凍干機制冷與真空系統(tǒng)的維護及常見問題

摘 要：從凍干機的制冷與真空系統(tǒng)2方面分析了其日常維護和常見問題。
凍干機被廣泛應用于藥品生產(chǎn)，然而，由于凍干生產(chǎn)過程的不可間斷性，一旦凍干機出現(xiàn)故障將嚴重影響生產(chǎn)，給企業(yè)帶來損失。因此，筆者就其中重要的制冷與真空2大系統(tǒng)的日常維護和常見問題進行分析，希望對凍干機使用者能有所啟發(fā)。

1  制冷系統(tǒng)
1.1  日常維護保養(yǎng)
（1）每次開機前要例行檢查：1）所有截止閥（壓縮機吸排氣閥、供液閥、手閥等）是否處于開啟狀態(tài)；2）各壓力表讀數(shù)是否正常（0.6～0.7 MPa）；3）壓縮機油位是否正常（1/4～3/4）；4）冷卻水壓力（0.1 MPa以上）、溫度是否正常。
（2）送電后應注意：1）壓縮機是否自動收液；2）油壓差是否復位等；3）檢查曲軸箱的加熱器加熱情況，曲軸箱的溫度應高于環(huán)境溫度20 ℃。 
（3）開機后要注意：1）壓縮機運行聲音是否正常；2）制冷管路是否有異常振動；3）壓縮機本身的振動是否最小；4）視液鏡流量是否正常；5）膨脹閥結(jié)霜情況；6）壓縮機回霜情況。
（4）壓縮機冷凍機油視情況每半年或1年更換1次。
（5）水冷凝器需定期清洗，一般為1年。可拆洗，也可用水處理清洗劑進行循環(huán)清洗。對于風冷機組，及時清理冷凝器外表面。
（6）注意壓縮機不能頻繁啟動，啟動間隔的時間應大于3 min。

1.2 常見問題及處理辦法   
1.2.1高壓壓力過高，高壓報警
（1）制冷劑太多，排氣壓力高，應放出部分制冷劑。
（2）冷卻水溫度高，流量不足或水冷凝器結(jié)垢。
（3）制冷管道低壓段有泄漏，吸入空氣。
（4）高壓排氣閥沒開足或損壞，造成排氣不暢。
可以通過消警復位按扭進行復位，按扭開關(guān)在高壓壓力繼電器上。

1.2.2油壓差報警
（1）回油不暢，造成壓縮機曲軸箱內(nèi)油位不夠，油泵吸不到油。一般需換新的油分離器。
（2）油臟，造成油泵過濾器堵塞。需換油，并清洗油過濾器。
（3）油壓差繼電器失靈。更換新的油壓差繼電器。
（4）油泵發(fā)生故障。更換新的油泵。
（5）制冷系統(tǒng)蒸發(fā)不好，有制冷劑進入曲軸箱。將冷凍油帶入系統(tǒng)，導致油壓過低。關(guān)小冷凝器出口的供液閥或調(diào)整熱力膨脹閥（增大系統(tǒng)的過熱度）。
壓縮機啟動90 s后油壓差繼電器起作用，若還沒有油壓差，將報警，報警后可以通過油壓差繼電器上的復位按扭復位進行消警。

1.2.3壓縮機熱保護（電機溫度超過85 ℃）
系統(tǒng)的回氣量不足，電機沒有得到充分的冷卻。
解決辦法：（1）調(diào)整中冷膨脹閥，加大系統(tǒng)的循環(huán)量，使電機充分冷卻。（2）檢查供液管路是否發(fā)生堵塞（供液截止閥，干燥過濾器，電磁閥、膨脹閥前的濾網(wǎng)等），如發(fā)生堵塞要加以解決。（3）檢查回氣管路和壓縮機的吸氣過濾器有無堵塞，有堵塞進行修復。（4）檢查是否缺少制冷劑，如缺少需補充。
    電子熱保護后報警，將熱保護的220 V控制電源關(guān)掉重新啟動就可消除報警。

