低温试验箱常在 -40 ℃～-70 ℃ 区间连续运行，任何微小异常都会在 30 min 内放大为压缩机液击、换热器冰堵或样品失效。统计 2021-2023 年 1 800 份服务报告，约 83 % 的“停机事故”可通过本文件所述的“五步法”在 15 min 内定位，60 min 内恢复。以正式技术语言归纳高频故障、根因分析与标准化处置，供实验室设备管理员、现场运维人员及第三方计量机构参照执行。
二、引用标准
GB/T 2423.1-2008 低温试验方法
GB/T 9237 制冷系统安全技术规范
IEC 61010-1 测量、控制和实验室用电气设备安全要求
ISO 5149 制冷系统环保与安全
三、故障分类与逻辑树
把现场事件分为三大类七子项，便于快速检索：
A 类——温度异常（达不到设定值、变化过慢、过冲）
B 类——湿度异常（仅适用于带湿功能复合型低温箱）
C 类——报警/提示（控制器弹窗、声光报警、黑屏）
四、逐类诊断与处置
4.1 A1 温度“达不到设定值”
现象：设定 -40 ℃，4 h 后仅 -32 ℃并持续横盘。
步骤：
① 目视压力表：高压侧 < 1.0 MPa 且低压侧 > 0.05 MPa → 初步判定制冷剂微量泄漏。
② 电子检漏仪环绕焊口、喇叭口、视油镜：若报警 TIF 值 > 50 ppm，即确认漏点。
③ 回收制冷剂→氮气保压 1.5 MPa 保 24 h→补焊→抽真空 ≤ 50 Pa→按铭牌重量充注 R404A/R23。
④ 复位运行，30 min 内应能拉至 -40 ℃ ± 2 ℃。
4.2 A2 温度“下降缓慢”
现象：从 +25 ℃降到 -40 ℃耗时 > 90 min（铭牌标称 60 min）。
排查：
a) 风循环侧——
• 检查风道挡板是否全开（机械式限位 90°）。
• 测量循环风机端电压：三相 380 V ± 10 %；若缺相，紧固接触器出线。
b) 负荷侧——
• 空载验证：箱内仅留 1 只 PT100 传感器，仍缓慢则排除样品热容过大。
c) 制冷侧——
• 检查级联冷凝器是否结垢：风速仪测得散热面风速 < 1.5 m/s 时需清扫铝翅片。
• 视液镜若呈“气泡流”，判定干燥过滤器堵塞，更换滤芯后复测。
4.3 A3 温度“过冲”
现象：到达 -40 ℃ 后继续下探至 -46 ℃，持续 10 min 才回升。
根因：
① PID 参数 I 值过低；② 加热管 1 组断路；③ 固态继电器短路。
处置：
• 空载阶跃测试，记录超调量 σ > 3 ℃ 即不合格；
• 万用表测加热管电阻：1 kW/220 V 热态约 48 Ω，断路即更换；
• 示波器检测 SSR 输出端：无零交叉波形则更换；
• 重设 PID：先比例带 P 8 ℃、积分 I 600 s、微分 D 150 s，再自整定。
4.4 B1 湿度“示值 100 %RH”
现象：低温 -20 ℃ 工况下，控制器仍显示 100 %RH。
分析：
低温箱一般无加湿，显示 100 %RH 多为“干球=湿球”即纱布失效。
步骤：
① 检查湿球纱布：若变硬、泛黄、边缘脱线，立即更换医用纱布（纱支 32，密度 28×26）。
② 检查水槽水位：若低于湿球传感器尖端 5 mm，补充去离子水。
③ 检查纱布与传感器贴合度：必须完整包裹尖端 20 mm，并用蒸馏水润湿后拧至“不滴水”状态。
④ 若更换后 30 min 仍 100 %RH，则湿球 PT100 漂移 > 0.3 ℃，需校准或更换。
4.5 B2 湿度“达不到目标”
现象：要求 30 %RH，实际仅 45 %RH。
处置：
a) 确认箱内无额外湿源（积水、敞口样品）。
b) 检查除湿电磁阀是否常开：阀体温度明显低于回气管即正常；若温差不明显，阀卡死，更换。
c) 检查 PID 加湿输出：固态继电器灯应间歇闪烁；常亮即 SSR 击穿，更换。
4.6 C1 报警“ERR-02 压缩机过载”
现象：运行 20 min 后停机，红色 LED 亮。
步骤：
① 钳形表测运行电流：> 1.3 In 即过载；
② 检查冷凝器是否脏堵：风速仪测得 < 1.5 m/s，高压侧 > 2.2 MPa，清洗；
③ 检查环境温：若 > 35 ℃，开启实验室空调或临时轴流风机强制排热；
④ 检查热继电器整定值：应为 In×1.1，误设过低则重调。
4.7 C2 报警“ERR-05 传感器断路”
现象：屏幕显示 - - -。
处置：
• 万用表测 PT100 电阻：0 ℃ 应为 100 Ω，偏差 > 1 Ω 即更换；
• 检查延长线接头：对绞屏蔽层必须 360° 接地，防止电磁干扰虚警。
五、闭环管理与预防性维护
故障代码库：实验室建立 Excel 动态表，字段含“时间、现象、根因、耗材、耗时”，每月 Pareto 分析，TOP3 故障纳入下季度改善课题。
关键耗材最小库存：干燥过滤器、湿球纱布、SSR、PT100、R404A 各保持 1 套安全库存，避免“等件停机”。
季度保养：
• 冷凝器高压冲洗→风速恢复 ≥ 2 m/s；
• 级联系统检漏→保压 24 h 压降 ≤ 0.05 MPa；
• 电控柜除尘→绝缘电阻 ≥ 20 MΩ。
年度校准：温度 9 点、湿度 3 点，偏差 ≤ ±0.5 ℃/±3 %RH，证书纳入 ISO/IEC 17025 追溯链。
六、结语
低温试验箱的故障表象多样，但 80 % 集中在“制冷剂量、风循环、传感器、PID 参数”四条主线。按本文“五步法”——看压力、测风速、查电流、校传感器、换耗材——可在 15 min 完成定位，60 min 完成修复，既降低二次损伤，也减少外聘服务费用。建议实验室将本文件转化为现场快速响应卡（A4 塑封），张贴于设备侧面，实现“异常不过夜、故障不重复”，最终保证环境应力试验数据一次合格、报告一次通过。
