国军标_斯特林制冷机通用规范_中相关问题探讨

在以上条件都满足后, 让制冷机在规定的工况下 进行工作, 测试制冷机的各项性能指标及表面温升 , 则 只有当制冷机的各项性能指标满足规定的要求且其表 面温升不高于 15# 或其它规定的温度时, 该制冷机才 是合格的制冷机 , 否则 , 都属于不合格制冷机。 通过以上论述我们可以看到, 当加上上述特定的 散热条件后 , 表面温升其实也就相当于制冷机的一个 考核指标了。经考核合格后的制冷机 , 就不存在如前 所述的争议。 2 . 2 电磁兼容问题 ( 1) 电磁干扰的危害 在电磁环境中, 电磁干扰造成的危害是各种各样 的 , 可能从最简单的令人烦恼的现象直到严重的灾难。 有这样两个例子 , 可以说明电磁干扰的严 重性。 曾经有一个钢铁厂, 由于起吊溶融钢水包的天车的控 制电路受到电磁干扰 , 以致使一包钢水被完全失控地 倾倒在车间的地面上, 并造成了人员伤亡。另一个例 子是, 一个带有由生物电控制假肢的残疾人, 驾驶一辆 摩托车 , 途经高压送电线下方, 由于假肢控制电路受到 干扰而使摩托车失控 , 导致了不应发生的事故。 由上可见 , 电磁环境的恶化, 会导 致多方面的后 果。开展电磁兼容研究, 加强电磁兼容管理, 降低电磁 骚扰, 避免电磁干扰, 是当务之急。 ( 2) 解决斯特林制冷机电磁兼容问题的重要性 在 2003 年发布的 GJB5029 中, 斯特林制冷机是依 据美军标及其他国外标准的模式, 以不含驱动电源的 形式出现的, 所以电磁兼容问题 没有在标准中规 定。 但在最近几年的应用中 , 用户及制造方都迫切地感受 到 , 电磁兼容问题在红外成像等 系统中的影响很 大。 而国内制冷机供货时 , 都是配驱动电源的, 所以, 将电 磁兼容的考核与制冷机剥离开来, 对制冷机的研制、 生 产和使用都造成了很大的障碍, 规定电磁兼容指标已 是一个迫在眉睫的问题。
限定。用户认为 : ! 在充分满足散热条件 ∀这点上, 其操 作性较差, 不可度量, 因而也就没有评判的标准。假设 已充分满足了散热条件, 但表面温度仍高于环境温度 15# , 这是否说明制冷机本身的性能存在问题? 这种顾 虑不无道理, 所以, 研制方和用户常常在协议或详细规 范中就散热条件问题又重新加以规定, 增加了不必要的 麻烦 , 同时也缺乏科学、 统一的依据。 当时 , 标准中规定这一条的目的主要是为了保证制 冷机的基本工作条件, 从而达到在该条件下的性能指 标, 因为性能指标和工作条件是紧密相连的 , 斯特林制 冷机是效率很高的制冷产品 , 散热条件对其性能指标来 说至关重要。美军标在这一点上也是这样规定的。 ( 2) 解决方法 针对这个问题, 我们认为 , 在标准中 , 可对 ! 充分 满足散热条件 ∀这一点进一步量化, 如在规定它的 ! 工 作温度、 湿 度、 气压 条件 ∀这 些基本 的工作 环境条 件 下 , 再针对斯特林制冷机工作时对散热要求较苟刻的 具体特点, 确定合理的散热条件 , 如 : 可针对不同型号 的制冷机, 规定在不小于 0 . 2 米的范围内, 用不超过某 一功率的风扇, 对全功率制冷的制冷机散热。 风扇的功率大小 , 可按下述对应关系进行规定 : 制 冷机制冷功 率: 500mW; 1000mW; 1500mW ∃ ∃, 对 应 的风扇 功率: 15 W; 25 W; 35W ∃∃, 风扇的尺寸大 小,
收稿日期 : 2007- 05- 24
作者简介 : 徐友平 ( 1969- ), 男 , 工程师 , 主要从事标准化与质量管理工作。
% 350% 在必要时, 也可进行规定。
其
它
Others
第 4期
根据多年来电磁兼容技术与工业的发展, 对于解 决电磁兼容与产品的开发、 生产过程之间的关系, 在国 际上得到了如图 1 所示的示意图。 该图横轴为产品生产过程的各个阶段 ; 纵轴为对 该产品解决电磁兼容问题所需的费用 , 即所需的人力、 物力。由该图可见, 如果在产品开发阶段解决电磁兼 容问题所需费用为 1 ; 那么 , 到型号研制阶段, 可能需 要 10 ; 到批量生产阶段时再解决需要的费用可能达到 100 ; 因为这时模具及工艺流程都需要改变 ; 而如果批 量生产时尚未发现或尚未能解决电磁兼容问题, 到现 场安装调试阶段再解决, 费用将可能高达千倍。由此 可见, 对于一个产品或一个系统 , 尽早解决电磁兼容问 题是十分必要的。 2 . 3 可靠性指标考核问题 ( 1) 存在的问题 在 GJB5029 的 4 . 7 . 4条可靠性的 ! 合格判据 ∀中, 对制冷机 MTTF 的考核是 : 所有在试制冷机运行时间 的平均值不应小于制冷机的 MTT F值 , 其中, 单台制冷 机运行时间应不少于所有在试制冷机平均运行时间的 1 /2 , 且应不大于所有在试制冷机平均运行时间的 1 . 25 倍。这种考核方法的制定, 一方面是参照当时的美 军标, 另一方面, 也是因为当时国内制冷机的可靠性水 平一般只在 2000 小时左右 , 所以 , 这种考核方法的可 操作性较强 , 并且可信度也较高。而现在 , 斯特林制冷 机的可靠性水平有的已提高到 8000至 10000 小时, 甚 至更高。