超温（Over-Temperature）是高温试验箱最为高频且危害最大的报警类型。一旦保护动作失败，轻则烧毁试样，重则引发火灾或压缩机爆裂。基于 10 000 台·年售后大数据，对“马达反转—探头漂移—SSR 击穿—PID 失算”四条典型故障链进行失效物理剖析，给出可复制的现场诊断矩阵与整改措施，帮助用户在 30 min 内定位根因，并在 4 h 内恢复生产。
一、故障现象与风险分级
一级超温
控制器实时值 ≥ 设定值 + 3 ℃，但 ≤ 硬件保护值（通常 +10 ℃）。此时加热回路已切断，风机正常运行，风险可控。
二级超温
硬件保护继电器动作，强制断开主加热接触器，蜂鸣器长鸣，需人工复位。
三级超温
保险丝或断路器熔断，加热管持续得电，温度失控上升，进入灾害模式。
统计表明，四条故障链占全部超温案例的 87 %，下文逐条展开。
二、故障链 A：马达反转导致热循环中断
机理
三相异步风机出厂接线为正向（CW），若现场相序接反，则变为逆时针（CCW）。对于离心后倾式叶轮，反转会使风量下降 40 %～60 %，箱内换热系数 h 由 35 W·m⁻²·K⁻¹ 跌至 18 W·m⁻²·K⁻¹，热量无法及时带离加热管表面，形成局部热点。
诊断
• 耳听：反转噪音比正转高 3 dB，呈现“喘振”异声；
• 手感：用手背贴近进风口，反转时吸力明显减弱；
• 仪测：用热线风速计测量风口平均风速，反转 ≤ 1.5 m·s⁻¹，正转 ≥ 2.5 m·s⁻¹。
整改
任意交换两相进线，观察相序继电器指示灯由“R”转“G”，风速恢复即确认修复。
三、故障链 B：温度探头松脱与漂移
机理
K 型铠装热电偶长期 200 ℃ 工作，由于晶界氧化产生 EMF 漂移，年漂移量可达 +1.5 ℃；若固定卡箍松脱，探头离开主流区，测得温度比真实低 5 ℃～8 ℃，控制器误判“欠温”，持续输出加热。
诊断
• 目测：检查探头根部是否出现“甩尾”弯曲；
• 比对：用经校准的 4 线 Pt100 贴紧探头尖端，偏差 ＞ ±2 ℃ 即不合格；
• 阻值：K 型偶 100 ℃ 对应 4.095 mV，用微伏计测量，若输出值比理论值高 0.16 mV，等价漂移 +4 ℃。
整改
更换 IEC 60584 Class 1 级新偶，扭力扳手 0.8 N·m 锁紧卡箍，并在导线出口涂 704 硅胶防振。
四、故障链 C：固态继电器（SSR）击穿
机理
SSR 采用 TRIAC 输出，阻断电压 600 V，浪涌电流 80 A。当加热管发生短路或电网出现 1.5 kV 浪涌，TRIAC 可能进入“半永久导通”状态，即使控制端撤除 12 VDC，主回路仍持续输出，温度直线上升。
诊断
• 万用表测量 T1-T2 电阻，正常 ＞ 10 MΩ，击穿后 ＜ 1 Ω；
• 示波器观察控制端 PWM，占空比 = 0 时输出端仍有 220 V 半波，确认击穿；
• 红外测温：SSR 散热器温度 ＞ 85 ℃，远超 55 ℃ 设计值，说明内部漏电流大。
整改
更换带 VDR 吸收回路的工业级 SSR（阻断电压 800 V），并在前端加 20 A 快速熔断器；散热器涂覆导热硅脂，厚度 0.1 mm，确保 Rth ＜ 1 K·W⁻¹。
五、故障链 D：PID 参数失配与仪表失效
机理
高温段微分时间 D 设置过长（＞ 60 s），导致系统对瞬时扰动反应迟钝；积分饱和使输出长时间 100 %，温度过冲 6 ℃～10 ℃。若主控芯片 12 bit ADC 参考电压漂移 1 %，对应温度 2.4 ℃ 偏移，进一步放大超温幅度。
诊断
• 阶跃测试：设定值从 25 ℃ 阶跃至 150 ℃，记录超调量 σ＞ 3 ℃ 即不合格；
• 继电器抖动：加热接触器 1 s 内通断 ＞ 5 次，说明 PID 振荡，参数需重新整定；
• 内部日志：导出控制器 CSV，若“I-term”持续 ＞ 95 %，判定积分饱和。
整改
采用 Ziegler–Nichols 法整定：先设 Ti=∞、Td=0，增大 Kp 至临界振荡，测得临界增益 Kc=18，临界周期 Pc=220 s，计算 Kp=0.6Kc=10.8，Ti=0.5Pc=110 s，Td=0.125Pc=27.5 s；整定后超调量降至 1.2 ℃。若芯片 ADC 漂移，更换 0.1 % 精密基准源 REF5025。
六、综合诊断流程（30 min 定位法）
① 5 min：查看 HMI 报警记录，确认超温时刻、设定值、输出百分比；
② 5 min：相序笔测风机转向，风速计测风量；
③ 5 min：万用表测 SSR T1-T2 电阻，红外测温扫散热器；
④ 5 min：比对标准探头与箱内探头差值；
⑤ 5 min：阶跃升温 50 ℃，观察 PID 超调与继电器抖动；
⑥ 5 min：综合判定，锁定故障链，更换部件或重设参数。
七、预防措施与运行维护
开机自检
设备上电后，HMI 自动执行“风机转向—SSR 漏电流—探头开路”三合一检测，任一项目失败即禁止启动加热。
双冗余保护
主控 PID 之外，独立硬件温控器设定值 = 设定温度 + 5 ℃，触点容量 16 A，直接串入加热回路。
年度深度保养
• 清洁加热管表面积碳，降低热阻；
• 紧固所有接线端子，扭矩 0.8 N·m；
• 用 500 V 兆欧表测加热管对地绝缘 ＞ 50 MΩ；
• 更新 PID 参数至出厂默认值，防止人为误调累积。
操作者培训
每半年进行一次“阶跃响应—应急复位—灭火器”实操考核，确保 90 % 以上员工可在 60 s 内完成急停与断电。
超温故障并非偶发，而是“电气—机械—控制”多节点耦合失效的结果。只要遵循“先风向、后探头、再 SSR、终 PID”的排查顺序，90 % 的案例可在 30 min 内完成定位。北京雅士林仪器全系列高温试验箱已标配相序自识别、SSR 漏电流监测、双通道独立硬件保护模块，并开放 PID 参数一键还原功能，为用户提供“零超温”运行体验。若现场出现三级超温，请立即停机并拨打 400-885-6188 技术热线，我们将在 4 h 内抵达现场，协助完成失效分析与系统恢复。
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