王鵬程 凌晨 蔡曉輝

摘 要 從超低溫冰箱的工作原理入手，分析超低溫冰箱的制冷原理、結(jié)構(gòu)特征，結(jié)合華南農(nóng)業(yè)大學(xué)儀器設(shè)備維修科工作人員對(duì)超低溫冰箱進(jìn)行長(zhǎng)期維護(hù)和維修的研究實(shí)踐，探索總結(jié)一套切實(shí)可行的超低溫冰箱預(yù)防性維護(hù)保養(yǎng)和維修方案，對(duì)設(shè)備的節(jié)能、延長(zhǎng)壽命、降低維護(hù)與維修成本，保證樣品的儲(chǔ)存安全等方面發(fā)揮了重要作用，以期對(duì)促進(jìn)超低溫冰箱的正確使用和維護(hù)與維修提供參考。

關(guān)鍵詞 超低溫冰箱；維護(hù)與維修；儀器設(shè)備；制冷系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TB657.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2018）06-0017-03

Research and Exploration on Use， Maintenance and Repair of Ultra-low Temperature Refrigerator//WANG Pengcheng， LING Chen， CAI Xiaohui

Abstract This paper starts from the working principle of ultra-low temperature refrigerator， and analyzes the structural characteristics of ultra-low temperature refrigerator. A set of practical ultra-low tem-

perature refrigerator preventive maintenance and repair solution was explored and summarized based on long-term maintenance and repair practice of ultra-low temperature refrigerator in Equipment Maintenance Office of South China Agricultural University， which

helps save equipment energy，extend life expectancy，reduce mainte-nance and repair costs，and ensure the safe storage of samples and other aspects.It also provides useful reference for proper utilization and maintenance of ultra-low temperature refrigerator.

Key words ultra-low temperature refrigerator； maintenance and repair； instrument equipment； cooling system

1 引言

超低溫冰箱是20世紀(jì)后期隨著近代科技的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的，用于低溫保存和儲(chǔ)藏的重要設(shè)備[1]。由于其具有獨(dú)特的超低溫保存原理和保存方法，因此是現(xiàn)代生物、臨床、醫(yī)藥和工業(yè)領(lǐng)域不可缺少的重要儀器設(shè)備之一，箱內(nèi)溫度在-40～-86 ℃可調(diào)，廣泛應(yīng)用于醫(yī)院、血站、疾病防控、生物工程、高校及科研院所單位[2]。

隨著超低溫冰箱技術(shù)的逐漸成熟，超低溫冰箱得到普及應(yīng)用。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)目前擁有240多臺(tái)件、價(jià)值1300多萬(wàn)元各類品牌的超低溫冰箱，分布于學(xué)校各學(xué)院教學(xué)、科研實(shí)驗(yàn)室，用于保存和儲(chǔ)藏試劑、樣品、生物細(xì)胞、病毒、細(xì)菌標(biāo)本、生物制品等實(shí)驗(yàn)材料。鑒于其在實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研工作中的重要作用，學(xué)校資產(chǎn)管理處儀器設(shè)備維修科工作人員在長(zhǎng)期的維護(hù)與維修工作實(shí)踐中，摸索總結(jié)了一套切實(shí)可行的超低溫冰箱維護(hù)與維修方案，具有一定的參考價(jià)值。

2 超低溫冰箱的原理分析

超低溫冰箱制冷系統(tǒng)原理 超低溫冰箱制冷系統(tǒng)一般采用復(fù)疊式壓縮機(jī)技術(shù)[3-4]，原理如圖1所示。采用兩個(gè)復(fù)疊式排列的壓縮機(jī)，一級(jí)壓縮機(jī)的蒸發(fā)器與二級(jí)壓縮機(jī)的冷凝器在傳熱上相關(guān)聯(lián)而構(gòu)成中間級(jí)熱交換器，位于冰箱背部壁內(nèi)，二級(jí)壓縮機(jī)冷凝器的冷卻完全依靠中間級(jí)熱交換器來(lái)完成，二級(jí)制冷系統(tǒng)的工作狀況受中間級(jí)熱交換器的影響很大[5]。在制冷劑方面，兩級(jí)制冷系統(tǒng)使用的制冷劑是根據(jù)不同容積、不同制冷溫度等要求而確定的不同沸點(diǎn)的烷烴類按要求混合而成的制冷劑[6]，一級(jí)壓縮機(jī)制冷劑通常為R404a、R507或R12等，二級(jí)壓縮機(jī)制冷劑通常為R508b、R290、R404a、R170等的混合體。常用超低溫冰箱一、二級(jí)制冷系統(tǒng)制冷劑種類和數(shù)量參考如表1所示，一般銘牌標(biāo)識(shí)上會(huì)明確標(biāo)注制冷劑種類和數(shù)量。

接通電源，當(dāng)顯示溫度比設(shè)定溫度高時(shí)，冰箱一級(jí)壓縮機(jī)首先啟動(dòng)，一級(jí)制冷系統(tǒng)開始工作；待熱交換器內(nèi)溫度降至-40 ℃左右時(shí)，二級(jí)壓縮機(jī)開始啟動(dòng)，二級(jí)制冷系統(tǒng)開始工作，超低溫冰箱腔體內(nèi)溫度降低；二級(jí)制冷系統(tǒng)冷凝器放出的熱量全部由中間級(jí)熱交換器中的一級(jí)制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器吸收，一級(jí)冷凝器放出的熱量通過(guò)風(fēng)扇強(qiáng)制風(fēng)冷散熱，當(dāng)冰箱腔體內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定溫度后，溫度傳感器將信號(hào)傳至溫控器，溫控器控制繼電器失電斷開，兩級(jí)制冷系統(tǒng)停止工作；當(dāng)溫度升高后重復(fù)以上過(guò)程，使冰箱內(nèi)溫度始終保持在設(shè)定溫度附近。

超低溫冰箱控制系統(tǒng)原理 超低溫冰箱控制系統(tǒng)主要包括啟動(dòng)運(yùn)行裝置、溫度控制裝置和保護(hù)報(bào)警裝置等。

啟動(dòng)運(yùn)行裝置主要由繼電器、啟動(dòng)運(yùn)行電容等組成。

溫度控制裝置主要根據(jù)超低溫冰箱的溫度設(shè)置要求，對(duì)一、二級(jí)壓縮機(jī)的開、停進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制超低溫冰箱溫度的目的。目前超低溫冰箱的溫度控制裝置主要采用精密微電腦LED數(shù)碼管顯示溫度控制系統(tǒng)。溫度傳感器采用耐低溫的金屬鉑材料制成的熱敏電阻[3]，能夠在面板上對(duì)箱內(nèi)溫度進(jìn)行精準(zhǔn)顯示，通過(guò)溫控器對(duì)冰箱腔體內(nèi)溫度進(jìn)行精確調(diào)控。冰箱腔體內(nèi)溫度變化使溫度傳感器阻值的大小發(fā)生變化，面板上顯示不同溫度的變化。