labconco冻干机常见故障诊断与维修

作者：Labconco售后发布时间：2023-10-21 19:47点击：

冻干制品经冻干工艺抑制了水的活动，制品内所有的化学反应趋于零，物质基本可以保持在无损耗状态，因此可以长期保存。本文从冷冻干燥原理、冻干机组成等进行阐述,分析了冻干机在使用过程中常见故障及维修解决方法。

冷冻干燥是一种优质的干燥方法,冻干机作为冷冻干燥工艺的核心设备，已经被广泛应用在制药、生物制品、食品加工等领域。笔者结合多年冻干机维修管理工作，对冻干机在日常生产活动中的制冷系统、真空系统常见故障进行分析，特别是通过两个实际案例进行分析，对这一类故障提出针对性解决方案。
1冷冻干燥原理及冻干机组成
物质在自然界中以气、液、固三种形态存在,其构成大部分是水，水在维持其构造、机能方面起着重要作用，提取岀水分或降低水的活动即可降低物质活性。冷冻干燥是将物质先预冻结为固态，然后使其中的水从固态升华为气态，以除去物质95% ~ 99.5% 的水分的保存方法。冷冻干燥分为预冻结、升华干燥（第一期干燥）、解吸干燥（第二期干燥）三个过程。
冻干机主要由冻干箱体、搁板、冷凝器、制冷系统、真空系统、气动系统、液压系统、CIP系统、SIP系统、主控系统等组成。
2制冷系统的组成
制冷系统被称为冻干机的“心脏”，普遍采用机械式动力制冷，一般采用制冷压缩机作为制冷的动力,也有采用液氮制冷的方式。以制冷压缩机作为制冷动力的冻干机制冷系统由压缩机（螺杆式压缩机或活塞式压缩机）、冷凝器（水冷凝器或风冷凝器）、膨胀阀（热力膨胀阀或电子式膨胀阀）和蒸发器（冷阱或板式换热器）所构成，主要为冻干工艺过程中产品前期预冻结提供冷量，以及为后期冷阱盘管捕集升华水汽的凝华提供冷量。
冷阱的主要功能是吸附冻干箱内升华的水蒸汽, 一般按冻干机搁板面积的0.9 ~ 1.4倍来匹配冷阱的冷凝表面积,结构为圆筒型容器,位于冻干箱后面，分立式冷阱和卧式冷阱两种。冷阱上有制冷接口、抽空阀接口、温度探头接口、化霜管道接口、视镜等。
在设计冻干机时，考虑到冻干机对制冷要求的特殊性，其主要由以下部件组成:压缩机、制冷剂、水冷凝器、油分离器、电磁阀、膨胀阀、冷阱、干燥过滤器、能量调节器（CPCE）、安全阀、制冷管路等组成。
3真空系统的组成
冻干机真空系统由真空泵组、前箱、后箱（冷凝器）、蘑菇阀、蝶阀、真空仪表、真空阀门和真空管道等组成。
产品中的水分只有在真空状态下才能很快升华, 达到干燥的目的。真空泵通过抽空阀抽冷阱,再通过主阀抽冻干箱,使冷阱、冻干箱形成真空，一方面促使冻干箱内的水分在真空状态下蒸发（升华），另一主面该真空系统在冷凝器和冻干箱之间形成一个真空梯度（压力差）,使前箱水分升华后被冷凝器捕获。真空系统的真空度应与产品的升华温度和冷凝器的温度相匹配，真空度过高、过低都不利于升华。
4冻干机常见故障维修
4.1labconco制冷系统泄漏故障