1.2.4水壓力報警
（1）冷卻水壓力低于水壓力繼電器設(shè)定的壓力。需確保冷卻水壓力高于水壓力繼電器設(shè)定的壓力；在保證冷卻效果壓縮機高壓不報警的情況下可適當調(diào)低水壓力繼電器設(shè)定的壓力。
（2）水壓力繼電器失效。需更換水壓力繼電器。
只要水壓力高于水壓力繼電器設(shè)定的壓力，報警即可消除。

1.2.5壓縮機無法啟動
（1）高壓報警、油壓差報警、電子熱保護、水壓力報警其中一個報警。需找到報警原因，將報警消除。
（2）瞬間啟動電流太大，導致熱過載保護或空氣開關(guān)保護。需查出電流大的原因，將熱過載復位后即可啟動。
（3）壓縮機曲軸咬死、活塞缸咬死。需維修壓縮機。
（4）控制系統(tǒng)故障，對壓縮機沒有輸出控制。應由我公司軟件人員解決。
（5）電器系統(tǒng)故障如PLC故障、交流接觸器故障等。在確認電器部件故障后，給予更換。

1.2.6壓縮機在運行時忽然自動停機
（1）在運行時高壓報警、油壓差報警、電子熱保護、水壓力報警其中至少有一個報警。
（2）運行時交流接觸器故障、過載保護、壓縮機電機忽然燒掉。
（3）運行時出現(xiàn)液擊或油擊，出現(xiàn)活塞或曲軸咬死。
（4）運行時控制程序出現(xiàn)瞬間不穩(wěn)定，忽然沒有輸出。
1.2.7 制冷系統(tǒng)制冷效果不好
（1）膨脹閥開啟過大或太小。膨脹閥開啟過大壓縮機本身積霜嚴重，過液量太大，膨脹閥開啟過小，過液量不足。需調(diào)節(jié)膨脹閥，使壓縮機達到最佳工況。
（2）制冷系統(tǒng)堵塞不暢，如過濾器堵塞、膨脹閥堵塞、相關(guān)閥門未開或未全開、電磁閥失靈等。需找到堵塞的部位和原因，及時進行清洗。
（3）制冷劑不夠。需補充適量的制冷劑。
（4）壓縮機閥板上部或汽缸下部的紙墊被擊穿或破裂或壓縮機吸排氣閥片破碎。需更換新的紙墊或排氣閥片。

