环境技术
ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY
1999年　第17卷　第5期　Vol.17　No.5　1999



机电产品高原环境曝露试验特殊技术要求及方法的探讨
郑佑胜
摘要： 探讨并阐述了机电产品及材料高原自然环境和高原模拟环境曝露试验原理、 试验方式、 特殊的技术要求和试验方法 。
关键词：　产品; 曝露试验; 高原环境
中图分类号: TB 1　　　文献标识码: A
A probe of special technical requirment and method for the mechano-electric products in exposed test under paleau enriroment
ZHENG YOU-SHENG
(Kunming Electric Apparatus Research lnstitute, 650221)
1　引言
　　高原地区自然环境条件的主要特征是海拔高、气压低、空气密度小、平均气温低、昼夜温差大、紫外线辐射强。高原地区特殊的自然环境条件， 必然对机电产品及材料的性能产生一定影响。
　　我国高原地区分布广阔，海拔高度1000m以上的地区就占国土总面积的58%。随着高原地区经济建设和社会发展的加速推进，对机械电工产品的需求日益增加。为了深入探索高原环境对机电产品及其材料的影响机理、影响规律、影响程度及试验技术，正确评价机电产品及其材料的高原环境适应性及质量可靠性，持续不断地研究、开发适用于高原特殊环境条件的机电新产品、新材料，以适应市场的需要。因此，对机电产品及其材料需进行高原环境曝露试验。为保证这些试验的正确性，可信性，必须就机电产品及其材料高原环境曝露试验的特殊技术要求及方法进行研究、探讨。
2　适用范围
　　机电产品及其材料高原环境曝露试验特殊技术要求及方法适用于《GB/T 14597电工产品不同海拔的 气候环境条件》规定的1km至5km高海拨地区使用的一般用途的机电产品及其材料。它不包括有化学腐蚀介 质和有爆炸危险介质的特殊环境。
3　试验原理
　　机电产品及其材料高原环境曝露试验，就是将产品、零部件、材料或其试样置于高原自然环境或者是 高原模拟环境条件下爆露，使其经受温度、湿度、 低气压、日光(特别是紫外线辐射)及其持续时间等环境因素的综合作用，通过测定其外观及性能的变化来评价产品、材料的高原环境适应性及质量可靠性。
4　试验方式与试验场地
　　机电产品及其材料品种繁多，高原地区应用范围广泛，而且使用场所各不相同。因此，需根据试验目的、 要求来选择试验方式和试验场地。4.1　试验方式
　　机电产品及其材料高原环境曝露试验分为高原自然环境曝露试验和高原模拟环境曝露试验两种 。 
　　高原自然环境曝露试验又分为户外试验和半封闭试验。户外试验是将试样(指产品、零部件或材料试 品,下同) 无任何遮盖地直接曝露于高原自然环境下试验。半封闭试验又分为棚下试验和户内试验两种。一种是将试样置于高原自然环境中有顶棚遮盖的地方试验，免受太阳辐射和雨、雪、冰雹的直接作用，通常称为棚下试验。另一种是将试样置于高原环境下的部分封闭空间中曝露，如百叶箱内或通风对流的室内，则称为户内试验。
　　高原模拟环境曝露试验是将试样置于人工模拟的高原环境条件下进行曝露试验。主要模拟低气压、 高海拨、温度、湿度、风、降水、 太阳辐射或紫外线辐射等高原环境因素，使其与高原自然环境相似。目前， 国内昆明电器科学研究所就有一座工作容积为∮6．0 m×5．6m，大约160m3的超大型高海拔 模拟试验室。可以模拟海拔高度－700m～＋7000m，温度－30℃～＋55℃，相对湿度15%～100%(凝露)范围内， 且诸参数可根据需要任意组合， 任意调节。 还可同时模拟调节风量及降水量。 若再增加太阳灯或紫外光照射灯， 则可较完整地模拟高原环境， 做机电产品及材料的高原模拟环境加速曝露试验。
　　按不同试样或不同的测试项目分类，高原曝露试验还可分为静止试验和动态试验。如运输机械、农 业机械、工程机械产品等， 在考核其防护层和某些裸露零部件时，要做户外静止试验；而考核其整机工作特性、启动性能时，要进行户外动态试验 。
4.2　试验场地
4.2.1　做高原自然环境曝露试验，应选择具有代表性的高原气候类型最严酷地区或近似于实际使用的地区建立曝露试验场。
4.2.2　做高原模拟环境曝露试验，选择能代表所需主要高原环境因素的高原环境模拟试验室。
4.2.3　对于大型机电产品，允许在高原地区的使用现场进行自然环境曝露试验。
5　试验装置和试验条件
5.1　用于高原环境曝露试验放置试样的曝露架，力求使用方便、牢固，以在高原环境下及曝露试验选定期限内不被损坏，不影响试样测试结果为宜。
5.2　曝露架架面与水平面的倾角
　　根据高原环境紫外线辐射强的特点，高原环境曝露试验时，架面与水平面的倾角（即曝露角)采用暴 露场地的地理纬度为宜。若有需要，也可采用45 °或其他角度。
