脈動式高壓真空滅菌器故障分析研究

劉崇崇，劉秀美

（聯勤保障部隊第九〇〇醫院倉山院區，福建 福州350000）

滅菌器可滿足醫院手術室和供應室的滅菌消毒需要，并可以實現不同級別區域的有效隔離密封。由于醫院每天會有大量的物品需要進行高溫滅菌消毒，滅菌器每天的工作負荷很重。一旦發生故障不能及時排除，物品不能及時進行滅菌消毒，將影響手術等治療的展開，進而影響患者的治療康復。這就要求設備科相關人員對滅菌器的組成及工作原理了如指掌，才能在日常的巡檢中及時發現故障苗頭并處理，確保滅菌器的安全可靠運行。

1 滅菌器的工作原理

滅菌器的工作原理是采用設備自身的真空系統強制抽出滅菌室內的空氣，再導入飽和蒸汽并維持一定的時間、一定的溫度（壓力）。當飽和純蒸汽與被滅菌物接觸時利用高溫導致細菌微生物的蛋白質變性死亡，從而達到滅菌消毒的作用。當滅菌過程結束后，再排出滅菌室內的蒸汽，啟動真空系統對內室抽真空，抽出內室的蒸汽及滅菌物品內的水分，從而達到對滅菌物品的干燥作用[1]。根據不同的消毒物品采用不同的工作程序（如表1）。

表1

其運行曲線圖見圖1（干燥行程中可能脈動抽真空2-3次）[2]。

圖1

2 滅菌器的組成及功能介紹

滅菌器主要由壓容部分、管路系統、控制系統、物料搬運、安全系統組成。

壓容部分是本設備的主體部分，主要有大門部分和筒體部分。其中滅菌室及大門采用不銹鋼板壓制而成、無銹蝕、無污染。大門主要是由門齒板、門體板、門臂板和門傳動系統組成。門齒板與門體焊接為一體，并焊有加強筋。大門設有安全連鎖裝置，確保設備開門的安全性。筒體主要是由內室和夾層組成，結構為方型二重壁通過全溶焊接而成。

管路系統從功能上分主要有進蒸汽管路、排蒸汽管路、抽真空管路、泵進水管路、回空氣管路和門充氣真空管路。管路的主要部件有氣動閥、單向閥、手動閥、疏水器、過濾器、壓力傳感器、壓力表、先導閥、電動球閥等。

（1）進蒸汽管路主件有減壓閥、內室進汽閥、夾層進氣閥等。其有兩種形式：內室與夾層分開進汽；蒸汽從夾層進內室。前者進汽方式在內室與夾層各安裝一個安全閥，后者只在夾層裝一個安全閥。進蒸汽管路通過控制閥門可以使蒸汽根據需要自由進入滅菌室內，其對內室和夾層的蒸汽實現溫度和壓力的雙重控制，當內室和夾層的蒸汽壓力或蒸汽溫度達到預定值時程序自動切斷進汽閥，防止溫度和壓力進一步上升對設備、操作人員和被滅菌物造成傷害。

（2）排蒸汽管路主件有內室溫度計、內室排汽閥、單向閥等。程序通過控制排汽閥來實現對內室蒸汽的快速排放。

（3）抽真空管路主要有真空泵、電機、真空閥、滲氣閥、泵進水閥等。程序通過交流接觸器控制真空泵的開啟和閉合，同時打開或關閉真空閥實現對內室抽真空。真空泵進水管路是供給真空泵冷卻水，同時起密封作用。真空在滅菌器中至關重要，作用如下：a.抽出內室殘余的空氣，確保滅菌過程中無空氣存在。如果內室存在空氣，會導致進蒸汽高壓的過程中在被滅菌物（如布類包裹）的幾何中心區域形成空氣團，不利于蒸汽的穿透，使被滅菌物包裹的幾何中心區域的溫度達不到要求，導致滅菌不合格。對于真空度的檢測可以通過BD試驗來測試。b.抽出內室的蒸汽和水分對被滅菌物（如布類包裹、器械）等進行干燥。當內室的真空度很低時，水的汽化沸點隨之降低，真空泵同時將汽化的水汽抽出滅菌室，達到干燥的目的。本滅菌器采用的真空泵，其真空度可達-0.09MPA，確保了滅菌內室的真空度。

（4）回空氣管路主要有空氣過濾器、回空氣閥、進汽手動調節閥等。程序通過控制回空氣閥實現對內室熱空氣的進入。空氣的預熱主要是通過緊貼在夾套上的空氣管來實現；空氣的潔凈主要通過空氣過濾器來實現。

（5）門充氣真空管路主要有先導閥、電動球閥、支架、門膠條等。門管路主要是對門槽內進行充氣和真空來實現門膠條的伸出與縮回，門膠條伸出后，實現對內室蒸汽密封，防止內室的蒸汽逃逸；門膠條縮回后，可以方便自如的升降大門。