1.3 常見的維護措施
1.3.1如何檢漏
     （1）系統(tǒng)打壓，氮氣充至1.4 MPa，待高、中、低、油4個壓力表平衡后記錄各個表的讀數(shù)，保壓數(shù)小時（一般為24 h以上）后，看各壓力表的讀數(shù)是否下降，若下降則說明系統(tǒng)的漏點，可用肥皂水涂抹可疑點進行檢漏。
（2）用鹵素燈檢查各可疑點的前提是系統(tǒng)有制冷劑，4個表讀數(shù)平衡（0.5 MPa以上）。
（3）用高級檢漏儀，可以用氦質(zhì)譜儀，先對管道進行抽真空，抽到極限后關(guān)掉真空泵，改用氦質(zhì)譜儀抽真空，向泄漏可疑點噴氦氣，通過氦質(zhì)譜儀上的儀表顯示，可以看出泄漏點具體位置，精度非常高。
1.3.2 如何充注制冷劑
（1）充注制冷劑之前一定要確定制冷劑的質(zhì)量，確認質(zhì)量沒有問題后方可充注，劣質(zhì)制冷劑對壓縮機和制冷系統(tǒng)破壞力極大，輕則影響制冷系統(tǒng)運行，重則使壓縮機損壞。
（2）可從壓縮機低壓吸入口充注，鋼瓶嚴禁倒置和平躺，充注時禁止空氣進入制冷系統(tǒng)。
（3）充注制冷劑之前請先確定系統(tǒng)中是完整性充注還是補充性充注，如果是前者（特
別是剛進行保壓檢漏操作的），建議先對系統(tǒng)進行抽真空；對于后者請將系統(tǒng)中的空氣排放干凈后對制冷劑做適當補充。
（4）如果該制冷劑為共沸，則不必將鋼瓶倒置和平躺，直接將其充入系統(tǒng)中；如果是非共沸制冷劑，可以考慮將鋼瓶倒置和平躺（即出口處為液態(tài)），但制冷劑罐口閥門應盡量關(guān)小，以免使壓縮機產(chǎn)生液擊現(xiàn)象。
（5）充注前，請確保連接的管道不泄露，將其連接到制冷劑罐排出口，再打開閥門將連接管道內(nèi)的制冷劑排除，再將連接管道的另外一端連接到氣液分離器上的角閥上；觀察各個壓力表的壓力值，視鏡上的氣泡數(shù)量以及壓縮機的回霜多少來確定制冷劑的充注量。 
1.3.3 如何調(diào)節(jié)膨脹閥
（1）順時針方向旋轉(zhuǎn)可以調(diào)小膨脹閥流量，逆時針方向可以調(diào)大膨脹閥流量。 
（2）壓縮機吸氣口結(jié)霜的多少、視液鏡中氣泡的多少能間接反映出膨脹閥開啟程度，在調(diào)節(jié)膨脹閥時每次調(diào)節(jié)量不可太大，兩次之間的時間間隔不低于15 min，以便觀察系統(tǒng)的運行趨勢。膨脹閥一經(jīng)調(diào)定，就不要再動，除非工況變化很大。
1.3.4 如何收液
先將水冷凝器出液閥關(guān)閉，啟動壓縮機，10 s后打開板冷電磁閥和冷凝電磁閥，運行壓縮機5～8 min，檢查壓縮機中壓，中壓壓力在0 kgf/cm左右停止壓縮機運行，同時將水冷凝器進液閥關(guān)住，氟里昂即收液到水冷凝器里了。
1.3.5 更換清洗過濾器
制冷系統(tǒng)運行超過1年后建議更換干燥過濾器的濾芯和回氣過濾器的濾芯。最好是1年更換1次，不能更換的應拆下用汽油進行清洗。
1.3.6 如何換冷凍機油
1.3.6.1 冷凍油的使用
    一般來講，制冷系統(tǒng)首次運行100 h后要更換冷凍油，再次運行10 000～12 000 h后要更換冷凍油，換油時只要油液位露出視鏡的1/4即可，切不可多加，油多了很容易造成油擊。一般都應按照廠家規(guī)定的要求使用專用的冷凍機油。

1.3.6.2 冷凍油的更換
（1）關(guān)閉壓縮機吸氣閥，手動復位油壓安全控制器，啟動壓縮機，將壓縮機內(nèi)制冷劑排入系統(tǒng)中，待壓縮機內(nèi)的壓力與大氣壓平衡時，關(guān)閉壓縮機（切斷電源），關(guān)閉壓縮機排氣截止閥，此時壓縮機內(nèi)壓力還會有所回升，打開排氣截止閥上的接頭，放凈存氣。
（2）從壓縮機放油口擰下放油堵，取出油過濾器把臟油放出。
（3）用汽油洗凈油過濾器油堵上的金屬粉末，晾干后重新裝入并擰緊放油堵。
（4）將壓縮機視油鏡左上方絲堵擰下，用充油管與油桶相連，將壓縮機抽真空，冷凍油靠大氣壓力的作用自動吸入壓縮機。
（5）換油量只要露出壓縮機油視油鏡1/4即可，再擰上絲堵。
（6）用真空泵抽出壓縮機內(nèi)的空氣。
（7）打開壓縮機吸排氣截止閥，即可使壓縮機投入運轉(zhuǎn)。

1.3.7如何排放制冷系統(tǒng)空氣
   將水冷凝器出液閥關(guān)閉，啟動壓縮機，過10 s后打開板冷閥和冷凝閥，連續(xù)運行5 min后關(guān)閉壓縮機，過10 min后，讓制冷劑冷卻成液體，空氣全部在液體上面，通過水冷凝器進液閥，擰開旁邊的螺母，順時針擰閥桿，即可排放空氣。