制冷系统泄漏主要表现为：

（1）低压端与高压端泄漏:原因是设备在运行过

程中的震动及压缩机起停时的冲击导致铜管裂缝、接口端喇叭口、法兰盘螺丝松动及密封垫圈破损、老化失去弹性而不密封等。
(2) 高压端泄漏表现为:设备运行时高压压力走低，制冷剂越来越少,如不能找到漏点会导致设备制冷效果不好或不制冷。
(3) 低压端泄漏表现为:设备运行时因漏点系统会吸入大量空气,导致高压压力不断升高、高压指针摆动大，从而设备无法运行。
处理这类故障首先要判断出泄漏发生在哪些位置才好找出漏点,也才能完全解决问题,不停地添加制冷剂只能短暂解决问题但会带来更大的隐患。检漏方法很多但常用方法是充氮气打压，在可疑部位喷肥皂水进行检漏。
4.2制冷效果不好故障
制冷效果不好主要表现冷阱或冻干箱内温度达不到要求，原因也是多方面的，要具体情况具体分析，常见的原因有：
(1) 泄漏导致制冷剂量不足或膨胀阀开启不合理。
(2) 制冷系统堵塞，如过滤器堵塞、电磁阀损坏失效。
处理这类故障要看设备具体表现情况才好判断原因，只有找准原因也才能完全解决故障。如:压缩机结霜严重，但隔板温度达不到设定温度或压缩机温度较高,而吸气阀处不见挂霜,此种现象表示问题出在膨胀阀上，处理方法只有调节膨胀阀,使压缩机工作达到最佳状态;设备温度降不下来，吸气阀处不挂霜，且吸气压力较低这种现象说明问题出在制冷剂上，只有适当补充制冷剂才能解决问题;制冷系统堵塞一般常见的是油垢堵在某个阀门或过滤器上，只有找到堵塞部位和原因，并进行清洗或更换，问题才能解决。
4.3高压端压力报警故障
冻干机运行过程中高压端压力报警属频发故障，当压缩机的排气压力大于高压继电器设置压力时,报警就会出现，消除方法是手动复位高压继电器上的复位按钮。报警消除是容易，但要保证不再发生就要找到形成报警的原因，从源头上解决才是正确的操作。形成高压报警的原因很多，常见的有：
(1) 冷却水温度高、冷却水流量低或管道堵塞, 要确认冷却水工况条件是否满足工艺要求、定期对冷却水管道进行清洗等。
(2) 制冷剂添加过多，也会造成排气压力升高，这时要适量排出多余制冷剂。
(3) 检查高压排气阀是否开启或损坏，使得冻干机高压端排气不通畅也会造成高压报警。
4.4压缩机油压差低故障
压缩机起动90 s后油压差继电器将起作用，若此时没有油压差,压缩机会出现油压差报警并停机O 对于冻干机油压差低报警情况，应从以下几方面进行检查：
(1) 检査油压差继电器是否因故障导致其没有及时复位,此时需更换油压差继电器或手动按下复位按钮进行报警消除。
(2) 检查油路是否存在泄漏现象、曲轴箱内油面液位，判断是否需补充油量或是其他原因造成油泵吸不到油，此时一般需更换新的油分离器。
(3) 检査冷冻油颜色,是否因运行时间长而变脏, 已造成油泵过滤器堵塞,此时需对冷冻油进行整体更换并清洁堵塞的过滤器。
4.5真空泵性能下降，真空度低
对于冻干产品，真空度至关重要。真空度应与产品的升华温度和冷凝器的温度相匹配,真空度过高、过低都不利于升华。这个故障常见的原因有：
(1) 泄漏，只有逐一检査可能的漏点，如管路、各类阀门、密封垫圈、冷阱、冻干箱体等，找到了漏点故障即可解决。
(2) 堵塞，对真空管路、过滤器等进行排查，找到堵塞位置,及时清理或更换过滤器滤芯。
(3) 真空泵故障,对真空泵进行故障维修或更换o
(4) 冷凝器化霜不彻底，导致冻干箱体底部有积水而影响真空泵抽真空。
5案例分析
5.1冻干机制冷系统故障
(1) 故障描述
冻干机制冷时间延长，压缩机需工作很长时间才能将温度拉到设定温度。出现这种情况后,为了保证生产正常进行维修人员会采取一些应急方法，如添加一定量制冷剂，这样能使冻干机制冷时间恢复正常,但生产几批后老问题又再次出现。
(2) 故障分析
这种故障表现是典型的制冷剂泄漏问题，并且可以肯定的是低压端泄漏问题。压缩机运行时，当泄漏发生在低压端时,高压端压力表会走高，甚至指针会摆动不停;当泄漏发生在高压端时,高压端压力表会偏低，因为制冷剂在减少。

