凍干制品經(jīng)凍干工藝抑制了水的活動，制品內(nèi)所有的化學(xué)反應(yīng)趨于零，物質(zhì)基本可以保持在無損耗狀態(tài)，因此可 以長期保存。本文從冷凍干燥原理、凍干機(jī)組成等進(jìn)行闡述,分析了凍干機(jī)在使用過程中常見故障及維修解決方法。
冷凍干燥是一種優(yōu)質(zhì)的干燥方法,凍干機(jī)作為冷 凍干燥工藝的核心設(shè)備，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在制藥、生 物制品、食品加工等領(lǐng)域。筆者結(jié)合多年凍干機(jī)維修 管理工作，對凍干機(jī)在日常生產(chǎn)活動中的制冷系統(tǒng)、 真空系統(tǒng)常見故障進(jìn)行分析，特別是通過兩個實際案 例進(jìn)行分析，對這一類故障提出針對性解決方案。
1冷凍干燥原理及凍干機(jī)組成
物質(zhì)在自然界中以氣、液、固三種形態(tài)存在,其 構(gòu)成大部分是水，水在維持其構(gòu)造、機(jī)能方面起著重 要作用，提取岀水分或降低水的活動即可降低物質(zhì) 活性。冷凍干燥是將物質(zhì)先預(yù)凍結(jié)為固態(tài)，然后使其 中的水從固態(tài)升華為氣態(tài)，以除去物質(zhì)95% ~ 99.5% 的水分的保存方法。冷凍干燥分為預(yù)凍結(jié)、升華干燥 （第一期干燥）、解吸干燥（第二期干燥）三個過程。
凍干機(jī)主要由凍干箱體、擱板、冷凝器、制冷系 統(tǒng)、真空系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、CIP系統(tǒng)、SIP系 統(tǒng)、主控系統(tǒng)等組成。甘肅Labconco凍干機(jī)廠商售后維修電話2制冷系統(tǒng)的組成
制冷系統(tǒng)被稱為凍干機(jī)的“心臟"，普遍采用機(jī) 械式動力制冷，一般采用制冷壓縮機(jī)作為制冷的動 力,也有采用液氮制冷的方式。以制冷壓縮機(jī)作為制 冷動力的凍干機(jī)制冷系統(tǒng)由壓縮機(jī)（螺桿式壓縮機(jī) 或活塞式壓縮機(jī)）、冷凝器（水冷凝器或風(fēng)冷凝器）、 膨脹閥（熱力膨脹閥或電子式膨脹閥）和蒸發(fā)器（冷 阱或板式換熱器）所構(gòu)成，主要為凍干工藝過程中產(chǎn) 品前期預(yù)凍結(jié)提供冷量，以及為后期冷阱盤管捕集 升華水汽的凝華提供冷量。
冷阱的主要功能是吸附凍干箱內(nèi)升華的水蒸汽, 一般按凍干機(jī)擱板面積的0.9 ~ 1.4倍來匹配冷阱的 冷凝表面積,結(jié)構(gòu)為圓筒型容器,位于凍干箱后面，分 立式冷阱和臥式冷阱兩種。冷阱上有制冷接口、抽空 閥接口、溫度探頭接口、化霜管道接口、視鏡等。
在設(shè)計凍干機(jī)時，考慮到凍干機(jī)對制冷要求的 特殊性，其主要由以下部件組成:壓縮機(jī)、制冷劑、水 冷凝器、油分離器、電磁閥、膨脹閥、冷阱、干燥過濾 器、能量調(diào)節(jié)器（CPCE）、安全閥、制冷管路等組成。
3真空系統(tǒng)的組成
凍干機(jī)真空系統(tǒng)由真空泵組、前箱、后箱（冷凝 器）、蘑菇閥、蝶閥、真空儀表、真空閥門和真空管道 等組成。
