V的控制电源，测试使用的介质为常温普通清水，最高工作压力为50MPa，故使用过程中必须特别注意漏电的防护和高压射流的伤害。本测试系统可同时满足对空调系统及其元器件的疲劳和耐压测试要求，主要由高压压力源、传感器与数据采集系统、控制系统、测试隔间组成。

图1 系统装置图

（1）保温水箱

保温水箱采用304冷轧薄板焊接而成，采用隔层结构，两层箱壁板之间填充起隔热作用的硅酸铝保温棉。箱体上安装放液阀、空气滤清器、液位计、不锈钢高低液位继电器、溢流管等。箱体进水管路上安装有进水电磁阀，当保温水箱水位低于一定值时，控制系统自动控制进水电磁阀打开进水；当保温水箱内水位达到一定高度时，控制系统控制进水电磁阀自动关闭，使得保温水箱内水位始终保持在正常工作所需范围内。万一控制系统出现故障，导致保温水箱内水位过高并且也无法关闭进水电磁阀时，多余的水可从溢流管溢出并通过传感器报警；保温水箱内水位过低时，液位继电器可控制自动停泵以避免系统损坏。

保温水箱内侧壁上安装有大功率的不锈钢电加热器，可以在30分钟左右将一箱水加热到最高工作温度95℃。

（2）供水离心泵

供水离心泵从保温水箱内抽水，供应给高压泵。用于增加对高压泵的供水能力，防止高压泵进水管道阻力过大，导致高压泵进水口气蚀而影响高压泵的使用效果和寿命。

（3）高压泵

高压泵使用进口卧式三柱塞高温高压水泵，该泵额定工作压力为6.0MPa，理论输出流量5.4L/ min，实际最高使用压力为2.5MPa，流量3L/min。泵组内安装了安全阀用于防止系统超压造成设备和人身损害。

（4）数控高压发生器

数控高压发生器，通过换向阀连接高压泵，输出端连接测试舱体并通过单向阀连接供水离心泵，数控高压发生器使用交流伺服电机驱动滚珠丝杠，进而带动一根不锈钢单向柱塞缸的活塞移动来精确地改变装置内充水的体积，获得精密可调的输出压力。理论上，装置内压力可获得±0.02bar的精确控制，特别是，装置的升降压时间和保压时间可获得精确控制，最快升降压时间可达到0.1s，如此可根据控制系统来精确控制清水压力。

（5）调压阀

调压阀由伺服电动机驱动，用于根据控制系统的指令改变装置内的工作压力，形成测试所需的压力波形。

（6）低压脉冲发生器

低压脉冲发生器的输入端连接在调压阀的输出端，输出端通过单向阀连接测试舱体，用以根据控制系统精确控制压力波形，形成测试所需的低压脉冲。

压力源通过单向阀以及换向阀来控制承压系统及部件的压力。试验装置工作于低压脉冲或者高压工作模式，结构和操作都非常简单可靠。在高压工作模式下，在保温水箱中设置加热器，对清水进行加热；在低压脉冲工作模式下，在测试舱体中设置加热器，这样可以在保护被测产品的同时保证测试的准确度。

（7）测试舱体

在测试过程中，全部被测产品安装在一个基本密闭的测试隔间内。测试舱体正面开有用于维护和检修用的舱门，一侧有用于加热舱内环境的不锈钢电热元件，测试舱体外的顶部安装有冷却舱内环境的冷却装置，通过单向阀来控制。测试舱体内部正面安装有被测元件安装板，其上按照一定的间距布置有五个测试接口用于与被测产品联接。测试舱体与压力源之间采用高压软管连接，保证良好的耐油、耐热及耐老化性能、承受压力高、脉冲性能优良。

为满足按照标准要求的测试工况，测试舱体内的温度可通过控制系统配合冷却装置以及加热器在25～250℃范围内连续可调。其中，当需要测试舱体内温度低于周围环境温度时，通过冷却装置调节测试舱体内的气温；当要求测试舱体内温度高于周围环境温度时，由可控硅调功器配合加热器调节测试舱体内的气温。为防止温度过高时损坏冷却装置，在冷却装置与加热器之间增设隔断装置，高温实验时隔绝对冷却装置的热传导。

