Новые решения в области оборудования для климатических испытаний

Этим летом на российском рынке появился новый поставщик высококачественного испытательного оборудования — компания CSZ, которая является одним из крупнейших производителей в своей области, обладая к тому же внушительным опытом работы (более 70 лет). Как говорят в CSZ, «наша цель — разработать правильные решения, чтобы достичь нужного результата или даже превзойти желания заказчиков на всех этапах: от разработки и производства до послепродажного обслуживания». Готовые решения могут сильно различаться, что зависит от области применения, но, в любом случае, они вбирают в себя самые прогрессивные разработки и, так или иначе, опираются друг на друга.

Камеры моделирования климатических условий производства компании CSZ варьируются по размеру от настольных до огромных, внутрь которых можно войти и даже въехать. Основные воздействия, имитирующие окружающую среду, — это тепло, холод, влажность, давление, вибрация и их различные сочетания при разной степени интенсивности и скорости воздействия.

По типам и видам воздействия новое оборудование можно систематизировать как:

• камеры «тепло/холод/влажность»;
• камеры поддержания стабильных климатических условий;
• камеры большого объема с возможностью захода/заезда внутрь;
• ресурсно-стрессовые камеры;
• комбинированные камеры «температура/влажность/вибрация»;
• камеры термоудара;
• промышленные морозильные камеры;
• камеры на заказ.

Остановимся более подробно на камерах первого раздела и на их примере покажем использованные новые технологии.

Камеры, имитирующие такие условия окружающей среды, как тепло, холод и влажность, представлены моделями MicroClimate, Z-Plus, а также серией CT, разработанной под задачи конкретного пользователя.

Самые миниатюрные камеры — в линейке MicroClimate (рис. 1): их объем составляет 34 и 85 л. Они работают в температурном диапазоне от -70 до +190 °C, при влажности от 10 до 95%, а опционально и от 5%.

Рис. 1. Камера MicroClimate Benchtop

Благодаря контроллеру с сенсорным дисплеем можно легко осуществлять мониторинг по сети Ethernet, вести запись данных, получать уведомления об ошибках на удобное для пользователя устройство и многое другое.

Отдельно хотелось бы сказать о таких преимуществах, как полностью проваренные швы и каналы, что увеличивает срок службы камер, а также о тестовых замерах температуры в различных точках внутреннего отсека для наилучшего контроля качества. Также немалую роль играет современный мощный компрессор, позволяющий еще быстрее нагнетать охлажденный воздух в емкость. Твердотельный датчик влажности не покрывается изморозью, практически не требует обслуживания и в то же время дает высокую точность измерений.

Стандартные опции камер MicroClimate:

• кронштейны для полок;
• кабельный порт 50 мм с заглушкой (MCB-1.2);
• кабельный порт 75 мм с заглушкой (MC-3);
• регулируемые опоры (MC-3);
• фильтр деминерализации для систем обеспечения влажности,
• твердотельный датчик влажности¹;
• контроллер с сенсорным дисплеем;
• управление и мониторинг по сети Ethernet;
• интерфейс для подключения к компьютеру;
• вентили для обслуживания системы охлаждения;
• защита охладителя от воздействия высоких температур;
• система охлаждения, не разрушающая озоновый слой.

Опционально устанавливаемое оборудование позволяет без существенных затрат улучшить эффективность и адаптировать испытательную камеру под конкретные цели заказчика. К такому оборудованию относятся:

• полки;
• кабельные порты различной формы;
• дополнительная тележка с роликами (MCB);
• смотровое окно и внутреннее освещение камеры;
• система дополнительного охлаждения жидким азотом;
• система рециркуляции воды;
• продувка-прочистка сухим воздухом (MC-3);
• интерфейс IEEE-488;
• самописец;
• цифровой дисплей для отображения температурного предела и предупреждений;
• контроллер Watlow F4;
• пакет программного обеспечения на основе ОС Windows для управления и мониторинга до 31 камеры.

Физические характеристики камер MicroClimate приведены в таблице 1. Для камер с системой создания влажности необходимо добавить к ширине рабочей камеры 150 мм. Применение некоторых дополнительных опций может привести к увеличению размеров камеры.

