摘 要：真空冷凍干燥技術(shù)在制藥領(lǐng)域有重要應(yīng)用，對于粉劑生物制品的凍干生產(chǎn)，凍干機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。制冷系統(tǒng)是凍干機(jī)核心部件，直接影響生產(chǎn)?，F(xiàn)以LYO-20型凍干機(jī)為例，列舉制冷系統(tǒng)中常見的故障，提出相應(yīng)的維修方法。同時分析使用過程中的維修實(shí)例，對凍干機(jī)的維修及保養(yǎng)提出了一些建議，旨在提高設(shè)備使用效率，延長其使用壽命，從而保證藥品生產(chǎn)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：凍干機(jī)；壓縮機(jī)；制冷；故障；維修

中圖分類號：TB657" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2025）01-0070-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2025.01.017

0" " 引言

真空冷凍干燥技術(shù)在保持藥品性能穩(wěn)定、延長儲存時間上有著無可替代的優(yōu)勢，因而在制藥領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。對于粉劑生物制品凍干生產(chǎn)而言，其過程不允許凍干機(jī)停機(jī)，要求凍干機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。制冷系統(tǒng)作為凍干機(jī)的“心臟”，其性能穩(wěn)定與否直接影響凍干生產(chǎn)成敗，故凍干機(jī)制冷系統(tǒng)故障分析與維修對凍干生產(chǎn)十分重要。目前，主流生產(chǎn)用凍干機(jī)制冷系統(tǒng)采用壓縮式制冷技術(shù)，通過壓縮制冷工質(zhì)達(dá)到制冷目的[1]。本文以LYO-20型凍干機(jī)（圖1）為例，分析其制冷系統(tǒng)常見故障原因，并以案例形式提出維修方法，旨在為設(shè)備維修人員提供借鑒。

1" " 凍干機(jī)常見故障分析

LYO-20型凍干機(jī)制冷系統(tǒng)采用壓縮式制冷技術(shù)，主要部件為活塞式壓縮機(jī)、水冷凝器、機(jī)械膨脹閥及蒸發(fā)器，其中，前箱蒸發(fā)器為板式換熱器，后箱蒸發(fā)器為盤管[2]。該型凍干機(jī)制冷系統(tǒng)常見故障現(xiàn)象、原因分析和解決辦法如表1所示。

2nbsp; " 凍干機(jī)制冷系統(tǒng)故障實(shí)例分析

2.1" " 壓縮機(jī)高壓異常故障

在壓縮機(jī)正常工作時，系統(tǒng)內(nèi)會產(chǎn)生高、低壓力，并有一個正常的壓力范圍。高壓異常報(bào)警是指壓縮機(jī)高壓端壓力過大觸發(fā)高壓開關(guān)，高壓壓力繼電器產(chǎn)生保護(hù)動作，壓縮機(jī)停機(jī)并發(fā)出高壓異常報(bào)警信號[3]。高壓異常報(bào)警發(fā)生時，設(shè)備無法啟動，無法進(jìn)行生產(chǎn)，若不及時檢查維修，會導(dǎo)致壓縮機(jī)排氣溫度高，造成冷凍機(jī)油變質(zhì)碳化，壓縮機(jī)有損壞的風(fēng)險(xiǎn)。凍干機(jī)制冷系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