產(chǎn)品中的水分只有在真空狀態(tài)下才能很快升華, 達(dá)到干燥的目的。真空泵通過抽空閥抽冷阱,再通過 主閥抽凍干箱,使冷阱、凍干箱形成真空，一方面促使 凍干箱內(nèi)的水分在真空狀態(tài)下蒸發(fā)（升華），另一主面 該真空系統(tǒng)在冷凝器和凍干箱之間形成一個真空梯 度（壓力差）,使前箱水分升華后被冷凝器捕獲。真空 系統(tǒng)的真空度應(yīng)與產(chǎn)品的升華溫度和冷凝器的溫度 相匹配，真空度過高、過低都不利于升華。
4凍干機(jī)常見故障維修
4.1labconco制冷系統(tǒng)泄漏故障
制冷系統(tǒng)泄漏主要表現(xiàn)為：
（1）低壓端與高壓端泄漏:原因是設(shè)備在運行過
程中的震動及壓縮機(jī)起停時的沖擊導(dǎo)致銅管裂縫、 接口端喇叭口、法蘭盤螺絲松動及密封墊圈破損、老 化失去彈性而不密封等。
(2) 高壓端泄漏表現(xiàn)為:設(shè)備運行時高壓壓力走 低，制冷劑越來越少,如不能找到漏點會導(dǎo)致設(shè)備制 冷效果不好或不制冷。
(3) 低壓端泄漏表現(xiàn)為:設(shè)備運行時因漏點系統(tǒng) 會吸入大量空氣,導(dǎo)致高壓壓力不斷升高、高壓指針 擺動大，從而設(shè)備無法運行。
處理這類故障首先要判斷出泄漏發(fā)生在哪些位 置才好找出漏點,也才能解決問題,不停地添加 制冷劑只能短暫解決問題但會帶來更大的隱患。檢 漏方法很多但常用方法是充氮氣打壓，在可疑部位 噴肥皂水進(jìn)行檢漏。
4.2制冷效果不好故障
制冷效果不好主要表現(xiàn)冷阱或凍干箱內(nèi)溫度達(dá) 不到要求，原因也是多方面的，要具體情況具體分 析，常見的原因有：
(1) 泄漏導(dǎo)致制冷劑量不足或膨脹閥開啟不合理。
(2) 制冷系統(tǒng)堵塞，如過濾器堵塞、電磁閥損壞 失效。
處理這類故障要看設(shè)備具體表現(xiàn)情況才好判斷 原因，只有找準(zhǔn)原因也才能解決故障。如:壓縮 機(jī)結(jié)霜嚴(yán)重，但隔板溫度達(dá)不到設(shè)定溫度或壓縮機(jī) 溫度較高,而吸氣閥處不見掛霜,此種現(xiàn)象表示問題 出在膨脹閥上，處理方法只有調(diào)節(jié)膨脹閥,使壓縮機(jī) 工作達(dá)到最佳狀態(tài);設(shè)備溫度降不下來，吸氣閥處不 掛霜，且吸氣壓力較低這種現(xiàn)象說明問題出在制冷 劑上，只有適當(dāng)補(bǔ)充制冷劑才能解決問題;制冷系統(tǒng) 堵塞一般常見的是油垢堵在某個閥門或過濾器上， 只有找到堵塞部位和原因，并進(jìn)行清洗或更換，問題 才能解決。甘肅Labconco凍干機(jī)廠商售后維修電話
4.3高壓端壓力報警故障
凍干機(jī)運行過程中高壓端壓力報警屬頻發(fā)故 障，當(dāng)壓縮機(jī)的排氣壓力大于高壓繼電器設(shè)置壓力 時,報警就會出現(xiàn)，消除方法是手動復(fù)位高壓繼電器 上的復(fù)位按鈕。報警消除是容易，但要保證不再發(fā)生 就要找到形成報警的原因，從源頭上解決才是正確 的操作。形成高壓報警的原因很多，常見的有：
(1) 冷卻水溫度高、冷卻水流量低或管道堵塞, 要確認(rèn)冷卻水工況條件是否滿足工藝要求、定期對 冷卻水管道進(jìn)行清洗等。
(2) 制冷劑添加過多，也會造成排氣壓力升高， 這時要適量排出多余制冷劑。
(3) 檢查高壓排氣閥是否開啟或損壞，使得凍干 機(jī)高壓端排氣不通暢也會造成高壓報警。
4.4壓縮機(jī)油壓差低故障
壓縮機(jī)起動90 s后油壓差繼電器將起作用，若 此時沒有油壓差,壓縮機(jī)會出現(xiàn)油壓差報警并停機(jī)O 對于凍干機(jī)油壓差低報警情況，應(yīng)從以下幾方面進(jìn) 行檢查：
