本發(fā)明涉及試驗箱技術領域，具體地說是防爆高低溫低氣壓試驗系統(tǒng)。
背景技術：
現(xiàn)有的高低溫低氣壓試驗系統(tǒng)，一般只設計一些簡單的溫度、濕度及氣壓的模擬環(huán)境，參見專利號：2010800691372，專利名稱為：可進行濕度控制的低氣壓高低溫試驗箱；申請?zhí)?015109622495，名稱為：一種帶pid控制的高低溫試驗箱。針對危險性較大的超高壓環(huán)境，及針對這種超高壓環(huán)境如何快速減壓的試驗裝置缺乏。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，將高低溫低氣壓試驗箱與快速減壓試驗裝置組合在一起，且高低溫低氣壓試驗箱與快速減壓試驗裝置共用一套減壓設備，模擬單一或復合環(huán)境對試驗品的影響，豐富了試驗設備的模擬環(huán)境，并針對高壓試驗罐體設置了防爆快速減壓設備，保證安全性能。
為實現(xiàn)上述目的，設計一種防爆高低溫低氣壓試驗系統(tǒng)，包括試驗箱、電氣控制柜，所述的試驗箱內采用軌道車連接樣品架，所述的電氣控制柜設有觸摸屏，其特征在于：
還包括快速減壓試驗裝置，實現(xiàn)溫濕度環(huán)境無控條件下的極低氣壓、快速減壓和爆炸減壓試驗，其包括試驗罐體、儲壓罐體、真空快開蝶閥、儲壓輔助罐體、液氮罐、第一測量控制系統(tǒng)；
所述的試驗罐體與儲壓罐體之間設有若干排壓管，所述的排壓管包括兩根直徑40m的設有dn40真空閥的排壓管及兩根直徑80cm的設有dn800真空快開蝶閥的排壓管；所述的試驗罐體上還設有進氣口，進氣口采用設有進氣電磁閥的管路連接設在試驗罐體外的增壓泵；
所述的儲壓罐體還采用設有應急閥門的輔助管道連接一儲壓輔助罐體，所述的儲壓輔助罐體的罐壁采用設有腔體的雙層結構，腔體上設有液氮進口，所述的液氮進口連接液氮罐的出口；所述的儲壓輔助罐體的底部還設有加熱管；
所述的第一測量控制系統(tǒng)，包括設置在試驗罐體內的第一壓力傳感器，設計在儲壓罐體內的第二壓力傳感器，位于試驗罐體外的、連接第一壓力傳感器的輸出端及第二壓力傳感器輸出端的第一控制器，第一控制器的若干輸出端分別對應連接增壓泵、進氣電磁閥、dn40真空閥的控制端、dn800真空快開蝶閥的控制端、應急閥門的控制端，第一控制器的信號端還雙向連接電氣控制柜的第一信號端；
所述的試驗箱采用溫濕度低氣壓試驗箱，實現(xiàn)溫濕度環(huán)境有控條件下的溫度低氣壓、低氣壓、溫濕度低氣壓的試驗要求，其包括試驗箱體、加熱制冷系統(tǒng)、空氣調節(jié)系統(tǒng)、加濕系統(tǒng)、除濕系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、增壓系統(tǒng)、第二測量控制系統(tǒng)、防爆泄壓裝置；所述的快速減壓試驗裝置中的試驗罐體的出口端采用設閥門的管道連接試驗箱體的進口；
所述的加熱制冷系統(tǒng)，為在試驗箱體的內壁布設鎳鉻合金電加熱管路及水冷管路，鎳鉻合金電加熱管路的出口采用加熱用管路連接設在試驗箱體外的進水源，所述的加熱用管路上設有加熱系統(tǒng)閥門；水冷管路的進出口分別連接位于試驗箱體外的設有制冷壓縮機的制冷機組的出口進口形成水循環(huán)；所述的水冷管路上設有制冷系統(tǒng)閥門；
所述的空氣調節(jié)系統(tǒng)，為在試驗箱體內設風扇進行強制氣體循環(huán)，當試驗箱體內氣壓≥20kpa時，對試驗箱體內的空氣進行強制循環(huán)，輔助加熱制冷系統(tǒng)工作；
所述的加濕系統(tǒng)，為在試驗箱體的箱壁上采用加濕管道連接蒸汽噴射管的出口，蒸汽噴射管的進口連接蒸發(fā)室的出口，蒸發(fā)室內設有蒸發(fā)器，蒸發(fā)器的進口連接一壓縮機的出口，壓縮機的進口連接冷凝器的出口，冷凝器的進口連接一個儲水槽的出口，所述的儲水槽的底部設有超聲波振蕩片，所述的儲水槽的進口連接儲水箱的出口，儲水箱的進口采用水泵連接水源；