高壓壓力異常時，可以從以下3個方面考慮進(jìn)行維修：1）檢查從高壓端排出的制冷劑至水冷進(jìn)口管段是否遇到堵塞，若有閥門關(guān)閉或開度不足的情況，開啟閥門并將開度調(diào)到最大，重新啟動壓縮機(jī)看是否恢復(fù)正常。2）檢查冷凍水溫度和壓力，制冷劑或冷凍油在水冷凝器中通過冷凍水降溫使其溫度下降到理想范圍，將高溫高壓的氣體轉(zhuǎn)變成為高溫高壓的液體。若冷凍水溫度高或水量不足，導(dǎo)致高溫高壓的氣體無法轉(zhuǎn)化也會觸發(fā)報(bào)警。3）排除以上原因后，在停機(jī)狀態(tài)下觀察壓縮機(jī)高壓壓力表，若壓力比上次開機(jī)前停機(jī)壓力高，可以懷疑壓縮機(jī)低壓存在泄漏。壓縮機(jī)在工作過程中，低壓端若存在泄漏點(diǎn)會吸入空氣，空氣與制冷劑混合后吸氣壓力升高，排氣壓力也相應(yīng)上升，導(dǎo)致冷量不足，制冷效果變差。對制冷系統(tǒng)進(jìn)行收液操作，將制冷劑回收到水冷凝器內(nèi)。打開壓縮機(jī)高壓閥門，排除內(nèi)部殘余的制冷劑，將高純氮?dú)獬淙胫评湎到y(tǒng)，然后使用泡沫法在壓縮機(jī)低壓端進(jìn)行檢漏，常見泄漏點(diǎn)在螺紋連接的地方或是低壓濾芯法蘭盤密封面。密封泄漏點(diǎn)后，繼續(xù)充入高純氮?dú)庵?.5 MPa進(jìn)行24 h保壓測試，確保測試結(jié)果合格后，對制冷系統(tǒng)抽真空加入制冷劑。試機(jī)觀察設(shè)備是否恢復(fù)正常。

2.2" " 壓縮機(jī)油壓差異常故障

油壓差報(bào)警是指潤滑油壓力與吸氣壓力之間的壓差值過低，導(dǎo)致油壓差控制器產(chǎn)生保護(hù)動作，壓縮機(jī)保護(hù)停機(jī)并發(fā)出報(bào)警信號。開機(jī)時，油壓差達(dá)不到設(shè)定值也無法啟動機(jī)組。油壓差等于油壓減去中壓，壓縮機(jī)啟動時油壓差小于75 kPa壓縮機(jī)報(bào)警，無法啟動；油壓差小于150 kPa，設(shè)備存在異常，需進(jìn)行檢查維護(hù)。油壓差異常故障處理不及時會導(dǎo)致壓縮機(jī)停機(jī)，制品達(dá)不到凍干配方的設(shè)定溫度提前融化，整批藥品報(bào)廢。

壓縮機(jī)油壓差異常故障時可以從以下3個方面考慮進(jìn)行維修：1）油壓差報(bào)警時先觀察油壓表和中壓表，若壓力表正常排除壓力表故障的可能。2）在凍干機(jī)運(yùn)行過程中，冷凍油和制冷劑是互溶的，一部分冷凍油會跟隨制冷劑進(jìn)入制冷系統(tǒng)管道之中，觀察冷凍油視液鏡，若冷凍油液位低于1/4，判斷冷凍油在制冷系統(tǒng)發(fā)生堵塞，未回到曲軸箱內(nèi)?？赡苁窍到y(tǒng)內(nèi)的冷凍油變質(zhì)或者太臟，導(dǎo)致油泵的油過濾網(wǎng)臟堵，阻礙油泵的正常吸油，從而導(dǎo)致油壓差不足。更換冷凍油，更換濾芯，清洗油過濾網(wǎng)，啟動壓縮機(jī)，觀察設(shè)備是否恢復(fù)正常。曲軸箱油位視液鏡如圖3所示。3）停機(jī)時曲軸箱內(nèi)的油溫過低，曲軸箱內(nèi)的冷凍油會吸收制冷劑蒸汽，使蒸發(fā)器內(nèi)的氣態(tài)制冷劑向壓縮機(jī)的油池“遷移”，潤滑油中混有大量制冷劑，油被稀釋而粘度變小，從而無法建立正常的油壓差，也會導(dǎo)致油壓差異常報(bào)警。檢查曲軸箱加熱器工況，若不進(jìn)行加熱，更換曲軸箱電子熱保護(hù)模塊，觀察設(shè)備是否恢復(fù)正常。