1.3.8壓縮機的液擊問題
    液態(tài)制冷劑或潤滑油隨氣體吸入壓縮機氣缸時會損壞吸氣閥片。液擊可以在很短時間內(nèi)造成閥片、活塞、連桿、曲軸、活塞銷的損壞。減少或避免液體進入氣缸就可以防止液擊的發(fā)生。液擊最常見的現(xiàn)象是造成吸氣閥片斷裂和連桿斷裂。
    引起壓縮機液擊的液體主要為以下幾種：（1）回液，即從蒸發(fā)器中流回壓縮機的液態(tài)制冷劑或潤滑油；（2）帶液啟動時的泡沫；（3）壓縮機內(nèi)的潤滑油太多。

2 真空系統(tǒng)
2.1 日常維護保養(yǎng)
（1）開啟真空泵前，要檢查真空泵的油位（一般為油視鏡1/2）。
（2）開真空泵、小蝶閥前，要保證前箱門關(guān)好，所有閥門都處于關(guān)閉狀態(tài)。真空泵對箱體開始抽真空前，一定要保證后箱是干燥的，如果有水汽，則要使冷凝器溫度低于-45 ℃，而且整個凍干過程中冷凝器溫度要保持在-45 ℃以下，以免將水汽抽入泵體，影響真空泵的工作。
（3）若所配的真空泵和羅茨泵需要水冷的，一定要保證冷卻水先于真空泵開啟前到位，運行過程中可以用手觸摸一下泵體的溫度。羅茨泵啟動不宜太早（由電接點壓表控制）。
（4）真空泵油需定期更換，其周期一般為1年1次。真空泵運行時，要注意液位表內(nèi)油色的變化，如果在運行的過程中在油的上部分出現(xiàn)由白色的小液滴狀構(gòu)成的白色渾濁現(xiàn)象，則說明有水汽或有機溶劑進入真空泵，請將氣振閥門打開一段時間（根據(jù)實際情況而定，一般為1 h左右）；如果泵油長時間地全部出現(xiàn)乳白色、黑色或其他顏色，說明油已經(jīng)變質(zhì)乳化，需要對真空泵油進行更換。
（5）運行真空泵后，請先別打開小蝶閥，讓真空泵對真空管先抽一段時間，觀察真空泵運行時是否產(chǎn)生雜音，是否能在正常的時間內(nèi)抽到極限真空。如果有變化，則請先檢查真空泵油是否變質(zhì)、泵頭電磁閥是否正常開啟、泵頭上的各個連接部分是否存在松動現(xiàn)象等。
2.2 真空不理想的原因及處理辦法   
2.2.1真空泵性能下降
    先觀察真空泵油位及油是否被污染，若真空泵油質(zhì)量明顯下降，有乳化現(xiàn)象后，需立即更換，并查明原因，若真空泵吸入少量水分，可打開氣鎮(zhèn)閥，1 h后觀察真空泵油是否改善，真空度是否下降。若真空泵經(jīng)多次換油仍無明顯改觀，可視為真空泵故障，需對真空泵進行檢修。
2.2.2 系統(tǒng)泄漏
    請用排除法逐一檢查可能漏的點、閥門、相關(guān)的密封圈。
2.2.3 箱體內(nèi)部有水
    冷凝器化霜不徹底，水沒有排干，導致在箱體底部的水不斷揮發(fā)而影響抽真空。