所述的除濕系統(tǒng)，為在所述的試驗箱體上采用管路連接設于試驗箱體外的無熱再生干燥器，所述的管路上設有除濕電磁閥，保證試驗箱體內的試驗品在升溫過程中表面不結霜、無凝露；
所述的真空系統(tǒng)，為在試驗箱體外設真空泵，真空泵采用設有真空系統(tǒng)電磁閥的抽真空管連接試驗箱體的箱壁；
所述的增壓系統(tǒng)，為在試驗箱體外設空氣增壓機，空氣增壓機采用裝配有控制電磁閥的管道連接試驗箱體的箱壁；
所述的第二測量控制系統(tǒng)，包括第二控制器、設置在試驗箱體內的溫度傳感器、濕度傳感器、第三壓力傳感器，所述的溫度傳感器的輸出端、濕度傳感器的輸出端、第三壓力傳感器的輸出端分別連接設在試驗箱體外的第二控制器的相應接線端上，第二控制器的相應輸出端分別對應連接加熱制冷系統(tǒng)的相應控制端、空氣調節(jié)系統(tǒng)的相應控制端、加濕系統(tǒng)的相應控制端、除濕系統(tǒng)的相應控制端、真空系統(tǒng)的相應控制端、增壓系統(tǒng)的相應控制端，第二控制器的信號端還雙向連接電氣控制柜的第二信號端；
所述的防爆泄壓裝置，包括一端連接在試驗箱體上的泄壓管，所述的泄壓管的另一端連接快速減壓試驗裝置中的儲壓罐體，所述的泄壓管上設有防爆系統(tǒng)電磁閥；所述的防爆系統(tǒng)電磁閥的控制端連接所述第二控制器的信號輸出端，當壓力傳感器測得的壓力數(shù)據(jù)大于設定值時，第二控制器控制防爆系統(tǒng)電磁閥打開，直至壓力達到設定的安全值再關閉防爆系統(tǒng)電磁閥。
所述的第二控制器采用pid算法的控制系統(tǒng)。
所述的加熱制冷系統(tǒng)采用熱氣旁通調節(jié)，其采用第二控制器根據(jù)設定的溫度點通過pid自動運算輸出的結果去控制加熱的輸出量；并根據(jù)設定的溫濕度通過pid自動運算輸出的結果去控制制冷系統(tǒng)的冷量/除濕輸出，最終達到一種節(jié)能的動態(tài)平衡。
所述的快速減壓試驗裝置實現(xiàn)快速減壓和爆炸減壓時，第一控制器采用如下計算公式：p1*v1+p2*v2＝p3(v1+v2)，其中p1為試驗罐體的高壓壓力、v1為試驗罐體的體積，p2為儲壓罐體在準備階段的低氣壓壓力、v2為儲壓罐體的體積、p3為試驗罐體與儲壓罐體之間連通后，試驗罐體與儲壓罐體內的平衡壓力，第一控制器根據(jù)上述公式，結合減壓所需完成的時間，控制dn40真空閥和dn800真空快開蝶閥的開啟數(shù)量及開啟程度。
所述的試驗箱體≤3m3；所述的試驗罐體的容積≤2.5m3；所述的儲壓罐體的容積≥12m3。
所述的試驗箱體的頂部設有至少2個高真空單向閥，所述的高真空單向閥的直徑≥10cm。
所述的蒸發(fā)器采用翅片式換熱器。
所述的冷凝器采用釬焊板式換熱器。
所述的連接空氣增壓機的管道上還設有空氣干燥過濾器。
所述的制冷壓縮機組設有相互串聯(lián)的2套形成復疊制冷機組。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，不但能模擬單一的試驗環(huán)境，還能模擬復雜的試驗環(huán)境，且具備防爆功能，操作方便。
具體實施方式
下面結合實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。應理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
實施例1
一種防爆高低溫低氣壓試驗系統(tǒng)，包括試驗箱、電氣控制柜，所述的試驗箱內采用軌道車連接樣品架，所述的電氣控制柜設有觸摸屏，其還包括快速減壓試驗裝置，實現(xiàn)溫濕度環(huán)境無控條件下的極低氣壓、快速減壓和爆炸減壓試驗，
一、快速減壓試驗裝置
其包括試驗罐體、儲壓罐體、真空快開蝶閥、儲壓輔助罐體、液氮罐、第一測量控制系統(tǒng)；