Следом в модельном ряду идут камеры большего размера — Z-Plus (рис. 2): их объем составляет от 230 до 1810 л.

Рис. 2. Камера ZP-8

Управление этими камерами осуществляется с помощью контроллера EZT-570i, который также снабжен сенсорным дисплеем с диагональю 7″ или 10″. Гибкие конфигурации в сочетании с полным набором функций облегчают программирование и экономят время при создании профилей испытаний. Контроллер с интуитивно понятным интерфейсом (рис. 3) имеет встроенные средства защиты данных и обеспечения безопасности камеры и испытываемого изделия.

Рис. 3. Интерфейс контроллера EZT-570i

К преимуществам камеры Z-Plus можно отнести:

• Подключение по сети Ethernet для удаленного мониторинга и управления несколькими испытательными камерами. Подключение с помощью проводного, беспроводного соединения, локальной сети или сети Интернет обеспечивает доступ с помощью ПК или портативного устройства всегда и везде.
• При возникновении ошибок в испытательной камере система уведомлений о неисправностях отправляет сообщения по электронной почте и/или текстовые сообщения SMS на телефон, что позволяет сохранить результаты удавшихся испытательных тестов и сокращает простои.
• Встроенный e-mail клиент отсылает данные непосредственно с устройства управления.
• Осуществляется сохранение данных в файлы с заданными именами, запись номеров партий, действий оператора и цифровых подписей.
• Автоматическое резервное копирование файлов данных через Ethernet обеспечивает безопасность данных.
• Простое копирование профилей и файлов сообщений об ошибках, файлов протоколов аудита и файлов данных на USB-накопитель в формате .csv и импортирование профилей в другие камеры экономят ценное время, затрачиваемое на ввод данных профиля.
• Доступ к файлам данных осуществляется непосредственно с устройства управления или с ПК.
• Сохраняются графики температурных профилей за прошедшие периоды и в реальном времени. Печать графиков на принтере.
• Окно состояния профиля предоставляет подробную информацию с указанием даты и времени остановки.
• Автоматический запуск профиля позволяет запускать профиль в указанную дату и время.
• Меню помощи обеспечивает текстовую и голосовую поддержку на нескольких языках.
• Технология Adapt-a-tune позволяет достичь исключительной производительности и стабильности управления средой внутри камеры.
• Функция управления изделием ускоряет термоциклирование испытываемого изделия.
• Установка верхнего и нижнего предельных значений дает возможность защитить изделие.
• Есть возможность выбора опций восстановления при сбое электропитания.
• Настройки оповещений полностью конфигурируются.
• Система безопасности позволяет ввести в систему до 30 пользователей с тремя различными уровнями доступа.

Технические характеристики камер Z-Plus представлены в таблице 2.

Рассказывая о технических новинках компании CSZ, нельзя не отметить систему охлаждения Tundra, которая обеспечивает повышенную производительность и способна сэкономить до 54% эксплуатационных расходов.

Tundra — это запатентованная холодильная система с одним компрессором, которая может быть установлена в любую камеру CSZ мощностью от 2 до 15 л. с. (лошадиных сил). Это решение используется для испытаний продуктов при температуре более -45 °C. Tundra — проверенная и надежная система, которая производится более 10 лет. Ей уже оснащены не менее 600 камер.

Оценим затраты на электричество. Tundra с компрессором 3,5 л. с. потребляет 4100 Вт во время полной загрузки и 2500 Вт во время цикла. Обычная каскадная система потребляет 6900 Вт во время полной загрузки и 3700 Вт во время цикла (только компрессоры).

Можно сравнить и стандартную температуру охлаждения для разных устройств климатических камер:

• традиционная система с одним контуром: -34 °C;
• каскадная система: -73 °C;
• Tundra: -45 °C;
• Tundra 2: -54 °C.

К числу несомненных преимуществ системы Tundra относится и тот факт, что она содержит меньшее количество компонентов (рис. 4), а спиральный компрессор имеет всего четыре подвижные части (в то время как поршневой — 16). Это означает большую надежность, меньшую стоимость обслуживания и легкость обслуживания.

