鹽霧試驗箱供氣系統的原理、結構與運行邏輯

 

鹽霧試驗作為材料與涂鍍層耐蝕性評價的加速手段，其結果的可靠性在很大程度上取決于試驗箱能否持續、穩定地提供符合標準要求的氣氛。供氣系統正是實現這一功能的核心分系統之一。以工程化視角，系統梳理該分系統的工作原理、關鍵部件、材料選型及控制邏輯，為設備選型、日常維護與故障溯源提供技術參考。
 

二、系統定位與總體任務

在鹽霧試驗箱的若干子系統中，供氣系統承擔以下四項基本任務：

連續供給經壓縮的新鮮空氣，保證箱內氧含量與壓力恒定；

將壓縮空氣處理至“三定”狀態——定溫、定濕、定凈度，避免油污、固態顆粒及液態水進入噴霧區；

根據試驗方法（中性鹽霧NSS、乙酸鹽霧AASS或銅加速CASS）實時調整噴霧壓力，以維持沉降率與鹽霧分布均勻性；

在設備啟停及異常工況下，具備快速卸壓與聯鎖保護功能，保障人機安全。
 

三、氣源獲取與初級輸送

3.1 空氣壓縮機

系統首選無油渦旋或活塞式壓縮機，額定排氣壓力0.7–0.8 MPa，排氣量依據箱容積與噴嘴數量匹配，通常按0.1 m³·min?¹·m?³箱容積進行初算。壓縮機出口配置高壓電磁閥與止回閥，防止停機時高壓回流造成機頭反轉。

3.2 高壓輸送管路

自壓縮機至貯氣罐之間采用耐壓≥1.5倍最高工作壓力的PP-H（均聚聚丙烯）高壓管，其優勢在于：

• 耐酸堿腐蝕，可抵御壓縮機潤滑油中酸性添加劑的侵蝕；

• 內壁光滑，摩擦系數低，減少壓降；

• 自身絕緣，避免形成電偶腐蝕。

管路每500 mm設置不銹鋼單耳卡箍，并以吊架固定，消除運行振動導致的疲勞裂紋。
 

四、貯氣罐與穩壓策略

貯氣罐按GB/T 150.1～150.4設計，容積取壓縮機排量的6–8倍，既削弱脈沖氣流，又提供3–5 min的緩沖用氣。罐體底部安裝浮球式自動排水閥，定時排出冷凝水；頂部設安全閥與壓力開關，雙重上限保護。罐后串聯0.9 μm精密過濾器，作為進入后級凈化單元的門檻。
 

五、凈化單元：兩級漸進分離

5.1 一級油水分離器

結構為立式圓形受壓容器，設計壓力1.0 MPa。內部自下而上依次填充：

• 10–20 mm洗凈碎石：起整流與慣性碰撞作用；

• 羊毛氈層：厚度50 mm，捕集≥5 μm液滴；

• 分流器：316L不銹鋼燒結板，孔徑80 μm，使氣流徑向分布；

• 顆粒活性炭：碘值≥850 mg·g?¹，吸附殘余油蒸氣及有機異味；

• 底部中央設排污球閥，可在線手動排放乳濁液。

5.2 二級超精密過濾器

位于飽和器入口前，外殼為鋁制杯體，濾芯玻纖材質，過濾精度0.01 μm，殘油含量≤0.01 mg·m?³，并附帶壓差指示器，當≥0.05 MPa時提示更換。
 

六、熱濕調節單元：飽和器

6.1 結構材料

飽和器選用S31603（022Cr17Ni12Mo2）不銹鋼，全熔透焊接，經射線檢測Ⅲ級合格；設計壓力0.6 MPa，耐壓試驗壓力1.1 MPa，滿足6 kgf·cm?²（≈0.59 MPa）最低要求。

6.2 加熱與溫控

筒體下部均布3組可更換鎧裝電熱管，單組功率1 kW，采用PID＋SSR無觸點調功，控溫精度±1 ℃。主控板依據試驗溫度自動計算飽和器目標值，經驗公式為：

T_s = T_test + (8–12) ℃

其中T_s為飽和器溫度，T_test為箱內設定溫度，補償因管路散熱導致的溫降。

6.3 水質管理

筒內注入電導率≤5 μS·cm?¹的去離子水，水位由不銹鋼浮球閥實時補充，低水位時加熱斷電并報警。頂部設0.1 MPa排氣閥，用于初次注水時排除空氣，防止“氣堵”。
 

七、末端分配與噴霧耦合

飽和器出口經三通接頭分為兩路：

• 一路接0.4級精密壓力表，現場顯示噴霧壓力；

• 另一路經耐腐蝕聚氨酯軟管通往噴霧塔噴嘴，中間串聯穩壓閥與電磁閥，實現0.07–0.17 MPa寬區段可調。

因空氣已接近飽和濕度且溫度與箱內相差≤2 ℃，可防止噴嘴處出現“冷凝—再蒸發”現象，確保鹽霧顆粒粒徑分布穩定。
 

八、控制聯鎖與安全邏輯

壓縮機與飽和器溫度聯鎖：飽和器未升至目標值前，壓縮機禁止加載，避免冷態高濕氣體進入箱內產生“假凝露”。

水位與加熱聯鎖：水位低于1/3筒高，加熱管斷電。

超壓保護：任一環節壓力≥0.55 MPa，主控立即關閉進氣電磁閥并聲光報警。

斷電恢復：具備記憶功能，來電后按原步驟順序啟動，防止瞬間高壓沖擊。
 

九、維護與常見故障

• 每周檢查一級分離器底部排污，若排出乳白液體>20 mL，應提前更換活性炭；

• 每月校準飽和器溫度傳感器，誤差>±1 ℃需更換Pt100元件；

• 沉降率偏低且壓力穩定時，優先檢查二級濾芯壓差，>0.07 MPa立即更換；

• 噴嘴口出現白色結晶，多為飽和器溫度設定過低或水質電導率升高，應重新計算溫升裕量并換水。

 

鹽霧試驗箱的供氣系統看似僅“輸送空氣”，實則涵蓋壓縮、緩沖、凈化、熱濕調節與精密分配等多個環節，其運行品質直接決定鹽霧環境的重現性與可比性。通過標準化設計、關鍵件冗余配置及精細化維護，可顯著提升設備MTBF（平均無故障時間），為材料耐蝕性評價提供可靠、可控的試驗條件。后續文章將繼續剖析噴霧系統、收集裝置與智能控制策略，敬請關注。