所述的試驗罐體與儲壓罐體之間設有若干排壓管，所述的排壓管包括兩根直徑4cm的設有dn40真空閥的排壓管及兩根直徑80cm的設有dn800真空快開蝶閥的排壓管；所述的試驗罐體上還設有進氣口，進氣口采用設有進氣電磁閥的管路連接設在試驗罐體外的增壓泵；
所述的儲壓罐體還采用設有應急閥門的輔助管道連接一儲壓輔助罐體，所述的儲壓輔助罐體的罐壁采用設有腔體的雙層結構，腔體上設有液氮進口，所述的液氮進口連接液氮罐的出口；所述的儲壓輔助罐體的底部還設有加熱管；
所述的第一測量控制系統(tǒng)，包括設置在試驗罐體內的第一壓力傳感器，設計在儲壓罐體內的第二壓力傳感器，位于試驗罐體外的、連接第一壓力傳感器的輸出端及第二壓力傳感器輸出端的第一控制器，第一控制器的若干輸出端分別對應連接增壓泵、進氣電磁閥、dn40真空閥的控制端、dn800真空快開蝶閥的控制端、應急閥門的控制端，第一控制器的信號端還雙向連接電氣控制柜的第一信號端。
二、溫濕度低氣壓試驗箱
所述的試驗箱采用溫濕度低氣壓試驗箱，實現(xiàn)溫濕度環(huán)境有控條件下的溫度低氣壓、低氣壓、溫濕度低氣壓的試驗要求，其包括試驗箱體、加熱制冷系統(tǒng)、空氣調節(jié)系統(tǒng)、加濕系統(tǒng)、除濕系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、增壓系統(tǒng)、第二測量控制系統(tǒng)、防爆泄壓裝置；所述的快速減壓試驗裝置中的試驗罐體的出口端采用設閥門的管道連接試驗箱體的進口；
所述的加熱制冷系統(tǒng)，為在試驗箱體的內壁布設鎳鉻合金電加熱管路及水冷管路，鎳鉻合金電加熱管路的出口采用加熱用管路連接設在試驗箱體外的進水源，所述的加熱用管路上設有加熱系統(tǒng)閥門；水冷管路的進出口分別連接位于試驗箱體外的設有制冷壓縮機的制冷機組的出口進口形成水循環(huán)；所述的水冷管路上設有制冷系統(tǒng)閥門；本例中制冷機組與試驗箱體的連接處設有吸音棉，以防止噪音。
所述的空氣調節(jié)系統(tǒng)，為在試驗箱體內設風扇進行強制氣體循環(huán)，當試驗箱體內氣壓≥20kpa時，對試驗箱體內的空氣進行強制循環(huán)，輔助加熱制冷系統(tǒng)工作；
所述的加濕系統(tǒng)，為在試驗箱體的箱壁上采用加濕管道連接蒸汽噴射管的出口，蒸汽噴射管的進口連接蒸發(fā)室的出口，蒸發(fā)室內設有蒸發(fā)器，蒸發(fā)器的進口連接一壓縮機的出口，壓縮機的進口連接冷凝器的出口，冷凝器的進口連接一個儲水槽的出口，所述的儲水槽的底部設有超聲波振蕩片，所述的儲水槽的進口連接儲水箱的出口，儲水箱的進口采用水泵連接水源；這種加濕方式，相比較傳統(tǒng)的水盆加濕的方法，即可以滿足濕度低氣壓要求，且低氣壓可靠性強；
所述的除濕系統(tǒng)，為在所述的試驗箱體上采用管路連接設于試驗箱體外的無熱再生干燥器，所述的管路上設有除濕電磁閥，保證試驗箱體內的試驗品在升溫過程中表面不結霜、無凝露；
所述的真空系統(tǒng)，為在試驗箱體外設真空泵，真空泵采用設有真空系統(tǒng)電磁閥的抽真空管連接試驗箱體的箱壁；當需要低氣壓時，可通過真空泵來實現(xiàn)抽氣；
所述的增壓系統(tǒng)，為在試驗箱體外設空氣增壓機，空氣增壓機采用裝配有控制電磁閥的管道連接試驗箱體的箱壁；
所述的第二測量控制系統(tǒng)，包括第二控制器、設置在試驗箱體內的溫度傳感器、濕度傳感器、第三壓力傳感器，所述的溫度傳感器的輸出端、濕度傳感器的輸出端、第三壓力傳感器的輸出端分別連接設在試驗箱體外的第二控制器的相應接線端上，第二控制器的相應輸出端分別對應連接加熱制冷系統(tǒng)的相應控制端、空氣調節(jié)系統(tǒng)的相應控制端、加濕系統(tǒng)的相應控制端、除濕系統(tǒng)的相應控制端、真空系統(tǒng)的相應控制端、增壓系統(tǒng)的相應控制端，第二控制器的信號端還雙向連接電氣控制柜的第二信號端；