2.3" " 溫度異常故障

溫度是檢測凍干機(jī)是否平穩(wěn)運(yùn)行的重要參數(shù)，當(dāng)導(dǎo)熱油進(jìn)口溫度達(dá)不到系統(tǒng)設(shè)定溫度，在溫度控制范圍之外時，工控軟件會報(bào)溫度異常報(bào)警。溫度異常報(bào)警不及時解決會導(dǎo)致凍干產(chǎn)品不符合工藝要求，影響藥品質(zhì)量。

凍干機(jī)制冷系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)在工控軟件的調(diào)配下，將導(dǎo)熱油進(jìn)口溫度控制在軟件的設(shè)置溫度以內(nèi)。當(dāng)溫度異常報(bào)警出現(xiàn)時，首先檢查循環(huán)系統(tǒng)是否發(fā)生故障，用萬用表量取電加熱器電壓和電阻值是否正常，判定電加熱器的好壞，排除循環(huán)系統(tǒng)故障的問題。其次檢查制冷系統(tǒng)，可以從以下3個角度分析故障原因，解決故障，進(jìn)行維修：1）觀察制冷系統(tǒng)管道上的視液鏡有無白色氣泡，判斷制冷系統(tǒng)是否缺少制冷劑，若缺少制冷劑加液后試機(jī)，觀察視液鏡和設(shè)備降溫速率，判斷設(shè)備是否恢復(fù)正常。2）在降溫過程中，發(fā)現(xiàn)降溫速率緩慢或不降溫，觀察膨脹閥結(jié)霜情況，若不結(jié)霜則膨脹閥堵塞，更換新的膨脹閥。3）在升溫過程中，導(dǎo)熱油進(jìn)口溫度不上升反而持續(xù)下降，檢查發(fā)現(xiàn)膨脹閥閥體結(jié)霜，而電磁閥不熱。判斷電磁閥未關(guān)嚴(yán)，導(dǎo)致膨脹閥持續(xù)過液。關(guān)閉電磁閥前、后閥門，戴好護(hù)目鏡、手套謹(jǐn)防凍傷，拆卸電磁閥進(jìn)行清理或更換新的電磁閥[4]。電磁閥拆卸安裝可參考圖4。

3" " 凍干機(jī)制冷系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)

在凍干機(jī)生產(chǎn)過程中，制冷系統(tǒng)需要一直提供冷量，對干燥箱進(jìn)行制冷，壓縮機(jī)一直處于工作狀態(tài)，如果設(shè)備未進(jìn)行正確保養(yǎng)，會頻繁出現(xiàn)故障，很有可能導(dǎo)致凍干物料時間延長，藥品生產(chǎn)工藝無法滿足，嚴(yán)重時甚至?xí)拐幤穲?bào)廢，給企業(yè)造成嚴(yán)重的損失。所以，正確按時保養(yǎng)凍干機(jī)是保障凍干機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行的必要手段。

3.1" " 制冷系統(tǒng)維保注意事項(xiàng)

1）制冷系統(tǒng)電氣部件具有高電壓，在接通電源時，電源開關(guān)得電，即使在沒有操作設(shè)備的情況下，壓縮機(jī)也有可能隨時啟動回收制冷劑。因此，在制冷系統(tǒng)維護(hù)或維修時，首先應(yīng)切斷壓縮機(jī)電源，再進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)工作。

2）制冷系統(tǒng)在帶壓狀態(tài)下禁止對其進(jìn)行焊接或拆卸部件。

3）制冷系統(tǒng)在工作時高壓部分高溫達(dá)100 ℃以上，低溫部分低溫達(dá)-70 ℃以下，為了預(yù)防燙傷、凍傷，保護(hù)作業(yè)人員安全，維保工作需要達(dá)到室溫之后進(jìn)行。

