制藥車間空調制冷控制系統的維修

王 崢 張俊杰 劉喜松

1 引言

制藥車間對生產的環境具有很高的要求，尤其是潔凈車間。我國出臺的《藥品生產質量管理規范》中對制藥車間的環境有明確的規定。這就對車間的空調系統提出了較高的要求，使車間的溫度、濕度、壓力、潔凈度等參數保持在規定的范圍內。制冷系統是空調系統的一部分，它起到制冷和除濕的作用。因此保證制冷系統的正常工作是十分重要的，尤其是大型藥廠，它的車間數量很多，制冷系統的維護工作量較大，因此只有掌握制冷的設備及其控制的組成，才能有效地進行維護及維修工作。

2 制冷控制系統的介紹

與民用的制冷系統具有較大的區別，首先制藥車間空調配備的是大型制冷系統，功率較大，因此在控制系統中配備有較多的功率器件。其次要求制冷系統運行要穩定，否則會使車間的環境遭到破壞。我公司是國有大型生物制藥企業，制冷系統數量較多，而且是多個公司的產品。但是，他們的制冷系統的組成還是十分相似，尤其是控制系統，基本上采用可編程控制器（PLC）作為中央控制器。因此，掌握PLC的控制特點是十分必要的。對于單個制冷系統一般采用小型PLC即可完成控制功能，這類PLC大多數CPU模塊本身具有數字量輸入（DI）、輸出（DO），另外還可以進行模塊的擴展包括數字量輸入、數字量輸出、模擬量輸入、模擬量輸出、通訊等模塊。在制冷系統的維修過程中，我們可以從操作屏上得到系統故障報警提示，根據提示和電路圖就能夠找到PLC與之對應的控制點。我們可以通過觀察數字量的指示燈并對模擬量進行簡單的測量來確定PLC的好壞。一般情況下，PLC的CPU及其擴展模塊本身損壞的可能性較小，大多數還是外圍器件的故障率較高。

3 制冷系統故障分析及解決方法

制冷系統的故障原因較多，下面我結合我公司制冷系統曾經出現過的故障介紹產生故障的原因及解決方法。

3.1 壓縮機故障

在對壓縮機的故障監測上，一般控制系統都采集壓縮機接觸器的熱繼電器狀態，熱繼電器有常開觸電和常閉觸點，如果壓縮機運行時的電流過大，熱繼電器觸點狀態發生變化。CPU的DI會檢測到這種變化，而停止壓縮機運行。對于有些壓縮機還設有的馬達保護器，一般情況下，廠家為了節省控制器DI的數量，會將馬達保護器的觸點和接觸器的熱繼電器觸點進行串聯起來使用。這樣熱繼電器和馬達保護器均使用常閉觸點。在這種故障報警發生后，首先我們會測量壓縮機的線圈的電阻值是否正確，然后使用搖表檢測壓縮機線圈的絕緣程度，以及是否有匝間短路等情況。另外還可以檢測熱繼電器和馬達保護器的好壞等其它因素的影響。

3.2 高壓故障

系統出現高壓故障主要是冷凝器的散熱情況不好，往往是冷凝風扇由于故障而停止運行或轉速低等情況引起。在我們接觸的控制冷凝風扇的方式中主要有兩種，第一種是依靠壓控裝置啟動和停止冷凝風扇。這種控制方法簡單，但是風扇有可能出現頻繁啟動的情況，故障出現時需要檢測壓控裝置的好壞，如果熱繼電器的觸點狀態發生改變，則需要檢測風扇的線圈電流數值。第二種是通過檢測冷凝器出口的壓力，從而控制冷凝風扇的轉速，這種控制方式更加合理。在冷凝器的出口安裝有壓力變送器，如果冷凝風扇不能正常運轉，則需要測量壓力變送器是否輸出電流或電壓信號。這種電信號往往送入變頻器內，系統通過變頻器控制冷凝風扇的頻率。我們可以通過計算來了解變頻器是否正常運轉，例如壓力變送器的測量范圍是0～2 MPa，輸出信號為4～20 mA。變頻器的增益頻率設定為50 Hz，則4～20 mA對應0～50 Hz。這樣，我們就可以得到頻率對應電流的計算公式即：頻率=（電流-4）*50/16。我們可以將萬用表串聯進電路中，從而測得電流數值，通過公式即可得知當前變頻器的運行頻率是否正常。另外在這種情況下，變頻器的運行和停止一般通過端子來控制。如果變頻器頻率為0，還要檢測它的啟動端子是否閉合。當然，除了控制方面之外還有其它一些原因，比如管路堵塞、毛細管堵塞、散熱器臟污等。

3.3 低壓、油壓故障

低壓和油壓故障一般和控制系統關系不大。低壓一般是冷媒充注量太少、冷媒管路或元件有泄漏點、環境溫度過低、水循環不好等因素影響。油壓一般是缺油或油壓差繼電器設定過高等一系列因素影響。當然這種故障發生時，我們可以通過察看CPU的DI狀態或屏幕報警提示了解故障的情況。

3.4 冷凝風機故障

冷凝風機出現故障，除了機械上的原因外，主要是線圈損害。主要分3個步驟來判斷，首先用萬用表測量線圈阻值是否正常，其次用搖表檢測絕緣程度，如果電源空氣開關斷開，有可能是匝間短路引起。另外還要察看熱繼電器的狀態。

3.5 電源故障

為了保護系統設備，主要是防止壓縮機和冷凝風機缺相或過欠壓，一般情況下，系統都安裝有三相電源保護器。電源保護器需要接入三相電源的火線，當檢測到電源缺相或過欠壓時保護器的常開觸點閉合，常閉觸點斷開。CPU檢測到這一動作，會停止系統運行并報警。

3.6 通訊故障

PLC的485口有時會出現燒壞的情況，主要原因是產生瞬態過電壓或靜電造成的。在485口的數據通訊端D+和D-內部接有兩個限流電阻、橋式整流和齊納二極管、RS485芯片等。因此故障就集中在電阻、齊納二極管、RS485芯片可能損壞這三個原因中。在日常維護中我們需要注意不能帶電插拔485接口電纜，另外在冬季人體經常會出現靜電，因此需要在釋放人體靜電之后再接觸485口。

3.7 控制器故障

如果出現DI或DO損壞，在可以進入CPU程序的條件下，可修改程序更換DI或DO。但是系統在正常運轉中出現了CPU的SF燈報警亮而停止運行，則極有能是元件損壞。在這種情況下，就只能更換硬件了。

4 小結

大型制冷控制系統的故障并不是很復雜，故障原因也較容易分析而得到解決。系統維護人員需要掌握電氣控制、PLC、制冷技術等知識。在科技飛速發展的今天，制冷技術也必然得到較快的進步，制冷控制系統的發展也必將達到一個更高的水平。

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