试析冻干机液压系统故障对冻干产品的影响

王健 陈午

摘要：液压系统是冻干的主要系统之一，主要控制板层的升降、中隔阀的开关。本文通过全面介绍液压系统的组成和常见故障的现象、原因分析及其对制品的影响，帮助维修人员提前发现和解决液压系统的故障，降低其故障对制品的影响。

关键词：冻干机、液压系统、冻干产品质量

在冻干过程中，工作人员关注更多的是故障率高的真空和制冷系统，由于液压系统发生故障的频率不高，容易被忽视，导致液压系统故障被放大，最终对产品质量产生较大的影响。

1.冻干机液压系统的组成及在冻干控制过程中的作用

冻干机液压系统由液压站、油缸和管道连接而成。液压站包括油箱、液压泵、电机和集成块，集成块包括溢流阀、换向阀、流量调节器，减压阀、平衡阀，压力继电器和压力表等。按液压系统的结构，则可分为：动力单元、控制单元，辅助单元和执行单元，具体组成详见表1：

其中液压缸由缸筒、活塞、活塞杆、端盖、底盖等密封件组成，利用液压力使活塞杆往复运动从而控制板层的升降和中隔阀的开关。

2.液压系统常见故障及其对产品的影响

根据成都所冻干机的历年FMEA记录可知与液压系统相关的故障有以下几点：

1）板层升降速度过快

流量调节阀调整不合适导致板层上升或者下降运行速度过快，可能使冻干机CIP时板层清洗不干净从而导致交叉污染風险，此外在生产过程中有制品的情况下板层的平缓上下有助于减少制品的倾倒及飞瓶现象。

2）上下位置异常

a）平衡阀调节不当会导致大油缸到底信号异常，因为大油缸到底信号是由下压压力反馈，当压力不足时，信号灯无法正常切换，可能导致板层位置异常或电机不停机过热损坏及液压油温度过高粘稠度降低丧失性能。

b）油缸顶部的电磁感应接近开关（我所使用为巴罗夫开关，下同）安装位置不当会导致大油缸到顶信号无法正常切换，在自动程序下电机无法停机，如若生产人员未及时发现极易导致电机过热损坏及液压油温度过高粘稠度降低丧失性能。

3）电机频繁启动

当大油缸内的活塞密封圈损坏，油缸内的压力出现泄漏时会导致活塞下滑继而带动板层下滑，由于液压系统具有保护功能，当油缸下滑时，油缸顶部的电磁感应接近开关检测不到信号，液压站电机会自动启动执行液压缸上提动作，所以板层下滑会伴随着电机的频繁启动。电机的频繁启动容易导致电机损坏，电机损坏后板层会缓慢下滑直至最底层。当冻干机里面有西林瓶半夹塞制品的时候，若发生此种故障而不采取措施极有可能导致板层下降将西林瓶半夹塞状态压缩至全夹塞状态从而导致冻干制品中的水分无法低温蒸发，导致制品报废。

4）中隔阀开关异常

a）小油缸开关感应器位置异常，因油缸内部感应磁环并非一个完整的环形（其上会有开口位），而小油缸活塞做往复运动时会延圆心做不规律圆周运动，从而导致一定概率开关感应器无法检测到中隔阀开关状态，测试系统会有报警，但并不影响冻干流程的进行，此时仅需微调开关感应器位置至正确感应点即可。

b）生产活动中中隔阀不能打开时，若是在抽真空阶段则由于不能建立真空而导致产品直接报废，小油缸控制中隔阀的开关，常见的故障就是中隔阀关闭不严，导致氮气使用增加，预抽真空时可能导致不能建立真空。可能由于中隔阀活塞杆与前端蘑菇头装配位置不合理或活塞密封圈损坏导致活塞推力不足等原因出现中隔阀不能打开的情况。

5）漏液压油

a）液压缸缸盖密封圈、控制单元密封件、液压管、液压管接口部分老化破损会导致液压泵工作时在油压的推动下发生渗漏或爆管，如未能及时发现，液压缸内油位低于液压泵吸入口会导致液压泵空转吸入大量空气，因空气的可被压缩性若此时大油缸连动板层在箱体高位，板层会快速下滑，最终板层间发生碰撞损坏板层或影响板层性能，若此时在生产中则会砸坏制品瓶导致整批产品报废，而且大量碎玻璃也需要人工清理，影响下一批产品的生产进度。

b）整个液压循环系统内若因异物堵塞油路或安全阀相对正常阈值偏低会导致液压泵在工作时安全阀开启，大量液压油泄露出来。

3.结果与讨论

3.1结果

通过全面的分析我们可以得到液压系统可能发生的故障，并可预测这些异常可导致的结果。

3.2如何避免：

根据成都所的冻干机维护保养SOP，针对液压系统的维保有以下几点：

1.日常检查：主要是操作人员在每次开机前检查油量、油温、油质以及泄露，液压泵启动时注意压力、噪声、振动等情况。出现不正常现象应停机并通知维修人员

2.定期维保：

a）每半年进行一次小保养主要解决日常检查中发现而又未及时排除的异常及故障。检查液压装置的各元件和部件，有隐患的元件需进行更换。

b）每年进行一次大保养主要详细检查动力单元中的电机和油泵，更换整个系统中的密封元件，更换液压油及大小油缸中的活塞环。

结语：

总的来说，设备运行过程中往往会受到外界多方面因素的影响，所以会发生诸多故障的情况，这个时候我们需要对故障的根源加以判断，并且利用有效的方式方法来加以解决。

参考文献：

[1]张跃鑫，蒋华，王晓涛.冻干机常见故障诊断与维修[J].装备制造技术，2020（03）：211-214.

[2]闫云波.冻干机的使用、维护维修经验浅谈[J].现代仪器，2011，17（03）：70-71.