超低温冰箱使用维护与维修研究和探索

王鹏程 凌晨 蔡晓辉

摘 要 从超低温冰箱的工作原理入手，分析超低温冰箱的制冷原理、结构特征，结合华南农业大学仪器设备维修科工作人员对超低温冰箱进行长期维护和维修的研究实践，探索总结一套切实可行的超低温冰箱预防性维护保养和维修方案，对设备的节能、延长寿命、降低维护与维修成本，保证样品的储存安全等方面发挥了重要作用，以期对促进超低温冰箱的正确使用和维护与维修提供参考。

关键词 超低温冰箱；维护与维修；仪器设备；制冷系统

中图分类号：TB657.4 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2018）06-0017-03

Research and Exploration on Use， Maintenance and Repair of Ultra-low Temperature Refrigerator//WANG Pengcheng， LING Chen， CAI Xiaohui

Abstract This paper starts from the working principle of ultra-low temperature refrigerator， and analyzes the structural characteristics of ultra-low temperature refrigerator. A set of practical ultra-low tem-

perature refrigerator preventive maintenance and repair solution was explored and summarized based on long-term maintenance and repair practice of ultra-low temperature refrigerator in Equipment Maintenance Office of South China Agricultural University， which

helps save equipment energy，extend life expectancy，reduce mainte-nance and repair costs，and ensure the safe storage of samples and other aspects.It also provides useful reference for proper utilization and maintenance of ultra-low temperature refrigerator.

Key words ultra-low temperature refrigerator； maintenance and repair； instrument equipment； cooling system

1 引言

超低溫冰箱是20世纪后期随着近代科技的发展而发展起来的，用于低温保存和储藏的重要设备[1]。由于其具有独特的超低温保存原理和保存方法，因此是现代生物、临床、医药和工业领域不可缺少的重要仪器设备之一，箱内温度在-40～-86 ℃可调，广泛应用于医院、血站、疾病防控、生物工程、高校及科研院所单位[2]。

随着超低温冰箱技术的逐渐成熟，超低温冰箱得到普及应用。华南农业大学目前拥有240多台件、价值1300多万元各类品牌的超低温冰箱，分布于学校各学院教学、科研实验室，用于保存和储藏试剂、样品、生物细胞、病毒、细菌标本、生物制品等实验材料。鉴于其在实验教学和科研工作中的重要作用，学校资产管理处仪器设备维修科工作人员在长期的维护与维修工作实践中，摸索总结了一套切实可行的超低温冰箱维护与维修方案，具有一定的参考价值。

2 超低温冰箱的原理分析

超低温冰箱制冷系统原理 超低温冰箱制冷系统一般采用复叠式压缩机技术[3-4]，原理如图1所示。采用两个复叠式排列的压缩机，一级压缩机的蒸发器与二级压缩机的冷凝器在传热上相关联而构成中间级热交换器，位于冰箱背部壁内，二级压缩机冷凝器的冷却完全依靠中间级热交换器来完成，二级制冷系统的工作状况受中间级热交换器的影响很大[5]。在制冷剂方面，两级制冷系统使用的制冷剂是根据不同容积、不同制冷温度等要求而确定的不同沸点的烷烃类按要求混合而成的制冷剂[6]，一级压缩机制冷剂通常为R404a、R507或R12等，二级压缩机制冷剂通常为R508b、R290、R404a、R170等的混合体。常用超低温冰箱一、二级制冷系统制冷剂种类和数量参考如表1所示，一般铭牌标识上会明确标注制冷剂种类和数量。

接通电源，当显示温度比设定温度高时，冰箱一级压缩机首先启动，一级制冷系统开始工作；待热交换器内温度降至-40 ℃左右时，二级压缩机开始启动，二级制冷系统开始工作，超低温冰箱腔体内温度降低；二级制冷系统冷凝器放出的热量全部由中间级热交换器中的一级制冷系统的蒸发器吸收，一级冷凝器放出的热量通过风扇强制风冷散热，当冰箱腔体内温度达到设定温度后，温度传感器将信号传至温控器，温控器控制继电器失电断开，两级制冷系统停止工作；当温度升高后重复以上过程，使冰箱内温度始终保持在设定温度附近。

超低温冰箱控制系统原理 超低温冰箱控制系统主要包括启动运行装置、温度控制装置和保护报警装置等。

启动运行装置主要由继电器、启动运行电容等组成。

温度控制装置主要根据超低温冰箱的温度设置要求，对一、二级压缩机的开、停进行控制，从而达到控制超低温冰箱温度的目的。目前超低温冰箱的温度控制装置主要采用精密微电脑LED数码管显示温度控制系统。温度传感器采用耐低温的金属铂材料制成的热敏电阻[3]，能够在面板上对箱内温度进行精准显示，通过温控器对冰箱腔体内温度进行精确调控。冰箱腔体内温度变化使温度传感器阻值的大小发生变化，面板上显示不同温度的变化。