在環境可靠性測試領域，高低溫交變試驗箱作為模擬極端氣候條件的核心設備，其運行穩定性直接關系到試驗數據的準確性與可重復性。部分用戶在設備運行過程中觀察到低溫工作室內出現異常的結冰現象，此問題不僅干擾正常溫濕度控制流程，更可能導致制冷系統效率下降、試驗樣品損壞等嚴重后果。
 

一、結冰現象的技術表征與危害性評估

高低溫交變試驗箱的結冰問題通常集中在蒸發器表面、制冷管路節流裝置處或箱體內部結構件上。當箱內溫度設定在-20℃以下工況時，若系統內存在游離態水分，便會因低于冰點溫度而凝結成冰晶。隨著制冷循環的持續，冰層逐漸增厚，將直接阻塞制冷劑流通通道，引發壓縮機吸氣壓力異常降低、制冷量衰減、能耗上升等系列連鎖反應。更為關鍵的是，冰堵現象會造成溫度波動度超標，使得試驗條件偏離預設標準，最終影響產品環境適應性評估的有效性。
 

二、制冷系統冰堵的五大關鍵誘因

（一）干燥過濾器功能退化失效

干燥過濾器作為制冷回路中唯一的水分吸附部件，其內部填充的分子篩或硅膠干燥劑在正常工況下可維持系統干燥度在20ppm以下。然而，隨著設備運行時間累積，干燥劑會因吸附飽和而逐漸喪失吸水能力。特別是在連續高負荷運行或頻繁啟停工況下，干燥劑的活化再生周期不足，導致其永久性失效。此時，管路中殘余的水蒸氣無法被有效捕獲，在流經膨脹閥或毛細管等節流元件時，因壓力驟降與低溫作用迅速凝結成冰，形成典型的冰堵故障。
 

（二）工藝管路開啟后的密封缺失

設備制造、維修或移機過程中，制冷系統的工藝管在開啟后若未及時采用專用夾具封閉或未實施真空釬焊修復，將導致系統長期暴露于大氣環境。即便是在間歇性停機期間，外界潮濕空氣也會通過管口縫隙發生擴散滲透。當設備再次啟動運行時，壓縮機產生的負壓效應會將管口外富含水分的空氣主動吸入系統內部。此外，對于未經過專業干燥處理的備用壓縮機，若直接更換至已暴露的制冷回路中，其內部吸附的濕空氣將直接污染整個系統，顯著增加冰堵風險。
 

（三）檢漏工序中的水分壓縮注入

在制冷系統氣密性檢測工序中，部分操作人員采用壓縮空氣進行加壓測試。此過程中，環境空氣中的水蒸氣被壓縮機壓縮至0.8-1.5MPa壓力狀態，根據道爾頓分壓定律，此時水蒸氣分壓同步升高，極易在管路內壁冷凝成液態水。若后續未進行充分的真空干燥處理（通常要求真空度≤50Pa，持續抽真空時間≥2小時），這些殘留水分將被封存在系統內部，成為低溫工況下冰堵的直接誘因。
 

（四）制冷劑充注品質管控疏漏

制冷劑的化學純度與含水率是嚴格的技術指標。根據GB/T 7778-2017標準，R404A、R23等常用制冷劑的含水量應低于10ppm。若采購渠道不規范或儲存容器密封不良，制冷劑可能吸收大氣中水分而導致含水率超標。當此類不合格制冷劑被直接充入系統后，過量水分在低溫回路中析出結冰，不僅堵塞管路，更可能引發壓縮機潤滑油乳化、電機絕緣性能下降等次生故障。
 

（五）蒸發器本體結構破損滲漏

制冷蒸發器在長期交變應力作用下，可能發生翅片與管路連接處的微裂紋或腐蝕穿孔。當設備處于停機狀態時，外界濕熱空氣會經由破損點逆向擴散至蒸發器內部。開機瞬間，蒸發器內部產生的負壓效應（可達0.05-0.1MPa的真空度）會加速水分吸入過程。這些被帶入系統的水分隨制冷劑循環至低溫端，最終導致冰堵。此類故障往往伴隨制冷劑緩慢泄漏，需通過氦質譜檢漏儀方可精準定位。
 

三、冰堵故障的應急處置與長期預防策略

（一）故障診斷與緊急處置流程

一旦發現蒸發器結霜異常增厚、壓縮機吸氣壓力持續走低或溫度曲線出現不規則波動，應立即停機檢查。首要步驟是斷開制冷回路，采用電子冷媒檢漏儀與超聲波檢漏儀協同檢測，排除制冷劑泄漏可能。確認冰堵后，需更換全新干燥過濾器（建議選用3A分子篩，吸水率≥20%），并對系統進行至少4小時的深度真空干燥處理。在重新充注制冷劑前，應使用庫侖法微量水分測定儀檢測制冷劑含水率，確保其符合技術規范。
 

（二）預防性維護技術規范

定期更換干燥過濾器：建議每2000運行小時或每年度保養周期強制更換，高濕度地區應縮短至1500小時。

工藝管密封標準化：任何管路開啟操作后，必須在30分鐘內采用專用封帽配合密封膠進行臨時封閉，72小時內完成永久性焊接密封。

檢漏工序優化：推廣使用氮氣保壓檢漏（壓力1.2MPa，保壓24小時），徹底杜絕壓縮空氣引入水分的風險。

制冷劑品質管控：建立供應商準入制度，每批次制冷劑需提供第三方水分檢測報告，入庫后采用電子標簽管理，先進先出，避免長期儲存吸濕。

蒸發器完整性監測：每半年使用內窺鏡對蒸發器管路進行可視化檢查，重點觀察彎頭、焊接接頭等應力集中區域。
 

（三）操作人員的技能培訓體系

設備使用單位應建立完善的操作維護規程培訓機制，確保一線技術人員理解制冷系統水分控制的重要性。培訓內容應涵蓋：真空度與水分沸點的關系、干燥過濾器吸附曲線解讀、制冷劑充注標準化流程等理論知識，以及檢漏儀使用、真空泵操作、過濾器更換等實操技能。通過理論與實踐的有機結合，提升故障預判能力與處置效率。
 

四、專業技術支持與售后服務保障

冰堵故障的預防與處理本質上是系統性工程，涉及設備設計、制造、使用、維護全流程。若在實施上述措施后仍出現反復結冰現象，可能指向更深層次的系統性問題，如制冷系統設計缺陷、保溫材料性能退化或控制系統PID參數失配等。此時，需要設備制造商提供專業的系統級診斷服務。
 

作為環境試驗設備領域的專業制造商，我司建立了完善的技術支持體系。用戶在日常操作中如遇任何技術疑難，均可致電全國統一服務熱線400-066-2888，獲取即時技術支持。我們的售后工程師團隊不僅提供現場檢修服務，更可根據用戶具體工況，定制個性化的預防性維護計劃，包括干燥過濾器更換周期優化、制冷劑品質監測方案設計、操作人員專項培訓等增值服務，從根本上降低設備故障率，延長設備使用壽命，確保環境試驗數據的準確性與可靠性。