公共設施引起的發酵罐故障

吳士棟，崔 軍，崔曉宇，董寶亮，李忠亮

（北京生物制品研究所有限責任公司，北京 100176）

0 引言

設備出現故障，設備使用人員首先想到的是由設備或元器件質量問題造成的。作為維修工程師，首要任務是排除設備故障，使設備盡快正常運行。在設備維修過程中，不僅要排除故障，還要分析故障產生的原因，從源頭上排除故障產生的根源，做到標本兼治。經過多年維修實際發現，發酵罐工作異常，只有少部分是設備本身損壞造成的，大多數是由公共設施引發的設備故障。

1 發酵罐工作原理

北京生物制品研究所有限責任公司共有4 套發酵罐，其中2套為美國NBS 發酵罐，容積分別為75 L 和800 L，另2 套為德國貝朗發酵罐，容積為100 L、750 L。保證發酵罐正常運行的公共設施主要有供電、壓縮空氣、工廠蒸汽、純蒸汽、乙二醇、飲用水。

NBS 發酵罐工作過程：生產時，夾層內自來水靠一臺離心泵循環，通過熱交換器加溫。當罐內溫度過高時，排放夾層中的自來水，補充冷自來水降溫。發酵罐滅菌工序，當罐內溫度≤100 ℃時，夾層內通入工廠蒸汽，使罐內液體升溫。當溫度＞100 ℃時，罐內通入純蒸汽，靠罐內純蒸汽和夾層工廠蒸汽同時升溫。當溫度達到設定溫度時，停止工廠蒸汽、純蒸汽，低于設定溫度則繼續開啟工廠蒸汽、純蒸汽，一直維持到設定的保溫時間。保溫時間大于設定時間后停止升溫，系統排放壓力，通過除菌濾器向罐內補充壓縮空氣，以防產生真空，罐內溫度＜70 ℃時，系統滅菌結束，恢復為正常保溫控制。

2 公共設施引發的典型故障及排除

2.1 壓縮空氣質量引起的故障

發酵罐在滅菌時出現夾層壓力過低，溫度不能上升，更換控制排放的電磁閥后仍不能解決問題。經逐個查找發現鋁制閥島氧化，產生顆粒狀粉末，閥內密封元件與其長期接觸，造成磨損、閥門漏氣。同時粉末堵塞排氣消聲器，造成排氣不暢，故障閥漏出的壓縮空氣不能排出，造成其他氣動閥誤動作，系統不升溫，更換后解決問題。之后又陸續更換了6 個電磁閥。原因分析：故障原因都是由水腐蝕閥島，造成密封損壞引起的。聯想到1 年前，車間空壓機干燥器老化，使車間內儀表、設備使用的壓縮空氣濕度過大，產生冷凝水。當時采取的措施是按時排放車間壓縮空氣管道內的冷凝水，忽略了閥島內的水分，沒有及時清理，經過1 年時間，閥島鋁制外殼與水反應，引發設備故障。究其原因，是由于壓縮空氣供應質量不好引發的設備故障。

2.2 工廠蒸汽質量引發的故障

發酵罐滅菌時，供給的工廠蒸汽和純蒸汽的壓力符合要求，但溫度上升過慢。由于長時間溫度達不到要求，純蒸汽產生大量冷凝水，造成罐內液面升高，培養基濃度下降，影響培養正常進行。檢查工廠蒸汽管線正常。拆開管線并打開進氣閥后，發現進罐的工廠蒸汽流量明顯不足。檢查工廠蒸汽進口濾器，發現濾器已經銹蝕堵死。用超聲波清洗濾器后回裝，溫度上升恢復正常。

2.3 飲用水質量引發的故障

水質過硬、排放管線溫度高，排放管線水垢過多堵塞排水。發酵罐滅菌時，夾套內的工廠蒸汽冷凝水無法及時排除。指示數據顯示蒸汽壓力正常且進汽充分，但溫度只升到105 ℃左右。檢查發酵罐控制，各閥門開啟正常，壓力、溫度值正確。考慮故障不是發酵罐控制引起，檢查公共設施。拆開排放管線發現排放管線的彎頭和單向閥已經被堵，只剩下＜5 mm 的通徑。由于疏水器不能及時排放冷凝水，造成發酵罐夾套內充滿冷凝水，罐內溫度上升緩慢，甚至停在100 ℃。清理排放管線，設備正常滅菌。該故障的另一個原因是水和蒸汽共用一段排放管線造成水結垢，將蒸汽排放和自來水排放分別制作管線，徹底排除故障誘因。

2.4 供電引發的故障

電力供應是設備運行的基礎，電力供應出現問題，主要是引起發酵罐自控部分異常，溫度、空氣流量、壓力等控制參數不正確，造成閥門控制異常，引起整個系統動作與實際要求不符。強電引起的原因比較容易發現，弱電引發的故障不容易發現。NBS 70 L 發酵罐發生過一次供電引起的故障。操作人員反應發酵罐溫度控制異常，溫度表與溫控器指示差達到3 ℃，（正常差＜1 ℃），造成閥門動作異常，使罐內溫度升高。檢測溫度表顯示正常，更換溫度傳感器、溫控板，故障依舊存在。仔細檢查發現低壓24 V 電源供電不穩，有時＜20 V。拆開查看發現2 個1000 μF 電容鼓包，更換后設備恢復正常。

3 結語

發現設備運行異常，應檢查影響設備運行的各個方面，不能把故障的產生、產生故障的原因全歸結為設備質量問題。查找到故障原因后，不能只排除故障現象，還要查清故障產生的根本原因，從源頭上根治，避免故障再次發生。