这样, 按上面的方法, 一个可靠性试验要花费 一年左右的时间 , 如果一次不能成功, 再做一次, 耗时 就是两年左右。那将耗费大量的人力物力 , 同时, 也延 缓了产品的研制进度和使用时间, 因此, 在正常使用应 力条件下进行寿命试验 , 已不能适应斯特林制冷机生 产技术发展的要求。在新形势下, 无论是研制方还是 用户, 都迫切地感受到 , 要有一种耗时较短的考核方法 来取代或补充现行国军标中的考核方法。如可用加大 试验应力, 且在不改变失效机理的情况下 , 加速寿命过 程 , 从而达到缩短试验时间 , 提高研制效率的目的。 ( 2) 加速寿命试验方法的探讨 加速试验的依据是, 因构成产品的材料、 工艺的物 理、 化学反应而使其性能发生变化, 并直接或间接地导 致产品参数劣化乃至失效。根据经典的反应动力学理 论 , 可能引起产品内部结构发生变 化的诸因素 , 如氧 化、 扩散、 沉淀或相变、 电迁移、 腐蚀、 机械疲劳、 裂纹等 物理、 化学反应, 一般可借助于热、 电、 机械等外界或内 部应力使之加速。因此 , 通过考察不同应力条件下的 产品的性能参数变化及其过程 , 可获得用以评估、 预测
D iscu ssion on the relevant issues about the national m ilitary standard < general specification for stirling cryocooler >
X u Y oup ing , L i X iaoba i ( Ch ina E lectron ics T echno logy G roup Corporation N o . 16 R esearch Institute , H efe i 230043, Ch ina) Abstrac t : R elevant issues in the genera l specification fo r S tir ling cryocooler w as descr ibed. The autho r presents suggestions on how to deal w ith the proble m s o f wo rk ing env ironm ent , e lectromagnetic compatib ility and re liability de m onstration in the specification . K eyword s : C rycoo le r , Specifica tion , Issue d iscussion
2 存在问题的分析
2 . 1 工作环境问题 ( 1) 存在的问题 在 GJB5029的 3 . 有规定, 在充分满足散热条件, 保证压缩单元表面 和膨胀单元热端表面温度不高于环境温度 15# 时, 制冷 机应满足下列性能要求 ∀。但在供货过程中, 用户和制 造方对此规定意见有分歧, 主要是针对: ! 在充分满足散
低温与超导 第 35 卷 第 4 期
其 它 O thers
Cryo . & Supercond . Vo. l 35 N o . 4
国军标 斯特林制冷机通用规范 中相关问题探讨
徐友平, 李笑柏
( 中国电子科技集团公司第十六研究所 , 合肥 230043) 摘要 : 陈述了现行 斯特林制冷机通用规范 中存在的一 些问题 , 并对解决 规范中 工作环 境、 电 磁兼容 及可靠 性考核 等问 题提出了建议。 关键词 : 制冷机 ; 规范 ; 问题探讨
法, 选择适宜的加速应力, 采取加速试验的方法 , 用较短 的时间, 来确定或验证制冷机的可靠性水平。
3 结语
标准本身是信息资源的一种, 是生产力要素之一。 当标准与适当的生产力要素结合时可以产生新的生产 力 , 从而促进科研、 生产的发展。反之 , 当标准制定得 失 ! 度 ∀或多年不修订 , 不适应生产力的发展情 况时, 就会对科研、 生产的发展起阻碍作用。 以上提到的问题是斯特林制冷机在工程应用中所 暴露出来的 , 也是制造方和用户迫切要求解决的。解 决好了上述问题 , 不仅对国内生产的还是国外进口的 制冷机都有一个统一的判定标准。同时 , 也会对我国 国内制冷机的研制、 生产水平及广泛应用起到极大的 推动作用, 因此, 能尽快在国军标 斯特林制冷机通用 规范 或其它文件中解决好上述问题是非常必要的。 参考文献
热条件 ∀及表面温度 ! 不高于环境温度 15# 时 ∀这样的
1 引言
国家 军 用 标 准 斯 特 林 制 冷 机 通 用 规 范 ( G JB5029)自 2003年发布实施以来, 极大地促进了各研 制单位的研制和生产水平, 为斯特林制冷机产品质量的 提高及在各领域广泛应用起到了积极的促进作用。同 时, 在指导应用、 规范生产和为该产品的系列化等方面 作出了贡献, 为各领域在考核制冷机方面统一了基准。 然而, 这几年 , 随着斯特林制冷机制造水平的不断 提高和广泛应用 , 用户和研制方发现, GJB5029 在工作 环境、 电磁兼容、 可靠性考核等方面还存在一些不足和 需完善的问题。以下作者就 这几个问题提出 一些建 议 , 供大家参考。