【康沃真空網(wǎng)】真空系統(tǒng)是凍干機的重要組成部分之一，凍干過程中，制品中的水分只有在一定的真空狀態(tài)下才能進行升華，達到干燥的目的。真空系統(tǒng)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，對凍干機真空系統(tǒng)常見故障的原因與解決方法進行了分析。
0 引言
凍干機是凍干制劑產品生產的關鍵設備，而真空系統(tǒng)是凍干機的重要組成部分，其主要由干燥箱、冷凝器、真空泵、羅茨泵、小蝶閥、箱阱隔離閥（大蝶閥、蘑菇閥）、真空測試裝置[真空儀、真空規(guī)管（壓力傳感器）]、放氣裝置、輔助裝置、真空管道等組成。
真空系統(tǒng)原理圖如圖1所示，系統(tǒng)采用真空泵組，形成強大的抽吸能力，在干燥腔室和冷凝器形成真空，一方面促使干燥腔室內的水分在真空狀態(tài)下蒸發(fā)（升華），另一方面該真空系統(tǒng)在冷凝器和干燥腔室之間形成一個真空度梯度（壓力差），使前箱水分升華后被冷凝器捕獲。
凍干機真空系統(tǒng)的運行效果將直接影響凍干制劑產品的質量和生產周期，因此，做好凍干機真空系統(tǒng)的維護，及時解決運行過程中出現(xiàn)的故障，對于保證生產順利進行及產品質量均具有重要意義。
1 閥門膜片損壞導致真空泄漏分析與處理
故障現(xiàn)象：凍干機運行UT程序泄漏率測試時發(fā)現(xiàn)真空數(shù)值逐漸上升，10 min上升1 Pa（10 μbar），超出允許值[10 min上升小于等于0.8 Pa（8 μbar）]，界面出現(xiàn)真空報警。
故障分析方法如圖2所示。
解決措施：
（1）檢查真空探頭表面和通信無異常，更換新的真空計量探頭并進行測試，出現(xiàn)同樣的情況，故排除真空探頭原因。
（2）進行滅菌干燥，接著進行UT測試，出現(xiàn)同樣的情況，故排除水汽原因。
（3）手動開啟UT測試，抽到一定真空數(shù)值時，手動關閉蘑菇閥，檢測泄漏位置。關閉蘑菇閥后發(fā)現(xiàn)前箱真空數(shù)值逐漸上升，冷阱真空數(shù)值不變，則判斷是前箱發(fā)生泄漏；接著關閉前箱進氣閥6V1，發(fā)現(xiàn)前箱真空數(shù)值還是逐漸上升，則判斷是前箱發(fā)生泄漏，不是進氣段泄漏影響造成；隨后檢查前箱的大門密封圈、進料小門密封圈、出料小門密封圈未發(fā)現(xiàn)異常，接著對前箱腔體相連接的閥門墊片進行拆開檢查，最后發(fā)現(xiàn)是前箱的一個閥門膜片破損造成真空泄漏。緊接著進行閥門膜片的更換，更換后又進行真空測試，未出現(xiàn)異常；然后又進行清洗滅菌，之后又進行真空測試，未出現(xiàn)異常，最終真空泄漏率合格。
2 水環(huán)真空泵過載保護分析與處理
故障現(xiàn)象：凍干機在SIP過程中水環(huán)真空泵突然停止運行，斷路器自動斷開，操作電腦出現(xiàn)“水環(huán)真空泵故障”報警。
故障分析方法如圖3所示。
2.1供電電源檢查
操作方法：使用計量合格的萬用表，調節(jié)至1 000 V交流檔，檢測任意兩組線路斷路器上下樁頭電源應在380～420 V。
結果分析：檢測任意兩組電源線的上下樁頭電壓均在398 V左右，說明電源供應和斷路器沒有問題。
2.2電機線圈檢查
操作方法：使用計量合格的萬用表，調節(jié)至200 Ω電阻檔，檢測電機三組線圈的阻值。
結果分析：檢測電機三組線圈的阻值，三組阻值相同，說明電機線圈沒有問題。
2.3水源供應檢查
操作方法：手動打開飲用水管路閥門，水源壓力在0.19 MPa，壓力符合要求，緩慢打開水環(huán)泵排水口。