在日常巡檢和每次開機(jī)前，應(yīng)認(rèn)真檢查設(shè)備工況，檢查制冷系統(tǒng)，壓縮機(jī)高壓表、中壓表、低壓表、油壓表都在合理范圍內(nèi)，冷凍油在視鏡上下限之間、無氣泡、色澤清亮，壓縮機(jī)結(jié)霜正常，無嚴(yán)重結(jié)霜、發(fā)熱現(xiàn)象。電壓穩(wěn)定在380 V，波動在±10%以內(nèi)，電氣接頭接觸良好，無松動?？諝忾_關(guān)、接觸器、中間繼電器動作安全可靠；壓力繼電器設(shè)定值正確，動作安全可靠。冷卻水進(jìn)出口溫度符合設(shè)計(jì)要求，冷卻水無跑、冒、滴、漏。

3.2" " 更換壓縮機(jī)冷凍油

冷凍油和制冷劑是互溶的，一部分冷凍油會跟隨制冷劑進(jìn)入制冷系統(tǒng)管道之中，故制冷管道有可能會積聚少量的冷凍油，所以即使制冷系統(tǒng)沒有發(fā)生泄漏，曲軸箱的油面也會發(fā)生下降。壓縮機(jī)換油的流程如下：1）對壓縮機(jī)進(jìn)行收液，將制冷劑回收至水冷凝器中。2）打開壓縮機(jī)高壓端排氣閥，將機(jī)頭壓力排空至0 MPa。3）關(guān)閉曲軸箱加熱器電源開關(guān)，準(zhǔn)備同型號冷凍油。4）打開曲軸箱排油口，排出冷凍油，在排出冷凍油的過程中使用綁布條的鐵絲盡可能清潔出曲軸箱底部沉積的油泥雜質(zhì)。5）拆下曲軸箱邊油位視鏡并清潔。6）使用潔凈氮?dú)饨託鈽?，由油視鏡處插入壓縮機(jī)曲軸箱內(nèi)，吹出殘余冷凍油。7）清潔油過濾網(wǎng)以及放油堵頭，并用氮?dú)獯祾吒蓛袅栏珊笾匦掳惭b回原來位置。8）壓縮機(jī)檢漏，檢漏時若使用肥皂水，檢漏液涂抹過的地方必須及時使用清水清潔，避免檢漏液對部件表面產(chǎn)生腐蝕。9）對制冷系統(tǒng)抽真空，利用壓差將冷凍油加到機(jī)組內(nèi)，加油后繼續(xù)抽真空，排出曲軸箱內(nèi)空氣。10）打開曲軸箱加熱器電源開關(guān)，等待曲軸箱溫度升至室溫以上，試機(jī)觀察設(shè)備是否恢復(fù)正常運(yùn)行。

3.3" " 補(bǔ)充壓縮機(jī)制冷劑

在凍干機(jī)運(yùn)行時，制冷劑若出現(xiàn)泄漏導(dǎo)致系統(tǒng)冷量不夠，需補(bǔ)充制冷劑。在常溫或較低環(huán)境溫度下能液化的工質(zhì)為制冷劑，制冷劑分為單一制冷劑和混合工質(zhì)制冷劑，在加注制冷劑時，如加注混合工質(zhì)制冷劑，制冷劑鋼瓶需倒置，給制冷系統(tǒng)加注液體冷媒。壓縮機(jī)補(bǔ)充制冷劑的流程如下：1）用加液管連接壓縮機(jī)加液閥門和制冷劑鋼瓶，抽空管連接加液閥門一端，不要完全擰緊，松開抽空管螺母一圈左右。2）打開制冷劑鋼瓶閥門半圈，看到加液閥門處有白色霧狀液體噴出，立刻擰緊連接加液閥門和加液管的螺母，操作時佩戴手套，防止手被排出的制冷劑凍傷。3）倒置制冷劑鋼瓶，全開鋼瓶，開始加液。4）當(dāng)壓力平衡制冷劑仍未加足時，啟動壓縮機(jī)繼續(xù)補(bǔ)加直至加足。5）補(bǔ)充完制冷劑后，先關(guān)閉壓縮機(jī)加液閥門，再關(guān)緊制冷劑鋼瓶閥門。此時加液管道中存在殘余制冷劑，應(yīng)佩戴手套拆卸加液管，防止凍傷。

