連續制粒線真空泵站的改造研究應用

韓旭光，戢兵，吳中意，劉新邦，林耿旭

（湯臣倍健股份有限公司，廣東 珠海 519040）

連續制粒線也稱為連續氣流混產線，是具有將2種或2種以上的粉末按照工藝配方要求進行連續混合功能的自動化設備。該產線屬于一種全程密閉式自動混料系統，特別適合在制藥、食品、化工等行業中使用，可以杜絕混合過程中的人員、產品與環境之間的交叉污染風險。目前該產線在我司主要應用于片劑線產品（氨糖軟骨素或多維等片劑產品）的前面物料混合工序，因該設備具有混合均勻度良好，穩定性好，混合的批量生產量大，全程按照設定好的配方進行無需人工參與的自動混合等特點可與后段生產壓片，包衣等設備組線，實現全程自動化與無人化生產，有效地提升產線整體效率并極大程度減輕作業人員勞動強度。該整套設備完全符合藥品生產的GMP要求，是理想的片劑生產線物料混合的自動化設備，在藥品、食品等物料混合的領域，未來將有很大的發展空間。

1 改造前真空泵站工作方式

在改造前狀況：

在實施改進之前，還需要針對連續制粒線運行的輔助設備系統——真空泵站（物料輸送采用負壓方式輸送，因此真空泵站為連續制粒線物料輸送提供動力）的具體工作方式加以了解，這樣才能夠讓后續的整改更加具有針對性。所以，在改造之前，就需要了解到內容如下：

真空泵站系統主要由真空泵組、冷卻水箱、負壓儲氣罐、隔斷真空泵與負壓儲氣罐單向閥、冷卻水進水，補水系統、冷卻系統、電氣控制系統等部分組成。工作時，由連續線內包系統控制，當系統切換到自動運行模式時，通過安裝在負壓儲氣罐上的壓力傳感器反饋模擬量信號控制真空泵的啟停動作，當壓力傳感器反饋信號低于設定值時，負壓儲氣罐內負壓不足，真空泵啟動運行。通過與冷卻水箱連接的水管，將冷卻水進入真空泵泵頭內，通過葉輪高速旋轉將進入葉輪內的冷卻水通過離心作用甩至泵殼形成一個水環，環的內表面與葉輪輪轂相切。由于泵殼與葉輪不同心，右半輪轂與水環間的進氣空間逐漸擴大，從而形成真空，經過機械式的單向閥與負壓儲氣罐通過不銹鋼管道相連，將真空泵所產生的負壓儲存在負壓儲氣罐內。當負壓儲氣罐內的負壓經過傳感器轉換的模擬量反饋到PLC內達到程序設定值后，真空泵停止運行，單向閥通過彈簧進行復位，此時將負壓儲氣罐與真空泵進行隔斷，形成兩端壓力平衡的狀態。改造之前的真空泵站（圖1）結構為：（1）負壓儲氣罐連接內包端的管道高度低于連接真空泵端高度。（2）隔斷真空泵與負壓儲氣罐使用的是機械式的單向閥，復位是通過安裝在單向閥閥桿上的彈簧進行復位。雖然該整體結構在前期生產的時候，可以滿足提供負壓的功能，但是在實際的生產跟蹤過程中，發現有的時候單向閥復位的彈簧因長期壓縮展開動作導致彈簧斷裂或彈力變小，而無法及時將單向閥進行復位。因負壓儲氣罐通過管道與真空泵相連，負壓儲氣罐內的負壓會通過沒有完全封好的單向閥位置形成反吸的現象。該現象發生時，會將冷卻水箱內的水反吸到負壓儲氣罐內，多次反吸后當負壓儲氣罐內儲存的水位高于連接內包端管道位置的時候，反吸的冷卻水會經過管道進入內包段，發生冷卻水倒灌異常，并且該異常不能被及時發現，一旦該異常發生后并沒有被發現，現場操作人員按照正常操作步驟，開啟真空管道與罐體之間的隔斷閥門進行材料輸送，倒灌在真空管道內的水會直接進入存放材料的罐體內，造成罐體內的材料直接被真空泵冷卻水污染，導致大批量物料報廢，給公司帶來極大的成本浪費。所以，在連續制粒線真空泵站沒有進行改造之前，這樣的管道連接方式以及控制方式，很容易造成極大的物料浪費的不必要的損失，這樣不僅會影響到給客戶交貨的納期，讓客戶對于產品感覺到失望，同時，對于企業自身而言，也會帶來極大的損失。因此，還需要積極探尋有效的解決路徑，來實現對于連續制粒線真空泵站的合理改進。

圖1

2 連續制粒線真空泵站改進方法

為了能夠滿足各個方面提出的要求，杜絕真空泵站冷卻水倒灌的發生，就需要針對連續制粒線真空泵站進行對應的改造。在本次改造中選擇真空泵站防冷卻水倒灌以及無檢測反饋報警等改進方法，利用這一種方式的選擇，就能夠滿足生產的實際需求，同時也能夠避免給公司帶來極大的物料報廢的損失。

改進后：根據討論與現場跟蹤確認，通過調整在負壓儲氣罐上的管道連接布局以及將原來的機械式單向閥更換位帶信號反饋蝶閥結構（見圖2），連接內包端管道在負壓儲氣罐最頂端，連接真空泵的管道設置在罐體的下面，在隔斷真空泵與連接負壓儲氣罐與真空泵之間將原來的機械式的單向閥更換位氣動蝶閥，并在蝶閥后面增加信號反饋。經過極限測試，如發生倒灌后，在負壓儲氣罐內水位超過連接真空泵端的管道后，罐體內的水會在真空泵運行的時候被反吸回到冷卻水箱內，保持罐體內的水位不會超過該連接管道的高度，并且將隔斷蝶閥人為設置故障后，可通過連接在蝶閥后面的信號及時反饋PLC進行警報提示與切斷程序運行，可有效的避免異常發生時不能及時發現而導致異常擴大，造成物料報廢的極大的成本浪費。將原來的運轉過程無針對性異常反饋改善成帶反饋控制的控制過程，實時監控設備運轉情況，避免異常的擴大發生，通過如上的改善，實現杜絕真空泵站冷卻水倒灌導致物料報廢目的。針對改進之后的真空泵站進行了解，對于其在連續制粒線之中的應用也能夠產生良好的推動作用，不僅可以滿足生產的需求，同時，也能徹底杜絕冷卻水倒灌導致的材料報廢的異常發生，對于今后連續制粒線真空泵站的應用也可以奠定良好的基礎條件。

圖2

3 結語

總之，隨著時代的不斷發展與進步，現階段各種自動化設備得到廣泛的應用，并且對自動化設備的自動化程度與智能化程度的要求也在逐漸的提高。就目前的實際情況分析來看，在藥品與保健品行業連續制粒線的應用已經成為比較常見的研究話題。所以，在連續制粒線的真空泵站的改造就成為需要重點思考的問題。但是因為在改善之前存在冷卻水倒灌的安全隱患。所以，就需要積極的進行改造，選擇合理的方式來進行處理與推進。改善后試做生產以及進行極限測試，未出現過冷卻水倒灌的異常，徹底解決連續制粒線生產過程中真空泵站冷卻水倒灌的異常發生，改善有效。