一種鹽霧箱鹽溶液的補充和遠程監控保護裝置的研制＊

杜宇翔

（廈門市產品質量監督檢驗院，福建 廈門 361000）

在復雜的大氣環境中，造成物品腐蝕現象的因素有很多，如溫度與濕度的變化，海洋地區及鹽堿地區的氯化物，還有隨著現代工業的發展，大量的二氧化硫、氮氧化合物等工業廢氣的排放等因素對產品造成的鹽霧腐蝕現象更加復雜。鹽霧試驗是通過試驗箱對大氣環境的模擬，在一定的容積空間中，大大提高氯化物的濃度，來加速試驗產品的腐蝕老化狀態。如在天然暴露環境下對某產品樣品進行試驗，待其腐蝕可能要1年，而在人工模擬鹽霧環境條件下試驗，只要24 h，即可得到相似的結果。但人工加速模擬試驗仍然與天然環境不同，不能完全代替[1]。

雖然鹽霧試驗已經極大地加速了腐蝕的速度，但是相對于其他環境試驗來說，鹽霧試驗還是一個長時間的試驗項目。如國家標準GB/T 2423.17—2008、GB/T 10125—2012規定的試驗時間一般有7 d，28 d，甚至是長達幾個月的鹽霧試驗，對于這么長的時間的試驗來說，受限于試驗箱的大小，普通試驗設備自帶的鹽水箱容量不足以維持1 d的試驗，必須每天補充鹽水。如果依靠傳統的人工補充鹽水，人力成本將顯著提高，特別是遇到長假期，每天都需要加班，甚至可能由于無人加水而導致試驗中斷。另一個方面，由于鹽霧試驗溫度控制是恒定的，長期的鹽霧試驗有極可能造成鹽霧箱的溫度探頭及溫度控制設備的失效，造成試驗時溫度的失控，這樣的故障情況如果發生，輕則造成試驗的失敗、時間的浪費、物料的損失，重則會造成試驗樣品的損壞，甚至是試驗設備的損壞、試驗場所場地的損壞。

1 設備的研究

通過研究針對不同的鹽霧試驗情況，利用物理學原理，設計研制一套能夠依據試驗實際需要而任意無限擴展鹽水補水箱（桶）的自動補充裝置，實現無限量補充鹽水，徹底解決人工補水的問題，并且該裝置具有獨立的滿水保護功能，避免過量補水導致溢水而腐蝕設備。該裝置可以對試驗箱進行全自動的補水，可以是幾天、幾周，甚至可以實現容量的無限擴展。同時系統可以針對鹽霧試驗箱的溫度，實現遠程通過手機或者電腦進行監控，在試驗箱出現超過溫度設定的范圍時，實現拉閘斷電保護，避免損失。

1.1 無限擴展鹽水補水箱（桶）的自動補充裝置

以尺寸為D850 mm×W1 300 mm×H600 mm的鹽霧箱為例，自帶的鹽水箱為35 L，按照標準要求的1～2 mL/h沉降量計算，每天需要消耗鹽水25 L，設備自帶的鹽水箱容量不足以維持2 d的試驗，必須每天補充鹽水。無限擴展鹽水補水箱（桶）的自動補充裝置（以下簡稱“裝置”）的設計就是為了解決這個問題。整體裝置由雙球高低液位開關、浮球液位開關、靜音吸水泵、中間繼電器和若干個補充鹽水桶組成。

如圖1所示，裝置的工作原理為：試驗設備需要補充鹽水時，雙球高低液位開關在低水位觸發控制繼電器導通，實現吸水泵通電吸水，對多個擴展的鹽水箱進行吸水補充。當鹽霧箱自帶鹽水箱補充達到相應高度的液位時，雙球高低液位開關在高水位觸發繼電器斷開，關閉吸水泵停止吸水，完成補水動作。同時該裝置還另外設有一個單獨的浮球開關對裝置進行保護，當裝置的雙球高低液位開關因為腐蝕或者其他原因故障失效時，繼電器無法將吸水泵關閉，這時試驗設備鹽水箱的液面將會超過保護的浮球開關，浮球開關將控制繼電器開關對水泵進行斷電，停止吸水，從而起到保護裝置的作用，避免溢水發生。

圖1 無限擴展鹽水補水箱（桶）的自動補充裝置

1.2 遠程監控保護裝置

在常見的鹽霧國家標準中，如GB/T 10125—2012《人造氣氛腐蝕試驗 鹽霧試驗》[2]、GB/T 2423.17—2008《電工電子產品環境試驗 第2部分：試驗方法 試驗Ka：鹽霧》[3]中規定，中性鹽霧試驗或者是酸性鹽霧試驗一般都應該在規定的溫度下進行，比如35℃、50℃。準備試驗時，當鹽霧箱參數設定完成后，加熱功能啟動，在試驗箱內溫度接近于設定溫度時，控制進入恒溫狀態。同時在等到飽和桶的溫度也到達設定溫度時，鹽霧箱開始噴霧進行試驗。鹽霧箱設定及操作流程如圖2所示。

圖2 鹽霧箱設定及操作流程

由于鹽霧試驗條件腐蝕性強，試驗環境高溫高濕，較為惡劣，在這樣的環境下可能發生設備自身的故障，比如控溫部分的傳感器失靈，控溫的繼電器故障，導致溫度的監測控制失效和超溫保護功能故障的情況，如圖3所示。這樣有可能造成試驗箱和飽和桶內部溫度過高，直接造成試驗樣品的損壞，試驗失敗，也有可能使得試驗箱持續加熱，導致試驗箱設備電氣控制過熱短路甚至造成火災等情況。

圖3 溫度監測控制失效

遠程監控保護裝置如圖4所示，是通過在鹽霧試驗箱內單獨加裝一組溫度傳感器，當試驗開始后，試驗箱內溫度超過設置值（設置值一般設定為試驗溫度±10℃）時，數顯溫控儀將輸出驅動電壓使得繼電器導通，這時分勵斷路器脫扣，鹽霧試驗箱的總電源關閉，試驗暫停，實現鹽霧箱的獨立超溫保護，有效保護試驗樣品及試驗設備。同時溫度傳感器數據通過數顯控制器傳輸到遠程實驗室設置系統電腦保存在本地網絡，實現電腦遠程監控。這時通過控制系統電腦上傳試驗數據至手機APP，試驗人員可以實現異地24 h的實時監控。

圖4 遠程監控保護裝置

2 結論

針對在實際試驗中模擬鹽霧試驗箱進行試驗時可能遇到的幾種情況，設計出一種裝置進行解決，具體情況包括：①鹽霧箱缺水。裝置可以及時通過液位開關感知，開啟補水閥進行補水。②液位開關失效。裝置可以通過單浮球開關控制繼電器關閉補水閥，實現防溢水保護。③鹽霧試驗箱環境溫度過高。裝置通過溫度傳感器控制繼電器切斷試驗箱電源停止試驗，試驗人員通過手機APP了解試驗箱溫度超溫。

可無限擴展的鹽霧箱鹽溶液的補充和遠程監控保護裝置可以實現對試驗箱系統和試驗樣品安全的有效保護，延長試驗設備壽命，自動添加鹽溶液，實現聯網集中監控及手機APP遠程監控技術，降低人力成本，提高了工作效率。