凍干機制冷系統常見故障的分析與處理

陳鵬 何聽

摘要：制冷系統是凍干機的關鍵系統之一，其作用是為凍干機提供冷凍干燥時所需的溫度。制冷系統的運行效果將直接影響凍干制劑產品的質量和生產周期，鑒于此，對凍干機制冷系統常見故障的原因與處理方法進行了分析。

關鍵詞：凍干機制冷系統;常見故障;原因分析;處理方法

0? ? 引言

凍干機是凍干制劑產品生產的關鍵設備，而制冷系統是凍干機的關鍵系統之一。制冷系統主要為凍干機提供冷凍干燥時所需的溫度，通過壓縮機對制冷劑的作用，制冷劑的物理狀態發生變化，從而吸收外界或釋放自身的熱量，達到溫度控制的效果。

如圖1所示，制冷系統通過壓縮機提供動力，制冷劑在冷凝器中放出熱量被水冷或風冷帶走而變成液態，液態制冷劑在蒸發器中蒸發，吸收制品或板層的熱量，使制品或板層達到所需的低溫。

制冷系統的具體作用有兩個方面：（1）提供凍干機在正常生產中所需的低溫，保證藥品在整個生產過程中都是以固態的形式存在，防止藥品出現融化萎縮現象。（2）保證藥品中的氣態水在真空階梯的流向運動中，由后箱對氣態水進行低溫捕集，防止氣態水進入干式真空泵沉積對其產生損傷[1]。凍干機制冷系統的運行效果將直接影響凍干制劑產品的質量和生產周期，做好凍干機制冷系統的維護，及時解決運行過程中出現的故障，對保證生產順利進行和產品質量都具有重要意義。

1? ? 壓縮機故障的分析與處理

壓縮機按其結構形態可分為活塞式壓縮機和螺桿式壓縮機，其中螺桿式壓縮機最為常用。螺桿式壓縮機主要運行參數包括吸入溫度、吐出溫度、吸入壓力、中間壓力、吐出壓力、給油壓力，各參數的正常運行范圍如表1所示。

凍干機使用過程中的螺桿式壓縮機常見故障分析與解決方法如下：

1.1? ? 高壓壓力過高

制冷系統中氣態無法正常轉化為液態，由于氣態和液態的體積比很大，在氣態狀況下，高壓壓力急劇增高。針對這一狀況，進行原因分析及相應故障處理。（1）制冷劑太多，液態制冷劑淹沒部分冷凝器銅管，冷卻水的制冷量不足，制冷劑無法從氣態變成液態。應先對系統收氟，盡量多地將氟利昂回收至水冷凝器，再打開水冷凝器上端角閥，排出氣態氟利昂的同時去除系統摻雜的不凝氣體。（2）冷卻水溫度高，冷卻水換熱效果差，冷卻水無法帶走制冷劑從氣態變成液態所釋放出的所有熱量。冷卻水一般在20～23 ℃為宜，檢查水溫異常原因并處理。（3）冷卻水壓力低或進出端壓差小，冷卻水流速慢或水冷凝器結垢，冷卻水換熱效果差，冷卻水無法帶走制冷劑從氣態變成液態所釋放出的所有熱量。冷卻水壓力低可以采用增加加壓泵或更改管道減小管道壓力損耗的方式進行處理，若多臺凍干機冷卻水系統并聯導致進出端壓差小，可在冷卻水回水末端增加回吸泵，降低出端水壓，若冷卻水系統有膨脹箱，則回吸泵應加在凍干機回水和膨脹箱之間。（4）制冷管道低壓段有泄漏，吸入空氣，空氣在當前溫度下無法變成液態，占據空間體積。可對檢查漏點處理并收氟后打開水冷凝器角閥進行排出，觀察水冷凝器視鏡，里面的霧狀狀態消失，關閉角閥，空氣基本排干凈。若系統空氣較多，則應系統抽真空至系統壓力為-0.1 MPa，再加制冷劑。（5）高壓排氣閥沒開足或損壞，造成排氣不暢。制冷劑無法進入水冷凝器，對壓縮機損害巨大，開機前應檢查各閥門的開關情況，若遇到閥門損壞應及時更換。

1.2? ? 吐出溫度過高

凍干機的吐出溫度區間為50～90 ℃，溫度過高，對軸承、轉子及腔室的使用壽命造成影響，或是因為軸承或轉子的摩擦，產生高溫。（1）冷卻水異常，冷凍機油在油冷卻器中無法正常冷卻，再次進入壓縮機時油溫過高，未對高壓端的制冷劑起到冷卻作用。應根據上述檢查的冷卻水溫度、壓力等情況進行處理。（2）螺桿機中間冷卻器膨脹閥調節過小，中冷未對高壓端制冷劑進行足夠的冷卻。中冷是用少部分的液態制冷劑對大部分用于設備的制冷劑制冷，使其達到過冷液態的狀態，減少管路中的制冷效果損失，同時也對壓縮機有制冷效果，若中冷回氣管溫度較高，可適當調節中冷膨脹閥大小。（3）壓縮機內部螺桿或軸承磨擦產生高溫。應立刻停止使用，對螺桿機進行維護，重新拆裝，更換軸承及密封件，檢查并修復螺桿磨損情況。