結果分析：檢查發(fā)現(xiàn)排水口出水壓力較大，說明管路通暢，供水正常。
2.4葉輪運轉檢查
操作方法：拆除電機后端蓋，手動盤轉子，無法轉動。
結果分析：可以基本判斷該故障為電機機械故障導致電路過載保護。
解決方案：將水環(huán)真空泵整體拆卸，轉移至維修間，拆除泵頭后發(fā)現(xiàn)葉輪缺少一塊，查看泵頭內部，發(fā)現(xiàn)缺少的葉片已將葉輪卡死，使用專業(yè)工具在專用機床上將葉輪拆除，更換新葉輪。
結果確認：重新安裝水環(huán)真空泵，運行程序，設備運轉正常，問題解決。
3 真空系統(tǒng)泄漏分析與處理
故障現(xiàn)象：凍干機出現(xiàn)真空不正常現(xiàn)象，壓力升測試不合格，故障表現(xiàn)為凍干機抽極限真空為6.5 Pa（65 μbar），無法達到設備設定的1 Pa（10 μbar）。
故障分析方法如圖4所示。
3.1真空泵抽真空性能檢查
操作方法：在凍干機停機狀態(tài)下（停機狀態(tài)下與凍干機連接的所有閥門為關閉狀態(tài)）手動打開一臺旋片式真空泵，觀察是否能到達極限真空，將真空泵關閉，然后觀察泵頭真空變化情況。
結果分析：手動壓力升試驗時前箱真空探頭數(shù)值回升，每分鐘回升3.2 Pa（32 μbar），并有無限回升的趨勢。
解決方案：將與真空泵相連的所有快卡連接處全部拆卸，更換新的密封圈，同時在連接處涂抹真空脂（拆卸時發(fā)現(xiàn)有部分快卡松動，部分密封圈老化嚴重），更換完畢后重新進行抽真空測試。
結果確認：真空泵極限真空抽到0.7 Pa（7 μbar），關閉真空泵后泵頭無回升現(xiàn)象，真空泵及管道泄漏的原因可以排除。
3.2后箱及與后箱連接的所有管道、閥門、快卡密封檢漏
操作方法：首先在后箱安裝數(shù)顯式真空探頭，凍干機運行空載程序將箱內抽到極限真空[設定為1 Pa（10 μbar），實際只抽到6.5 Pa（65 μbar）]，關閉空載程序，觀察數(shù)顯式真空探頭數(shù)值回升情況。
結果分析：數(shù)顯探頭數(shù)值有一定的變化，后箱屬于微漏。
解決方案：將與后箱直接相連的所有快卡連接處全部拆卸，更換新的密封圈，同時在連接處涂抹真空脂（拆卸時發(fā)現(xiàn)有部分密封圈老化嚴重），更換完畢后重新進行抽真空測試。
結果確認：數(shù)顯探頭數(shù)值無變化，后箱泄漏的原因可以排除。
3.3前箱及與前箱連接的所有管道、閥門、快卡密封檢漏
（1）凍干機程序關閉后——前箱抽極限真空后停機觀察前箱真空回升情況。
操作方法：凍干機運行空載程序將箱內抽極限真空[設定為1 Pa（10 μbar），實際只抽到6.5 Pa（65 μbar）]，關閉空載程序，觀察前箱真空探頭數(shù)值回升情況。
結果分析：關閉程序后前箱探頭數(shù)值有回升，即與前箱直接連接的管道密封、閥門有泄漏。
解決方案：將與前箱直接連接的管道密封、閥門連接處全部拆卸，更換新的密封圈，同時在連接處涂抹真空脂（拆卸時發(fā)現(xiàn)有部分密封圈老化嚴重），更換完畢后重新進行抽真空測試。
結果確認：凍干機運行空載程序將箱內抽到極限真空[設定為1 Pa（10 μbar），實際仍然只能抽到6.5 Pa（65 μbar）]，關閉空載程序，觀察前箱真空探頭數(shù)值無回升，前箱泄漏的原因排除。
（2）凍干機程序運行中——前箱抽極限真空后通過關閉蘑菇閥觀察壓力升情況（壓力升試驗）。
操作方法：凍干機運行空載程序將箱內抽到極限真空[設定為1 Pa（10 μbar），實際只抽到6.5 Pa（65 μbar）]，關閉空載程序，觀察前箱真空探頭數(shù)值回升情況。