测试隔间内部为不锈钢厚板围成的隔墙，隔墙外围包裹有绝热层避免热量的散失，隔热层的外面（测试舱体的外墙）为喷塑处理彩钢板，保证设备外表面的美观。

（8）连接管路

本系统使用的连接管路均为304不锈钢精密无缝高压管路，为保证接头和管路的联接密封效果，使用焊接接头，焊接时使用氩弧焊焊接。接头连接时使用密封垫密封或成型的锥面金属密封。

（9）数据采集组件

传感器主要是精密压力、温度传感器，精度等级0.2级，它用于将系统内的压力和温度信号转变为电信号，输入到控制系统内。该传感器为不锈钢壳体，使用压电陶瓷作为敏感元件。

测试隔间内安装了温度传感器用于控制测试隔间内被测试元件的工作环境温度。该温度传感器附带温度补偿功能，避免测试温度的不同给测量数值带来的影响。

数据采集系统使用高速PLC数据采集系统，将压力传感器和温度传感器输出的电信号转化为以字符表示的数据，一方面可由控制系统存储到计算机硬盘的数据文件中作为测试数据文件存档备查，另一方面可在控制系统的图形界面中直接实时地显示为曲线，直观的反映实验过程。

（10）控制系统

图2 脉冲水压试验手动运行控制界面

用于强电和弱电控制，以及后续的数据处理、人机操作界面和系统工况显示与处理系统。主控元件为工控计算机，配合图形控制界面，可完成系统内使用的强电、弱电控制，系统工作状况的图形显示，系统工作参数等的直接输入，测试报告文件的自动生成等功能。

图3 压力试验手动运行控制界面

图4 耐压试验界面及曲线

3 系统性能参数

最大工作压力：50MPa

输出流量：3L/min

样品环境温度：25～250oC连续可调

输出回路数：5路

过载保护压力：55～60MPa可调

机组功率：30kW

电源要求：AC380V，三相

外形尺寸与重量：高压源：长1800mm×宽1100mm×高1450mm，750kg

测试隔间：长2460mm×宽1260mm×高2450mm，950kg

4 案例试验测试

对KFR-72BW的冷凝器进行EE.1-EE.4.1的耐压测试，按照压力值至少是工作至保护状态出现最高压力值的3倍进行至少1min的耐压试验。

对KFR-35BW的冷凝器进行EE.5的疲劳测试，按照最高压力不低于制冷剂50℃时的饱和蒸汽压力，下限压力值不高于制冷剂5℃时的饱和蒸汽压力，进行250000次的试验。

图5 疲劳试验界面及曲线

5 总结

国家对于空调器等承压产品的安全性越来越重视，对于要扩展GB4706.32-2012测试能力的第三方实验室以及企业实验室来说，如何建造满足标准要求的水压测试装置是个重点。本课题研究的组合制冷系统部件压力试验装置能很好的满足标准的检测条件要求，并达到高精度控制、运行平稳有效、节约能耗的特点，对于第三方实验室以及企业实验室有很好的参考价值，在以后的空调器及承压产品的安全试验领域有很好的应用价值。

［1］家用和类似用途电器的安全热泵、空调器和除湿机的特殊要求GB4706.32-2012［S］.

［2］吴业正.制冷原理及设备［M］.第三版.西安：西安交通大学出版社，2010

Development of the Pulse and Pressure Test Device of Air Conditioner Parts

JIANG Jingde，LIMin，JIANG Lingyu
（1.Shanghaientry exit inspection and Quarantine Bureau Center detection technologyofmechanical and electrical products，Shanghai200135；2.East China University of Science and Technology，Shanghai201424）

The pressure testing equipment of GB4706.32-2012 proposed new provisions require stress tests were designed and developed.The combined refrigeration system components pressure test device setmanual and automatic control，set the pressure test and fatigue test device.It has beneficial technical effects of high integration，operation stability，high accuracy，easymaintenance response and accurate results，which carried out the new technology development in the field of pressure test device.

Air conditioner；Pressure test；Pulse test

TB6［文献标示码］A

10.3696/J.ISSN.1005-9180.2015.03.009

ISSN1005-9180（2015）03-050-05

2015-3-2

姜敬德。Email：jiangjd@shciq.gov.cn