Рис. 4. Комплектация систем охлаждения: а) Tundra; б) каскадная система

Модификацию системы — Tundra 2 — также можно использовать в любой камере CSZ мощностью с 12 до 30 л. с. Tundra 2 является оптимальной системой для проведения испытаний с температурой до -54 °C.

Камеры с системой Tundra 2 стоят приблизительно на 25-30% меньше, чем эквивалентная каскадная система. Расход энергии у нее на 30-40% ниже в сравнении с эквивалентной каскадной системой.

Систему Tundra 2 устанавливают только с контуром водяного охлаждения.

После первых контактов с потенциальными заказчиками мы попробовали систематизировать «мифы» и факты о холодильной системе Tundra.

1. Миф. Компрессор может нагреваться до высокой температуры, что приведет к его повреждению.
   Факт. Температура контролируется и поддерживается на уровне около +129 °C, в то время как производитель компрессора (Copeland) гарантирует надежную работу и при +140 °C.
2. Миф. Компрессор не спроектирован для хладагента R-410A.
   Факт. Это верно, компрессор спроектирован для хладагента R-404A. Тем не менее, во время фазы разработки были проведены испытания компрессоров двух различных размеров. После тестов механизмы разобрали, но излишний износ обнаружен не был.
3. Миф. Гарантия Copeland не покрывает использование компрессоров в данных условиях.
   Факт. После доработок компрессоров компания Copeland одобрила их использование компанией CSZ в системах Tundra, что включено в стандартные условия гарантии.
4. Миф. Система работает при высоком давлении, что приводит к повреждению компрессора и других компонентов.
   Факт. Спроектированные/запатентованные пределы используются в системе Tundra только внутри помещений с воздушным и водяным охлаждением. В соответствии с этим давление будет в пределах нормы для обычных систем R-404A.
5. Миф. Для достижения температуры -40 или -45 °C компрессор работает в нежелательных условиях.
   Факт. Эта система спроектирована для работы с нормальным давлением для R-404A. Для работы с температурами, описанными выше, в системе используется такое же давление, как и в системе R-404A, работающей при температуре -34 и -40 °C соответственно.
6. Миф. Компрессор будет быстрее изнашиваться при работе в экстремальных условиях и в конце концов не сможет достичь -40 или -45 °C.
   Факт. Нет доказательств, что это может случиться. По факту у компании CSZ есть много примеров от клиентов, когда старые машины до сих пор работают при температуре -40 °C без каких-либо технических сложностей.
7. Миф. Это непроверенная технология, и не так много машин находится в работе.
   Факт. Компания CSZ продала более 450 систем в разнообразных типах камер за семь лет существования на рынке системы Tundra.
8. Миф. Экономия энергии минимальна по сравнению с каскадной системой охлаждения.
   Факт. Использование системы Tundra может сократить потребление энергии более чем на 54%.

Заключение

А теперь просто перечислим основные преимущества использования систем Tundra:

• Эксплуатационные расходы снижаются по сравнению с камерой с каскадной системой охлаждения, так как применяется только один компрессор для реализации таких низких значений температуры, как -45 и -50 °C. Это может обеспечить существенное сокращение затрат.
• Традиционные одноступенчатые системы могут надежно испытывать изделия при температуре до -34 °C.
• Запатентованные системы Tundra и новые системы Tundra 2 могут эффективно испытывать изделия при температуре до -45 и -50 °C.
• Увеличенная производительность: система обеспечивает еще большую производительность с ускоренным изменением температуры.
• Высокая надежность: используется проверенная конструкция системы охлаждения с одним компрессором, обладающим меньшим количеством деталей по сравнению с каскадной системой, что вносит свой вклад в надежность системы Tundra. На компрессоры камер с системой Tundra компания CSZ дает трехлетнюю гарантию на детали и работы.
• Меньшие затраты на техническое обслуживание: при меньшем количестве деталей расходы на обслуживание будут ниже. 

¹ Только для камер с системой создания влажности.