控制系統主要有PLC、模擬量模塊、溫度變送器、溫度傳感器、彩色觸摸屏、微型打印機、直流繼電器等。PLC是滅菌器的核心部分，在滅菌器的運行過程中，根據采集到的輸入信號（數字量和模擬量）控制程序的運行，再把信號輸出到執行元件上，控制滅菌器的實際運行。本滅菌器的模擬量模塊共兩路溫度信號輸入、兩路壓力信號輸入。觸摸屏主要動態顯示滅菌器運行過程中過程參數、過程曲線、閥門的運行狀態、輸入輸出的狀態、設定過程參數、選擇滅菌程序、故障報警等，打印機可以打印溫度、壓力的過程數據，用于留檔和故障排查。

物料搬運主要有內車及外車。內車是指容納被滅菌物并運送被滅菌物進出滅菌內室的裝置，有網籃和內車兩種形式。內車的搬運需要做好防燙傷防護。外車是指在滅菌器放置環境附近搬動運送內車的裝置。

安全系統主要有門閉鎖機構、安全閥、壓力表等。滅菌器設有程序安全聯鎖裝置，在內室壓力大于0.02MPA時，門自鎖，此時門不能被打開。安全閥的作用是當系統壓力超過滅菌器設計壓力0.25MPA時，安全閥打開，將系統中的一部分氣體排入大氣，使系統壓力不超過允許值，保證設備不因壓力過高而發生事故。安全閥應該每年計量檢測一次，嚴禁超期使用。壓力表與壓力傳感器對照使用，防止壓力傳感器發生故障后無法判斷壓力，發生事故。壓力表應該每半年計量檢測一次，嚴禁超期使用。

3 故障分析及處理

在了解了設備的原理及基本組成構造后，使我們對于滅菌器有了深入了解，出現故障后知道如何分析、排除故障。判斷故障前首先要確認水源壓力、氣源壓力、壓縮空氣源壓力是否在滅菌器設計范圍內以及三相電源是否缺相。防止因為外圍運行參數不滿足，而造成滅菌器無法工作或發生故障。

（1）故障現象：滅菌器關閉大門時有異響且大門沒有走到位就停止。

分析處理：門傳動系統是利用門電機的正轉與反轉帶動傳動系統來實現門的上升與下降，并通過限位開關來確定門的運轉是否到位。滅菌器大門關閉時只要門傳動系統在工作，故障肯定出在此處。拆開大門護板，模擬門開關過程，發現異響是由于傳動鏈條長期暴露在高溫環境下，鏈條上的潤滑脂已經干涸失去了作用，清理并重新涂抹潤滑脂后，異響消失。再次模擬開關門過程中發現固定行程開關的螺絲松動，導致大門沒有走到指定位置就停止了。將固定螺栓止松緊固后，故障排除。多次模擬沒有問題后，將護板恢復，故障排除。

（2）故障現象：滅菌器使用中程序一直運行在真空行程，真空泵一直運行，不能進入滅菌行程，消毒無法完成。

分析處理：滅菌器的程序流程為：a.準備狀態；b.真空行程；c.滅菌行程；d.干燥行程；e.結束行程。[3]我們先了解一下真空行程的過程，進入真空行程后，真空泵開始對內室抽真空，當滅菌室內壓力達到壓力傳感器設定值（1）-0.065MPA后，延時2分鐘對滅菌室內抽取真空。延時時間結束后，停止抽真空，同時對內室進蒸汽。當滅菌室壓力達到壓力傳感器設定值（2）0.05MPA后，停止進蒸汽，同時排汽閥打開，排出內室蒸汽，達到壓力傳感器設定值（3）0.02MPA后，開啟真空泵對內室抽真空，重復以上動作，直到脈動次數結束。脈動次數結束后，開始打開進氣閥對內室進蒸汽升溫，在此行程，進氣閥受溫度控制，當溫度達到滅菌溫度時程序進入滅菌行程。由此我們知道真空行程必須要達到必要的壓力溫度條件，程序才能進入下一行程。通過觀察運行過程中溫度和壓力的顯示，發現真空泵開始抽真空后，內室壓力一直維持在-0.058MPA，始終無法達到壓力設定值（1），滅菌器在程序控制下一直抽真空。造成這種現象的原因主要有兩點：a.內室密封不嚴；b.抽真空管路效率不足。由于這兩部分涉及的部件眾多，本著先易后難的原則，我們先檢查了門密封條和真空泵。門封條彈性良好，伸縮自如，沒有問題。檢查真空泵時發現其在運轉過程中殼體一直非常熱，這種現象不正常。此款真空泵為雙級水循環真空泵，運行過程中一直有冷卻水運行，只在抽內室蒸汽的初始階段殼體很熱，隨著內室蒸汽的減少，殼體溫度快速下降。判斷問題出在冷卻水管路。首先檢查進水壓力為0.25MPA，符合滅菌器水源壓力要求的0.15～0.3MPA。其次檢查進水電磁閥及其供電24V正常，再次檢查真空泵進水端的噴嘴，檢查發現噴嘴已經被水銹等雜質堵塞，水流量很小[4]。將其與前級過濾網一并清理干凈。此噴嘴設置的目的是使進水均勻，更好地冷卻密封真空泵，不能拆除。重新安裝試機，真空泵的殼體溫度下降，抽真空時壓力顯示為-0.072MPA，達到程序設定值，順利進入滅菌行程，故障排除。