3.4" " 更換制冷系統(tǒng)干燥過濾器

干燥過濾器可以去除制冷劑中的水分和雜質(zhì)，防止制冷系統(tǒng)出現(xiàn)冰堵和臟堵。觀察到干燥過濾器外殼發(fā)冷、凝水或結(jié)霜或者視液鏡指示環(huán)變成黃色，制冷劑流過時會產(chǎn)生部分節(jié)流，節(jié)流會吸熱，將空氣中的水分子吸附在過濾器濾殼外，此時應(yīng)更換干燥過濾器。此外，重新充注制冷劑、冷凍油，或者更換壓縮機(jī)、冷凝器等主要部件，必須同時更換干燥過濾器。更換干燥過濾器應(yīng)該避免在陰天或環(huán)境濕度較大的時候進(jìn)行，以免干燥過濾器吸入水分。更換制冷系統(tǒng)干燥過濾器的流程如下：1）對壓縮機(jī)進(jìn)行收液，將制冷劑回收至水冷凝器中。2）打開過濾器缸蓋上的放空閥，排出過濾器濾殼內(nèi)殘余的制冷劑。3）打開過濾器缸蓋，取出舊的干燥過濾器。4）用潔凈氮?dú)獯祾咝碌母稍镞^濾器，去除表面吸附的雜質(zhì)后安裝，注意不要提前將干燥過濾器從包裝中取出，避免其吸收空氣中的水分。5）壓縮機(jī)檢漏，對拆卸過的螺絲孔和擰過的閥門仔細(xì)檢查，看是否泄漏。6）對制冷系統(tǒng)進(jìn)行抽真空。

3.5" " 制冷系統(tǒng)維保建議

建議維保人員制定詳細(xì)的凍干機(jī)維護(hù)計(jì)劃，確定每次維護(hù)保養(yǎng)的內(nèi)容，提前準(zhǔn)備維護(hù)時需要用到的維修工具、設(shè)備備件和耗材等。除了定期維保，維修人員在每次維修時要做好記錄，分析設(shè)備產(chǎn)生故障的原因，對制冷系統(tǒng)常出現(xiàn)的問題進(jìn)行總結(jié)，在平時巡檢中著重檢查經(jīng)常維修的地方，發(fā)現(xiàn)設(shè)備的潛在問題，提前維護(hù)凍干機(jī)，降低設(shè)備生產(chǎn)中的故障率，延長其使用壽命。

4" " 結(jié)束語

凍干技術(shù)在維持疫苗穩(wěn)定性方面有顯著優(yōu)勢，在凍干技術(shù)廣泛應(yīng)用的今天，企業(yè)想要提高生產(chǎn)效率，保障設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，相關(guān)從業(yè)人員一定要熟悉和了解凍干機(jī)的相關(guān)知識，包括對凍干機(jī)的基本維修和保養(yǎng)知識，才能在第一時間快速恢復(fù)制冷系統(tǒng)的正常運(yùn)行，確保制藥工藝的良好運(yùn)行。

本文介紹的LYO-20凍干機(jī)常見故障和解決方法可以幫助相關(guān)從業(yè)人員快速了解凍干機(jī)；文中舉出了具體的維修實(shí)例進(jìn)行分析，生產(chǎn)維修人員若遇到相同或相似的故障類型，可參考本文快速找出故障，解決問題。凍干機(jī)是一種需要定期維護(hù)和保養(yǎng)的設(shè)備，維護(hù)和保養(yǎng)決定了凍干機(jī)使用年限和壽命，正確、有計(jì)劃地維護(hù)保養(yǎng)設(shè)備可以有效降低生產(chǎn)時凍干機(jī)故障的風(fēng)險(xiǎn)，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

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收稿日期：2024-08-23

作者簡介：李學(xué)燁（1997—），男，甘肅蘭州人，助理工程師，研究方向：真空冷凍干燥機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)。