1.3? ? 油壓差過高

（1）回油不暢，冷凍機油在油分離器中沒有完全分離，需更換油分離器。（2）油臟，造成油過濾器堵塞。需更換油過濾器，并用綢帕將油過濾器殼里面擦拭干凈，安裝后打開一邊手閥，啟動單向閥排出系統中的空氣。（3）油壓差繼電器失靈，需更換新的油壓差繼電器。（4）吐出溫度過低。1）冷凍機油的黏度增加，堵塞油過濾器，需調小中冷膨脹閥、調小油冷卻器冷卻水流量，并持續觀察，防止發生其他故障。2）吐出溫度低，導致氟利昂和冷凍機油無法在油過濾器中快速分離，部分冷凍機油進入制冷管路，導致油壓過低，需調小中冷膨脹閥、調小油冷卻器冷卻水流量，并持續觀察，防止發生其他故障。

1.4? ? 壓縮機熱保護

（1）壓縮機電機端冷卻水冷卻效果不足，無法帶走電機線圈產生的熱量，應調大冷卻水的壓力或降低冷卻水溫，使其滿足線圈熱量交換要求。（2）壓縮機負荷過大（中間壓力>0.5 MPa），工作電流大，電機線圈發熱嚴重。在冷卻介質高溫的情況下開啟壓縮機，膨脹閥開度很大，壓縮機的負荷很大，應關閉一組膨脹閥或者持續性地開關電磁閥，減小制冷劑的流通量，必要時調整膨脹閥的大小。（3）壓縮機內部螺桿或軸承磨損導致異常，工作電流增大，線圈發熱嚴重。若是壓縮機異常導致的熱保護，應立即停止使用該壓縮機，重新拆裝檢查磨損情況，并更換壓縮機內部軸承及其他部件。

2? ? 膨脹閥堵塞的分析與處理

堵塞狀態：膨脹閥堵塞后，膨脹閥不掛霜，從中間冷卻器到膨脹閥之間的銅管掛霜嚴重，出液端視鏡滿液，看不見液態制冷劑流動，高壓略高，壓縮機低壓、中壓顯示相同，基本接近-0.1 MPa。

原因分析：膨脹閥內部水或油結冰，或者雜質堵塞膨脹閥閥芯的節流孔，導致制冷劑無法通過膨脹閥進行制冷[2]。

處理方法：更換干燥過濾器，再用開水淋膨脹閥閥座部分，使固態的油或者冰變成液態，隨管路流回壓縮機，油可在油分離器進行分離，水由干燥過濾器吸附，后期更換。若開水淋后無反應，則為臟堵，必須關掉膨脹閥兩端的截止閥，拆開膨脹閥進行清潔。

3? ? 干燥過濾器堵塞的分析與處理

堵塞狀態：制冷效果差，從干燥過濾器開始掛霜，一直到膨脹閥后端，出液端視鏡為空，基本看不到液態的制冷劑流動，中壓、低壓顯示相同，基本接近-0.1 MPa。

原因分析：干燥過濾器里面的雜質或者水堵塞制冷劑的流動，少量的制冷劑通過干燥過濾器便開始蒸發，吸收銅管的熱量，從而使銅管掛霜。由于通過的制冷劑很少，視鏡中基本看不到液態制冷劑的流動。

處理方法：更換新的干燥過濾器。

4? ? 回氣過濾器堵塞的分析與處理

堵塞狀態：視鏡滿液，液態制冷劑流動緩慢，中壓、低壓顯示相同，基本接近-0.1 MPa;高壓低，小于0.8 MPa，回氣端掛霜嚴重。

原因分析：回氣端油或者水吸附在回氣過濾器上面，由于溫度較低，變成固體的油脂或者冰，堵塞了過濾器，使得通過膨脹閥的制冷劑在蒸發器內積聚，到達一定量后無法再蒸發，以液態的形式保存在蒸發器里面，液態的制冷劑在回氣過濾器的位置有極少量的蒸發，使機頭掛霜嚴重;大量的液態制冷劑滯留在蒸發器內，使得壓縮機的吐出壓力變低。

處理方法：更換干燥過濾器，打開對應壓縮機的控制閥，用油分離器里面高溫的氟利昂對回氣過濾器進行加熱，將油或者水加熱溶化，油將在油分離器進行分離，水則由干燥過濾器負責分離;若控制閥打開一段時間后仍無法疏通回氣過濾器的堵塞，則應停機，關閉高壓、低壓及控制閥的截止閥，拆開壓縮機機頭，取出回氣過濾器進行清潔，并用熱風吹干。

5? ? 結語

制冷系統對凍干過程和制品質量起著決定性的作用，本文就凍干機制冷系統的常見故障進行了分析，并細化故障的處理方法，希望能對凍干機制冷系統的故障排除及保養起到一定的借鑒作用。

[參考文獻]

[1] 王靖波.凍干機制冷系統常見問題的分析[J].科學視界，2014（16）：91.

[2] 謝鳳民，劉恩恒，孔筱明.凍干機維修故障實例[J].醫療衛生裝備，2008，29（5）：118-119.

收稿日期：2021-01-13

作者簡介：何聽（1985—），男，江蘇連云港人，工程師，研究方向：制藥企業潔凈廠房、設備及公用系統管理。