高低温试验箱安全运行技术规范 - （适用于科研、计量、制造及第三方检测实验

 

高低温试验箱通过极端温度循环，可在数小时内浓缩再现产品全寿命周期可能遭遇的气候应力。其温度变化速率可达 15 ℃/min，极限范围 ‑80 ℃～+200 ℃，湿热交变时相对湿度逼近 98 %RH。此类“加速应力”在提升筛选效率的同时，也使设备自身成为潜在危险源。依据 GB/T 5170、IEC 61010-2-012、ISO 13732-1 等标准，对试验箱全生命周期内的电气、机械、热力学及化学风险进行系统梳理，给出可量化的安全控制指标与操作程序，供实验室编制《安全作业指导书》时引用。


 

二、危险源识别与风险矩阵

电气危险：漏电、电弧、相间短路、PE 线中断。

热危险：暴露表面＞60 ℃、低温金属＜‑40 ℃、热瞬态喷出气流。

机械危险：风机叶轮 2 800 r/min、压缩机启停冲击、抽屉式样品架意外滑出。

化学危险：R404A、R23、硅氧烷、乙二醇载冷剂泄漏；样品燃烧产生 HF、CO。

压力危险：制冷系统高压侧 3.2 MPa、湿热试验 0.25 MPa 饱和蒸汽。

生物危险：霉菌试验产生孢子气溶胶。

采用 GB/T 24353 风险矩阵评估，上述危险发生概率 3～4 级，严重度 C～D 级，属“不可接受”区域，必须通过本质安全设计与管理控制将其降至 1-A 级。
 

三、本质安全设计要求

接地系统

‑ 试验箱须设独立 PE 端子，铜排截面积 ≥ 4 mm²，接地电阻 ≤ 0.1 Ω。

‑ 采用 TN-S 系统，禁止与水管、气源管等作“替代接地”。

‑ 安装 30 mA A 型剩余电流保护器，动作时间 ≤ 30 ms。

绝缘与耐压

‑ 强电回路对地绝缘电阻 ≥ 20 MΩ（500 V DC）。

‑ 整机 1 500 V AC 耐压 1 min，漏电流 ≤ 5 mA。

温度表面限值

‑ 可接触外表面温升 ≤ 30 K（GB 4793.1）。

‑ 低温区采用双层不锈钢+PIR 隔热层，外表面防结露露点裕量 ≥ 5 ℃。

机械防护

‑ 风机蜗壳加设 1 mm 不锈钢丝网，网格 ≤ 4 mm，满足 ISO 13857 手指安全要求。

‑ 压缩机、泵体设减振垫，共振频率偏移 ≥ 25 %。

制冷回路安全

‑ 高压侧配置 CE 认证压力释压阀，起跳压力 3.8 MPa，流量系数 Kg ≥ 0.85。

‑ 管路焊接 100 % 氦质谱检漏，泄漏率 ≤ 1 × 10⁻⁹ Pa·m³/s。

火灾与爆炸抑制

‑ 试验区使用 304L 不锈钢，耐 650 ℃ 明火 30 min。

‑ 内置 1301 洁净气体灭火瓶（0.3 kg），释放时间 ≤ 10 s，联锁切断风机与加热。
 

四、现场安装与验收

场地要求

‑ 水平度 ≤ 1 mm/m，基础承载 ≥ 500 kg/m²。

‑ 四周留 ≥ 0.8 m 维护通道，顶部距天花板 ≥ 1.2 m，确保制冷剂泄漏时自然扩散。

电源质量

‑ 电压允许偏差 ±5 %，频率 50 Hz ±0.2 Hz；THD-U ≤ 5 %。

‑ 禁止与冲击负荷（大功率电机、变频螺杆机）共用馈线。

验收测试

‑ 接地连续性：任意可触及金属件—主接地点电阻 ≤ 0.05 Ω。

‑ 温度校准：在 ‑40 ℃、0 ℃、+85 ℃ 三点校准，误差 ≤ ±0.3 ℃（I 级）。

‑ 安全联锁：开门 1 s 内切断加热与风机，实测 0.6 s。
 

五、运行阶段安全操作规程

人员资质

‑ 操作员须通过《实验室电气安全》《压力容器操作》双证培训，每三年复训。

‑ 维修人员须持《制冷作业证》《高处作业证》。

试验前检查

‑ 目视检查门密封条无裂纹，压缩比 ≥ 15 %。

‑ 用红外测温枪扫描接线端子，温升 ≤ 25 K。

‑ 检查制冷剂液镜，无气泡、油迹。

样品装载

‑ 发热样品使用独立电源，额定电流 ≤ 试验箱插座额定值 80 %。

‑ 锂离子电池须置于 2 mm 厚铝防爆盒，并接入 0.5 英寸排气波纹管引至烟道。

试验过程监控

‑ 每 30 min 记录一次温湿度、电流、高压、低压；数据偏差超 ±2 % 立即停机。

‑ 夜间运行须启用“远程短信报警”模块，报警响应时间 ≤ 5 min。

紧急停机

‑ 按下急停按钮后，加热、制冷、风机应在 0.5 s 内断电，但照明与记录仪保持。

‑ 事故解除后，须由主管、安全员、维修工三方签字方可复位。
 

六、维护与周期检定

日常维护

‑ 每次试验结束，用 5 % 碳酸氢钠溶液擦拭内胆，防止腐蚀。

‑ 每月清洗冷凝器翅片，压降增加值 ≤ 15 %。

年度大修

‑ 更换干燥过滤器芯、压缩机冷冻油，油色度 ≤ 2 号（ASTM）。

‑ 重新标定温度传感器，漂移 ≤ ±0.1 ℃/年。

计量检定

‑ 依据 JJF 1101-2019，每 12 个月做一次温度均匀度、波动度检定。

‑ 出具 CNAS 认可校准证书，k=2 扩展不确定度 U ≤ 0.2 ℃。
 

七、常见事故案例与纠正措施

案例 1：某研究所因 PE 线松脱，箱体带电 110 V，操作员触电摔倒。

纠正：安装插座回路自动监测仪，实时显示 PE 电阻，<1 Ω 绿灯，>1 Ω 声光报警并切断电源。

案例 2：低温‑70 ℃ 试验中，操作员徒手取样，皮肤瞬间粘附金属托盘，造成Ⅱ度冻伤。

纠正：规定必须佩戴芳纶防冻手套（耐‑160 ℃），并在箱内配置 36 V 安全电压红外照明，减少误操作。

案例 3：高温 150 ℃ 时硅橡胶样品热分解，产生甲醛 8 ppm，超过 TLV-C 5 ppm。

纠正：加装活性炭+HEPA 双级过滤器，排风量 ≥ 50 m³/h，并定期用 PID 检测器校验。
 

八、停用与报废

长期停用

‑ 回收制冷剂至储液罐，系统充氮 0.05 MPa 封存。

‑ 切断主电，张贴“断电停用”标识，每月巡检一次。

报废处置

‑ 依据《消耗臭氧层物质管理条例》由具备资质单位回收制冷剂。

‑ 压缩机、铜管、不锈钢面板分类回收，危险废物（PCB 板、冷冻油）交由 HW08 资质公司处理。

 

高低温试验箱的安全运行是设备固有安全、实验室管理系统与人员行为控制共同作用的结果。只有将标准条款量化为可测量的技术指标，把安全责任分解到每一次接地电阻测试、每一次样品装载、每一次报警响应，才能把“零事故”从口号变为可验证的数据。各实验室应依据本规范编制二级文件，每年至少进行一次管理评审与现场演练，确保设备在全寿命周期内持续符合“风险可接受”准则。