2.2.4真空規(guī)管出現(xiàn)問題  
（1）真空規(guī)管在使用的過程中內(nèi)部進入了一些水分或其他揮發(fā)性液體導致真空度顯示出現(xiàn)跳動、不準確等現(xiàn)象，請用吹風機將其內(nèi)部吹干后投入使用。
（2）真空規(guī)管安裝不正確。正確的方法為：規(guī)管垂直安裝、安裝位置要接近抽氣口、遠離放氣口。
（3）操作人員對真空規(guī)管的使用不規(guī)范，比如在規(guī)管帶電時對其連接導線任意拔插，規(guī)管有負載時任意地去拆卸、搬運時沒有能夠輕拿輕放等，最終使規(guī)管受到破壞。
（4）規(guī)管本身的性能隨著時間的推移逐步降低，可以用丙酮溶劑對規(guī)管內(nèi)部加以清洗，風干后校核其顯示準確性。 
2.3 常見的維護措施
2.3.1 真空泵的換油
一定要正確地使用其規(guī)定的油號，否則將使泵的性能降低，甚至可能損壞真空泵。
（1）開加油堵頭，然后擰開排油堵頭，用相應的容器接住排出的廢油，排放干凈后，擰上排油堵頭。
（2）加入新鮮的真空泵油，只要使油位稍微露出視鏡即可。運行真空泵5 s后，關(guān)閉真空泵，重復（1）的操作步驟。
（3）如果經(jīng)過步驟（2）后，排出的油仍然很臟，可以考慮重新對真空泵進行清洗。最后加入真空泵油，油面應保持在兩條油位指示線之間的1/2（用泵體外殼上的鑄出線和標牌上的上、下限表示）。
（4）啟動真空泵進行測試，等到泵溫升高后，判斷其抽真空性能。如果真空還是不理想，可能是泵內(nèi)積有油泥等沉積物或存在機械方面的原因。

2.3.2注意事項
    真空泵無論是在使用還是不使用的情況下，操作人員都要對其進行維護，比如每周都要讓真空泵打開氣振閥，在空載的情況下運行2 h左右；檢查泵體是否漏油，工作時是否有雜音等。
    一般來講藥品升華過程中藥粉進入真空泵會對泵油和真空泵的旋片造成很大的影響，在真空泵中有水或有污染的情況下工作時，極限壓力升高，泵的機械摩擦增大；嚴重時，泵將無法運轉(zhuǎn)；更嚴重時甚至會導致電機因過載而燒毀，因此，嚴禁讓真空泵對具有強腐蝕性藥物工作，如果對一般腐蝕性不大的藥品抽真空，也要視情況進行維護。

（1）第一次開機時一定要先檢查循環(huán)泵的運轉(zhuǎn)方向（指示燈綠燈為正常，紅燈反向）。
（2）每次開機前需觀察平衡桶的液位（1/3～1/2）。
（3）開循環(huán)泵后，觀察壓力表讀數(shù)（正常值為0.1 MPa）。壓力表指針是否抖動，若抖動則說明循環(huán)系統(tǒng)有空氣，需排除空氣。排除空氣的方式如下：將一根塑料軟管的一端連接到導熱油管上的排氣閥，另一端插入平衡桶；打開排氣閥，開啟循環(huán)泵，使導熱油和空氣通過該管道進入平衡桶；結(jié)束循環(huán)的標志為：壓力表指針穩(wěn)定、塑料管道上無明顯氣泡以及循環(huán)泵不再自動切換運行；注意觀察導熱油進出口溫度，特別是進口溫度，要保證導熱油進口溫度顯示準確。在操作過程中一定要考慮到循環(huán)泵自身也有發(fā)熱的性能，這就要求操作人員不在進行電加熱的時候也要考慮到循環(huán)泵的作用。導熱油的更換：注意導熱流體的性能，一般三元混合液每年換1次，硅油每5年換1次。導熱流體的充注：循環(huán)回路中裝有2個充液閥，分別位于循環(huán)回路的最高位和最低位，它們在充注前起排氣和保證充液作用。回路經(jīng)過檢漏、干燥、排氣后即可充液。充注時，導熱流體從平衡桶的液面計上反映出來時，開動循環(huán)泵進行排氣，邊充液邊排氣，直至排凈管路中的空氣，充液至平衡桶液面計的1/3處，關(guān)閉所有閥門，充注完成。
3         結(jié)語
制冷與真空系統(tǒng)是凍干機的2大系統(tǒng)，對凍干過程和最終的制品質(zhì)量起著決定性的作用，因此也是制藥企業(yè)員工必須清楚掌握的內(nèi)容。當然，凍干機還有其他的組成系統(tǒng)，任何一個系統(tǒng)出問題都會影響最終產(chǎn)品質(zhì)量，只有全部了解掌握了凍干機的結(jié)構(gòu)、原理，才能分析和排除故障，確保凍干過程順利。