所述的防爆泄壓裝置，包括一端連接在試驗箱體上的泄壓管，所述的泄壓管的另一端連接快速減壓試驗裝置中的儲壓罐體，所述的泄壓管上設有防爆系統(tǒng)電磁閥；所述的防爆系統(tǒng)電磁閥的控制端連接所述第二控制器的信號輸出端，當壓力傳感器測得的壓力數(shù)據(jù)大于設定值時，第二控制器控制防爆系統(tǒng)電磁閥打開，直至壓力達到設定的安全值再關閉防爆系統(tǒng)電磁閥。
本發(fā)明中將第一控制器與第二控制器的控制端與電氣控制柜連接在一起，方便通過電氣控制柜上的觸摸屏集中控制，同時快速減壓試驗裝置及溫濕度低氣壓試驗箱各自采用一個控制器，能提高處理效率。本例中，當試驗箱體內的真空度≥20kpa時，加熱制冷系統(tǒng)除了采用鎳鉻合金電加熱管路加熱及水冷管路制冷外，還可通風扇進行強制空氣循環(huán)，進行溫度控制。當真空度＜20kpa空氣稀少時，在試驗箱體內就依靠鎳鉻合金電加熱管路加熱及水冷管路制冷，這種輻射的方式傳導熱能或冷量，提高工作室溫度偏差。
當試驗品需要模擬在高壓環(huán)境下對其性能的影響時，通過增壓泵對試驗罐體進行增壓，從而對試驗箱體進行增壓，直至到達設定的壓力。同時儲壓罐體是防止試驗罐體內壓力高于設定值時，快速將試驗罐體內的壓力釋放到儲壓罐體內，當然儲壓罐體事先需要控制在一定的低氣壓狀態(tài)。在極端情況下，儲壓罐體內的壓力達到極限值時，再通過將儲壓罐體內的氣體排放到儲壓輔助罐體內，并通過對儲壓輔助罐體內的氣體進行極速降溫冷凍，減少氣體體積，防止發(fā)生危險的情況。本發(fā)明通過控制dn40真空閥及dn800真空快開蝶閥可以實現(xiàn)15秒內快速降壓，也可以做到0.1秒內爆炸降壓；
進一步的，所述的快速減壓試驗裝置實現(xiàn)快速減壓和爆炸減壓時，第一控制器采用如下計算公式：p1*v1+p2*v2＝p3(v1+v2)，其中p1為試驗罐體的高壓壓力、v1為試驗罐體的體積，p2為儲壓罐體在準備階段的低氣壓壓力、v2為儲壓罐體的體積、p3為試驗罐體與儲壓罐體之間連通后，試驗罐體與儲壓罐體內的平衡壓力，第一控制器根據(jù)上述公式，結合減壓所需完成的時間，控制dn40真空閥和dn800真空快開蝶閥的開啟數(shù)量及開啟程度。本公式中未計入儲壓輔助罐體，但其原理是一致的。
進一步的，所述的第二控制器采用pid算法的控制系統(tǒng)。
進一步的，所述的加熱制冷系統(tǒng)采用熱氣旁通調節(jié)，其采用第二控制器根據(jù)設定的溫度點通過pid自動運算輸出的結果去控制加熱的輸出量；并根據(jù)設定的溫濕度通過pid自動運算輸出的結果去控制制冷系統(tǒng)的冷量/除濕輸出，最終達到一種節(jié)能的動態(tài)平衡。
進一步的，所述的試驗箱體≤3m3；所述的試驗罐體的容積≤2.5m3；所述的儲壓罐體的容積≥12m3。
進一步的，所述的試驗箱體的頂部設有至少2個高真空單向閥，所述的高真空單向閥的直徑≥10cm，當完成試驗，試驗箱體內不需要大壓力時，即可通過2個高真空單向閥直接排出，直至試驗箱體內的氣壓≤100kpa。
進一步的，所述的蒸發(fā)器采用翅片式換熱器。
進一步的，所述的冷凝器采用釬焊板式換熱器。
進一步的，所述的連接空氣增壓機的管道上還設有空氣干燥過濾器。
進一步的，所述的制冷壓縮機組設有相互串聯(lián)的2套形成復疊制冷機組。所述的復疊式制冷機組通常由兩個單獨的制冷系統(tǒng)組成，分別稱為高溫級及低溫級部分。高溫部分使用中溫制冷劑，低溫部分使用低溫制冷劑。制冷劑的蒸發(fā)是用來使低溫部分系統(tǒng)中制冷劑冷凝，用一個冷凝蒸發(fā)器將兩部分聯(lián)系起來，它既是高溫部分的蒸發(fā)器，又是低溫部分的冷凝器。低溫部分的制冷劑在冷凝蒸發(fā)器內向被冷卻對象吸取熱量，即制取冷量，并將此熱量傳給高溫部分制冷劑，然后再由高溫部分制冷劑將熱量傳給冷卻介質。由于復疊制冷機組為現(xiàn)有技術，故本發(fā)明中不再贅述。