（3）故障現象：科室反應滅菌器預熱40min后，一直不能進入運行界面。

分析處理：此款滅菌器是內室與夾層分開進汽。經過預熱后的設備有利于滅菌周期的縮短、滅菌室內冷凝水的減少和被滅菌物的滅菌效果和干燥效果。其預熱是通過夾層進蒸汽實現的，預熱時間通常為20min，冬天大約30min，預熱后夾套壓力應在0.21～0.23MPA，溫度125℃左右。預熱屬于準備狀態，預熱的過程是，水進入蒸汽發生器并達到液位傳感器的上限后，液位傳感器閉合，給控制系統信號，控制器切斷進水閥并接通加熱器產生蒸汽，蒸汽源壓力開關閉合停止加熱。蒸汽進入夾層對鍋體預熱。首先觀察夾層壓力表無壓力，用手背輕輕觸摸鍋體，鍋體是冷的，沒有預熱。故障鎖定在蒸汽發生裝置，觀察液位柱液位，發現已經超過水位刻度上線，從程序界面進入查看上液位傳感器的狀態為斷開；再次檢查傳感器的工作電壓為直流24V正常，判斷上液位傳感器損壞。更換傳感器并重新開機，觀察液位正常，加熱器加熱正常，夾層壓力緩慢上升至0.21MPA，溫度127℃，程序進入運行界面，故障排除。

（4）故障現象：BD試驗存在濕包的現象影響滅菌效果。

分析處理：造成這種現象的原因是冷空氣團的存在。冷空團的存在會導致對滅菌產生三個不利影響：a.形成空氣蒸汽混合團，產生負壓，降低滅菌室內的滅菌壓力，不利于溫度的提升，使腔室內存在一定的壓力下達不到應有的滅菌溫度。b.冷空氣團阻隔蒸汽接觸滅菌物品，不利于熱穿透。c.減少內室的水分，不利于微生物的殺滅。分析造成冷空氣團的主要原因有：a.真空泵的性能下降，使真空度達不到BD試驗的要求。b.大門的密封性能不好，導致大門泄露或輕微泄露。c.管道漏汽，導致腔室內空氣滲入，排除不徹底。d.內室壓力測量系統是否正常。e.蒸汽質量差、含水量過多。f.空氣起始溫度低、重力作用明顯、BD試驗前不預熱，致使送入內室的蒸汽壓力過高或速度過快，將過多的空氣擠入試驗包。g.溫度升得過快導致真空時進蒸汽未對試驗包進行滲透。h.BD試驗包制作不標準。原因太多，運用排除法尋找故障。觀察真空泵運行時壓力顯示為-0.072MPA，符合滅菌器運行參數要求，排除第a項。內室前后門各有一個壓力傳感器，觀察運行時兩個壓力傳感器數值，兩者數值相差0.01MPA，排除第d項。按動程序調試按鈕進入調試畫面進行疏水排汽閥疏水時間設定，重新設定時間后，還是存在濕包現象，排除第e項。滅菌器在使用前已經經過預熱，排除第f項。將此時BD實驗的全過程參數與正常時參數進行比對，排除第g項。科室使用的BD滅菌包為原廠采購且專人包裝，再次重新制作BD試驗包進行實驗，依舊發生濕包現象，排除第h項。滅菌器管路系統涉及部件眾多，管道漏氣很難查找，本著節約時間原則，先檢查大門密封性。將新的密封條裝機后，重新試驗，沒有發生濕包現象，故障排除[5]。

（5）故障現象：開機后顯示屏顯示err=comm err。

分析處理：通過查找手冊可知此故障為觸摸屏通訊故障。主要有以下幾種原因：a.PLC端口損壞或接頭脫落。b.觸摸屏端口損壞或接頭脫落。c.觸摸屏與PLC之間的通訊電纜損壞。檢查發現PLC與觸摸屏的端口固定牢固沒有脫落，拆開端頭接頭沒有發現有斷線和接觸不良的現象。將連接線取出，發現中間部分已被老鼠咬斷了一部分，將連接線重新接好，故障排除。為以后不發生類似故障，將此部位的縫隙、開口處用粗鋼絲網覆蓋，防止老鼠進入。

4 結束語

滅菌器是醫院正常運行的重要設備，本文通過對滅菌器原理與組成部分的介紹和一些復雜問題的處理，使大家了解了滅菌器在各個運行狀態，都有哪些部分參與運行，以及關鍵點的壓力和溫度參數。方便大家在日常巡檢過程及時發現設備隱患，防患于未然，保證了滅菌器的正常功能，提高了工作效率，降低了維護成本。