维修人员添加一定量制冷剂是应急方法，不是解决之道，因为不找到泄漏点，一味地添加制冷剂会导致压缩机制冷系统吸入大量空气，使压缩机高压压力不断升高从而无法正常运行,这是得不偿失的。
(3)故障排除
生产间隙，维修人员用肥皂水进行査漏,最终在一根铜管接口处发现了漏点。松开接口在喇叭口旁找到一处约1 cm长的裂纹，估计是做喇叭口时就有损伤了，只是没漏，随着设备运行时会有震动及长时间的使用,导致了泄漏。
经过更换铜管，重新加注了新的制冷剂后设备已正常运行了约2个月未在出现这类故障，从而肯定该故障彻底解决了。
5.2 labconco冻干机水冷凝器故障

(1) 故障描述
压缩机高压端压力偏高、高压报警,制冷效果不好。
(2) 故障分析
冻干机制冷系统中水冷凝器的传输介质一般是冷却水，其作用是将高温高压的气态制冷剂的热量带走并使制冷剂冷凝成液体。在冻干机设计之初，对冷却水的流量、压力、进出水温差等都有明确允许范围。冷凝器的换热效率高低直接关系到冻干机制冷效果。常用的判断方法是看冷却水压力、用手摸摸冷凝器的进水与出水端是否有明显温差及冷凝器表面温度是否异常偏高。众所周知,工业化生产状态螺杆压缩机冷却方式用的都是水冷凝器。为节约生产成本、节能减排，冷却水的供给一般采用一幢楼(或一个厂区)集中循环式供应。循环管路一般选用碳钢管，随着使用时间加长碳钢管内壁会有大量杂质产生,这些杂质会沉积在循环管道内壁、冷凝器盘管内壁等从而降低冷凝器换热效率。
经过检查冷却水循环系统循环给水水压约为 5.5 MPa、温度为7.2 T ,回水水压约为6 MPa、温度为10.7无，因此判断冷却水循环系统工作是正常的。用手摸冷凝器进出水管两端、冷凝器表面发现水管两端温差不大,但冷凝器表面温手，估计是冷凝器盘管堵塞或结垢,使其换热效率降低。
(3) 故障排除
如图1所示,水冷凝器冷却水进水管内壁杂质很多，易造成堵塞，必须定期清洗。如图2所示冻干机水冷凝器化学清洗现场及清洗液残留物,从残留物可以看出水冷凝器内部也是非常脏的，盘管内壁杂质、结垢很严重且清洗液残留物表面有一定的油质,用自来
水循环清洗不容易被清理，必需要用专业的管道清洗
剂或酸碱化学溶液才能将其清洗干净
图1冷却水管路内壁图片(连接冻干机水冷凝器)
图2冻干机冷凝器化学溶液清洗

经过维修技术人员对冷却水循环管路、冷凝器的化学溶液清洗,冷凝器工作正常,压缩机的高压端压力降低、制冷效果也得到大大提高。
通过这个案例维修制订了针对冷水机组、冷却水循环管道、冷凝器（换热器）等设备（施）的定期化学溶液清洗文件。对于效益较好采用产品附加值较高的企业，建议在冷却水循环管的选择上是304不锈钢管而不是碳钢管。
6结论
在labconco冻干机运行过程中发生故障在所难免，当故障发生时维修人员应当保持清醒意识，透过现象看到本质，找到故障根源,采取有效可行措施，只有这样才能避免故障进一步扩大,才能彻底解决问题。对于冻干机的常见故障，结合多年实践经验,冻干机在使用过程中企业应重视每月定期的日常维护保养工作及每2年左右邀请冻干机厂家工程师对设备制冷、真空、液压等系统进行检査或维护保养工作。
只有做好设备清洁、制冷剂定期检查、冷动油和过滤器定期更换等工作才能最大程度降低设备故障,使设备随时处于最佳工作状态,这也才能为企业带来更大的效益。

如有任何问题请咨询LABCONCO冻干机售后维修中心：4008-525-990

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