张龙
长沙格力暖通制冷设备有限公司 湖南 长沙 410006
摘要：在空调产品的研发过程中，大到整个系统，小到每一个零部件，必须在设计的过程中给出可靠性的定量评估。空调产品发生故障来源：40%来自设计，30%来自零部件质量，20%来自操作和维修不当，还有10%来自制造。如果把零部件质量归类到设计中，可以说70%的产品故障与设计有关，所以在研发过程中可靠性设计极其重要。
关键词：空调系统，零部件，可靠性
一、温度传感器冷热冲击试验设计
根据某型空调机组的售后反馈，其采用的温度传感器故障率较高。该空调机组采用翅片管式换热器与板式换热器的组合，温度传感器被置于翅片管式换热器的出/人口、板式换热器的出/人口、压缩机吸/排气口以及室外环境温度探测位置。对温度传感器使用在不同位置的市场反馈数据进行分析，结果如图1所示。
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由图1可知，该空调机组的温度传感器失效大部分发生在机组的翅片管式换热器出/人口位置（主要用于除霜模式的逻辑运算），经检测发现，失效模式为
温度传感器阻值漂移、开路等，间接导致机组报警，无法开机。在除霜模式下，翅片管式换热器出/入口温度在极短时间内从-14°C上升到34°C(见图2),温度传感器在短时间内受到冷热冲击s可以认为，温度应力冲击是导致温度传感器失效的一个童要原因。
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瞬间冷热冲击'对温度传感器的可靠性影响较大，也是产品设计的主要风险点。针对温度变化对冷热冲击提出了明确测试要求，其温度变化按照图3所示的循环进行。试验设计中需要确定冷热冲击最窩温度（th)、最低温度（tl)、髙低温维持时间(ζ1)和高低温过渡时间ζ2，其中th和tl根据翅片管式换热器出/入口温度变化确定，ζ1由温度传感器的热容决定，低温过渡时间ζ2通常设定为2?3min。如果在自控恒温箱内进行测试，在自控恒温箱自身的能力范围内，可对^进行适当的修正。过渡时间越短，冲击条件越恶劣，对零部件的可幕性要求就越高。虚线位董为热惯性的时间间隔,通常小于或者等于ζ1/10冷热温度交变循环次数通常设定为5次以上。
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根据上述测试要求，对A和B两种温度传感器进行冷热冲击测试。2种温度传感器各取10个样品，测试结束后，对2种温度传感器在3种温度条件下的电阻值进行了测臺8结果见表1，
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由表1可以看出，样品A阻值在3种温度条件下相对于标准阻值范围均有一定程度的漂移。对测试后样品A进行解剖发现，热敏电阻片外观良好，没有发现短路现象。但是，对失效的热敏电阻片沿边缘做剥离发现s，当1某一見部被剥离之后，电阻值大幅度增加。该现象表明，在经过温度交_变冲击之后，样品表面这一K域存在较高:电导率的薄膜，其存在等效午在原来的热敏电阻两端并联了一个不随温度变化的固定电阻，直接导致热敏电阻总阻值的降低。通过显微镜观察发现，阻值偏高样品的电阻表面出现了断裂的痕迹。这是因为经过一定的温度交变冲击之后，热应力使得电阻表面出现裂纹，随着时间的推移裂纹蔓延扩
展，产生龟裂，从而使得电阻值升高。
温度传感器的冷热冲击可靠性试验设计使得实际失效形式在试验室中得到了复现，暴露了产品潜藏的薄弱环节，需要针对温度传感器的失效进行设计改进。
二、驱动电路板的加速寿命试验设计
根据某型空调系统的设计需求，拟对其风机驱动电路板进行设计改进，以提升其可靠性。笔者选用加速寿命试验加速驱动电路板的失效过程，再根据得到的失效数据，估算驱动电路板在实际使用中的有效使用寿命。
在驱动电路板的加速寿命试验设计中，必须确定试验的样本数。一般来说，对于大型的电子元器件产品，因为生产量小，价格高，测试样本数要少一些。而对于驱动电路板这类小型电子元器件，价格低，可以适当增加测试样本数。测试样本数可以按照秩的估计法计算得到当测试样本数n>20时，用式（1)计算，
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式中：r为结束试验时失效的个数;F(r)为结束试验时的失效概率。
确定试验样本数后，须确定试验时间。试验时间与样本数及希望达到的失效的个数有关。目前市场上大多数驱动电路板的可靠性在99%左右，所以大多数试验选择定时截尾试验6对于定时截尾试验而言，在已知〃和r之后，求出失效概率F(r)的值，按照不同的寿命分布函数F(r)的类型可以反解出达到F(r)停止试验的时间r。由于大部分情况下r的计算值都很大，所以必须利用加速寿命试验减小r值。加速寿命试验就是用高应力、短时间的试验结果预测产品在较低应力水平上的寿命，可利用数学加速模型。驱动电路板最常见的失效为微电子电路金属化学腐蚀，可以将加速寿命试验中的加速因子定义为|
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