5.3　对于大型 机电产品，可不安装在曝露架上。
6　试验方法与要求
6.1　对试验样品的要求
6.1.1　试验样品必须选择经出厂检验合格而且同类试样其外观及性能一致的产品。
6.1.2　送试样品必须按包装技术条件要求进行包装、加固， 保证试样在高原运输途中不被损坏 。
6.1.3　试样数量
　　a) 产品试样数量,每一种试验方式，每个选定的高原试验点一般应不少于2台；
　　b) 零部件试样数量，每一种试验方式，每个选定的高原试验点，应不少于3 件；
　　c) 材料试样数量， 根据试验目的要求， 应按有关标准规定确定。
6.2　曝露试样的放置
6.2.1　产品试样的放置按产品技术条件、安装说明书及试验要求，可水平、垂直或与水平面成一定角度倾斜放置，以使试样主要曝露面能获得最佳曝露效果为宜 。
6.2.2　材料和零部件试样的放置
　　a) 高原自然环境户外试验时，将试样牢固地放在曝露架上， 使试样受高原环境影响的主要曝露面朝 正南并与水平面的倾角(即曝露角)等于场地的地理纬度为宜。需要时，也可采用45° 或其他曝露角；
　　b) 高原自然环境半封闭试验时，一般要求试样水平、 垂直放置或与水平面成一定角度倾斜放置；
　　c) 高原模拟环境试验时，若太阳灯或紫外光灯在太阳模拟轨道运行情况下， 使试样曝露角等于当地 地理纬度；若太阳灯或紫外光灯固定在模拟试验室顶上正中，则使试样主要曝露面成水平放置。即让太 阳灯或紫外光灯垂直中心射线与试样主要曝露面成90°，在模拟试验室正中放置。
6.3　试验期限
　　试验期限需根据试验的目的、要求、结果而定。
6.3.1　高原自然环境曝露试验期限一般应不少于12个月。
6.3.2　高原模拟环境曝露试验期限， 拟按所模拟的高原某地近三年的年平均日照时数或年平均太阳总辐 射量计算。 一般曝露持续时间应不少于年平均日照时数或达到年平均太阳总辐射量。
6.3.3　在曝露试验过程中， 当试样主要性能指标已降低到实际使用的最低允许值或已老化、失效时，可根据具体情况停止该试样试验 。
6.4　测试指标 
　　测试指标应根据试验目的，用途及特性来选择。 主要考虑试样受高原环境因素影响的技术指标。一般选 择外观外形变化、机械物理性能、 电气性能和整机工作特性指标。必要时，还可选择化学性能和其它指标。
6.5　高原环境因素观测
　　除有关标准规定的气象参数观测外， 特别要观测试验点或所模拟的大气压力(kPa)和海拔高度(km)；记录试验点的地理位置即经伟度。
6.6　试验结果处理与表示
6.6.1　试样的外观变化，可用变化的特征、数量、 变化的起止时间或变化程度来表示 。
6.6.2　试样的机械物理、电气性能，工作特性及其它性能变化。
　　试样的机械物理、电气性能，工作特性及其他性能变化，可用以下三种变化率以及时间与变化率关系图来表示。宜以(1) 式计算为主，最好三种均用。
　　a)用曝露后的测定值与在海拔1km以下地区同类产品、 材料的测定值计算性能变化率按式(1)计算 ：
　　PH=(XH－X1)／X1×100　　（1）
式中：PH——高原环境性能变化率，% ；
XH——试样高原环境曝露后的性能测定值；
X1——同类试样在海拔1km以下地区，未曝露时性能测定值。
　　b)　用曝露后的测定值与初始测定值计算性能变化率按式（2）计算：
　　P=(XH－X0)／X0×100　　（2）
式中：P——以初始值计算的性能变化率,%; 
X0——试样初始性能测定值。
　　c) 用曝露后的测定值与对照试样测定值计算性能变化率按式（3）计算：
PA=(XH-XA)/XA×100　　(3)
式中：PA——以对照值计算的性能变化率，％；
XA——对照试样的性能测定值。
6.6.3　产品及材料的高原环境适应性
　　根据产品、材料的试验结果和实际用途，对所测试的具有代表性的主要指标、计算的性能变化率及时间与变化率关系图进行逐项对比分析，综合评价产品、材料的高原环境适应性。
7　结束语
　　目前，国内尚无正式的机电产品高原环境曝露试验的特殊技术要求和试验方法标准。笔者在“八五”机械工业环境适应性专项高原曝露试验研究课题的基础上，查阅国内有关的一些文献、资料，进行认真总结、分析研究以及探讨一些新的方法，旨在促进高原环境技术试验研究的深入发展。
　　本文仅在高原环境曝露试验的特殊要求及方法方面做了一些研究探讨，对于与自然环境曝露试验通用的，且国内有关标准已有规定之处不再重复叙述，特作说明。
作者简介: 郑佑胜(-),男, 昆明电器科学研究所副总工程师,机械工业环境技术研究中心副主任。
作者单位：(昆明电器科学研究所， 昆明　650221)
参考资料：
［1］　GB/T 14597-93《电工产品不同海拔的气候环境条件》［S］
［2］　GB 3511-83《橡胶大气老化试验方法》［S］
［3］　GB 3681-83《塑料自然气候曝露试验方法》［S］
［4］　GB/T 16996-1997《硫化橡胶曝露于自然气候或人工光后性能变化的评定》［S］
　　收稿日期: 1999-09-01