(1) 檢査油壓差繼電器是否因故障導(dǎo)致其沒有及 時復(fù)位,此時需更換油壓差繼電器或手動按下復(fù)位按 鈕進(jìn)行報警消除。
(2) 檢查油路是否存在泄漏現(xiàn)象、曲軸箱內(nèi)油面 液位，判斷是否需補(bǔ)充油量或是其他原因造成油泵 吸不到油，此時一般需更換新的油分離器。
(3) 檢査冷凍油顏色,是否因運行時間長而變臟, 已造成油泵過濾器堵塞,此時需對冷凍油進(jìn)行整體更 換并清潔堵塞的過濾器。
4.5真空泵性能下降，真空度低
對于凍干產(chǎn)品，真空度至關(guān)重要。真空度應(yīng)與產(chǎn) 品的升華溫度和冷凝器的溫度相匹配,真空度過高、 過低都不利于升華。這個故障常見的原因有：
(1) 泄漏，只有逐一檢査可能的漏點，如管路、各 類閥門、密封墊圈、冷阱、凍干箱體等，找到了漏點故 障即可解決。
(2) 堵塞，對真空管路、過濾器等進(jìn)行排查，找到 堵塞位置,及時清理或更換過濾器濾芯。
(3) 真空泵故障,對真空泵進(jìn)行故障維修或更換o
(4) 冷凝器化霜，導(dǎo)致凍干箱體底部有積 水而影響真空泵抽真空。
5案例分析
5.1凍干機(jī)制冷系統(tǒng)故障
(1) 故障描述
凍干機(jī)制冷時間延長，壓縮機(jī)需工作很長時間 才能將溫度拉到設(shè)定溫度。出現(xiàn)這種情況后,為了保 證生產(chǎn)正常進(jìn)行維修人員會采取一些應(yīng)急方法，如 添加一定量制冷劑，這樣能使凍干機(jī)制冷時間恢復(fù) 正常,但生產(chǎn)幾批后老問題又再次出現(xiàn)。
(2) 故障分析
這種故障表現(xiàn)是典型的制冷劑泄漏問題，并且 可以肯定的是低壓端泄漏問題。壓縮機(jī)運行時，當(dāng)泄 漏發(fā)生在低壓端時,高壓端壓力表會走高，甚至指針 會擺動不停;當(dāng)泄漏發(fā)生在高壓端時,高壓端壓力表 會偏低，因為制冷劑在減少。 維修人員添加一定量制冷劑是應(yīng)急方法，不是 解決之道，因為不找到泄漏點，一味地添加制冷劑會 導(dǎo)致壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)吸入大量空氣，使壓縮機(jī)高壓 壓力不斷升高從而無法正常運行,這是得不償失的。
(3)故障排除
生產(chǎn)間隙，維修人員用肥皂水進(jìn)行査漏,最終在 一根銅管接口處發(fā)現(xiàn)了漏點。松開接口在喇叭口旁 找到一處約1 cm長的裂紋，估計是做喇叭口時就有 損傷了，只是沒漏，隨著設(shè)備運行時會有震動及長時 間的使用,導(dǎo)致了泄漏。
經(jīng)過更換銅管，重新加注了新的制冷劑后設(shè)備 已正常運行了約2個月未在出現(xiàn)這類故障，從而肯 定該故障解決了。
5.2 labconco凍干機(jī)水冷凝器故障
(1) 故障描述
壓縮機(jī)高壓端壓力偏高、高壓報警,制冷效果不 好。
(2) 故障分析
凍干機(jī)制冷系統(tǒng)中水冷凝器的傳輸介質(zhì)一般是 冷卻水，其作用是將高溫高壓的氣態(tài)制冷劑的熱量 帶走并使制冷劑冷凝成液體。在凍干機(jī)設(shè)計之初，對 冷卻水的流量、壓力、進(jìn)出水溫差等都有明確允許范 圍。冷凝器的換熱效率高低直接關(guān)系到凍干機(jī)制冷 效果。常用的判斷方法是看冷卻水壓力、用手摸摸冷 凝器的進(jìn)水與出水端是否有明顯溫差及冷凝器表面 溫度是否異常偏高。工業(yè)化生產(chǎn)狀態(tài)螺桿 壓縮機(jī)冷卻方式用的都是水冷凝器。為節(jié)約生產(chǎn)成 本、節(jié)能減排，冷卻水的供給一般采用一幢樓(或一 個廠區(qū))集中循環(huán)式供應(yīng)。循環(huán)管路一般選用碳鋼 管，隨著使用時間加長碳鋼管內(nèi)壁會有大量雜質(zhì)產(chǎn) 生,這些雜質(zhì)會沉積在循環(huán)管道內(nèi)壁、冷凝器盤管內(nèi) 壁等從而降低冷凝器換熱效率。