結果分析：關閉程序后前箱探頭數(shù)值有回升，即與前箱直接連接的管道密封、閥門有泄漏。
解決措施：經(jīng)過上步的排查和檢漏后，凍干機在停機后前箱已經(jīng)不發(fā)生真空回升現(xiàn)象，但在程序運行中進行手動壓力升試驗時出現(xiàn)真空探頭數(shù)值無限回升的情況，而在程序運行中只有6V1往后的閥門是打開的，由此可以判斷泄漏點應該在6V1往后的管道上。6V1后端管道為氮氣進氣管道，管道分三段連接，有5個密封圈、8個氣動閥門以及1個氮氣濾芯。其中4個閥門是關閉狀態(tài)，分別為6V46、6V37、6V57、6V31，而6V3、6V4、5V40A、5V40B為氮氣進氣閥及調節(jié)閥，更換此管道上的所有密封圈，4個氣動閥膜片出現(xiàn)變形全部更換。將氮氣濾芯的外殼拆卸取出，O型圈重新涂抹真空脂，更換完畢后重新運行空載程序進行手動壓力升測試。
結果確認：凍干機運行空載程序將箱內抽到極限真空[設定為1 Pa（10 μbar），實際能到0.8 Pa（8 μbar）]，手動進行壓力升試驗，結果為0.1 Pa/min（1 μbar/min），已合格。
凍干機極限真空試驗結果為：開始抽空，從1 009×105 MPa（1 009 Mbar）抽至0用時15 min，從0抽至0.8 Pa（8 μbar）用時22 min，壓力升試驗結果為0.1 Pa/min（1 μbar/min）。
4 真空系統(tǒng)進氣支路異常分析與處理
故障現(xiàn)象：凍干機在空載測試時真空系統(tǒng)在35 min內抽到設定值1 Pa（10 μbar）才符合要求，而當天抽真空用了50 min才抽到100 Pa（1 mbar），系統(tǒng)不符合工藝生產要求，需要檢修。
故障分析方法如圖5所示。
4.1 解決措施
4.1.1 凍干箱泄漏排查
將與凍干箱直接連接的管道密封、閥門、盲板、安全閥、制品探頭連接處、凍干箱視鏡、凍干箱大門密封圈、波紋管密封圈全部拆卸，更換聚乙烯材質的密封圈，同時在連接處涂抹高真空硅脂，更換完畢后重新進行抽真空測試。
在泄漏難以發(fā)現(xiàn)的情況下，可以拆卸單個部件或支路，用盲板進行封堵，首先確保整體不泄漏，之后再逐個安裝測試，哪個部件安裝測試后有異常，就鎖定該位置排查。此方法耗時長，效果明顯，另外要備齊各種規(guī)格的盲板。
在排除箱體不泄漏后，手動斷開進氣支路后查看真空值上升情況，若數(shù)值沒有變化則下游不泄漏；若數(shù)值上升則有泄漏，需要進行逐一排查。
4.1.2 進氣支路泄漏排查
在程序運行中進行手動壓力升試驗時出現(xiàn)真空探頭數(shù)值無限回升的情況，而在程序運行中只有6V1往后的閥門是打開的，由此可以判斷漏點應該在6V1往后的管道上（6V1為凍干箱進氣閥門，此管道在抽真空時起到對箱內補充氮氣使真空度保持在設定值的作用）。
如圖6所示，管道分三段連接，有5個密封圈和8個氣動閥門以及1個氮氣濾芯。分段排查更換管道密封圈和閥門墊片以及濾殼密封，更換完畢后重新運行程序進行測試。
4.2 總結
真空系統(tǒng)的排查就是三大步——凍干箱、冷凝室、進氣支路，恰恰是進氣支路容易被忽略，進氣支路往往被認為只是幾個閥門和濾芯，都不經(jīng)過蒸汽的膨脹，墊片老化不明顯，泄漏的可能性不大。但是，被忽略的往往就是最容易出現(xiàn)異常的地方，平時維護時要注意做到面面俱到。
5 結語
凍干機真空系統(tǒng)對凍干過程和制品質量起著決定性作用，本文就凍干機真空系統(tǒng)的常見故障進行了分析并提出了解決方法，希望能對凍干機設備管理者起到一定的幫助作用。