經(jīng)過檢查冷卻水循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)給水水壓約為 5.5 MPa、溫度為7.2 T ,回水水壓約為6 MPa、溫度 為10.7無，因此判斷冷卻水循環(huán)系統(tǒng)工作是正常的。 用手摸冷凝器進(jìn)出水管兩端、冷凝器表面發(fā)現(xiàn)水管 兩端溫差不大,但冷凝器表面溫手，估計是冷凝器盤 管堵塞或結(jié)垢,使其換熱效率降低。
(3) 故障排除
如圖1所示,水冷凝器冷卻水進(jìn)水管內(nèi)壁雜質(zhì)很 多，易造成堵塞，必須定期清洗。如圖2所示凍干機(jī)水 冷凝器化學(xué)清洗現(xiàn)場及清洗液殘留物,從殘留物可以 看出水冷凝器內(nèi)部也是非常臟的，盤管內(nèi)壁雜質(zhì)、結(jié) 垢很嚴(yán)重且清洗液殘留物表面有一定的油質(zhì),用自來
水循環(huán)清洗不容易被清理，必需要用專業(yè)的管道清洗
劑或酸堿化學(xué)溶液才能將其清洗干凈
圖1冷卻水管路內(nèi)壁圖片(連接凍干機(jī)水冷凝器)
圖2凍干機(jī)冷凝器化學(xué)溶液清洗
經(jīng)過維修技術(shù)人員對冷卻水循環(huán)管路、冷凝器 的化學(xué)溶液清洗,冷凝器工作正常,壓縮機(jī)的高壓端 壓力降低、制冷效果也得到大大提高。
通過這個案例維修制訂了針對冷水機(jī)組、冷卻 水循環(huán)管道、冷凝器（換熱器）等設(shè)備（施）的定期化 學(xué)溶液清洗文件。對于效益較好采用產(chǎn)品附加值較 高的企業(yè)，建議在冷卻水循環(huán)管的選擇上是304不 銹鋼管而不是碳鋼管。
6結(jié)論
在labconco凍干機(jī)運行過程中發(fā)生故障在所難免，當(dāng)故障 發(fā)生時維修人員應(yīng)當(dāng)保持清醒意識，透過現(xiàn)象看到 本質(zhì)，找到故障根源,采取有效可行措施，只有這樣 才能避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大,才能解決問題。對于 凍干機(jī)的常見故障，結(jié)合多年實踐經(jīng)驗,凍干機(jī)在使 用過程中企業(yè)應(yīng)重視每月定期的日常維護(hù)保養(yǎng)工作 及每2年左右邀請凍干機(jī)廠家工程師對設(shè)備制冷、 真空、液壓等系統(tǒng)進(jìn)行檢査或維護(hù)保養(yǎng)工作。
只有做好設(shè)備清潔、制冷劑定期檢查、冷動油和 過濾器定期更換等工作才能降低設(shè)備故 障,使設(shè)備隨時處于最佳工作狀態(tài),這也才能為企業(yè) 帶來更大的效益。
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2024-10-16
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