試析凍干機液壓系統故障對凍干產品的影響

王健 陳午

摘要：液壓系統是凍干的主要系統之一，主要控制板層的升降、中隔閥的開關。本文通過全面介紹液壓系統的組成和常見故障的現象、原因分析及其對制品的影響，幫助維修人員提前發現和解決液壓系統的故障，降低其故障對制品的影響。

關鍵詞：凍干機、液壓系統、凍干產品質量

在凍干過程中，工作人員關注更多的是故障率高的真空和制冷系統，由于液壓系統發生故障的頻率不高，容易被忽視，導致液壓系統故障被放大，最終對產品質量產生較大的影響。

1.凍干機液壓系統的組成及在凍干控制過程中的作用

凍干機液壓系統由液壓站、油缸和管道連接而成。液壓站包括油箱、液壓泵、電機和集成塊，集成塊包括溢流閥、換向閥、流量調節器，減壓閥、平衡閥，壓力繼電器和壓力表等。按液壓系統的結構，則可分為：動力單元、控制單元，輔助單元和執行單元，具體組成詳見表1：

其中液壓缸由缸筒、活塞、活塞桿、端蓋、底蓋等密封件組成，利用液壓力使活塞桿往復運動從而控制板層的升降和中隔閥的開關。

2.液壓系統常見故障及其對產品的影響

根據成都所凍干機的歷年FMEA記錄可知與液壓系統相關的故障有以下幾點：

1）板層升降速度過快

流量調節閥調整不合適導致板層上升或者下降運行速度過快，可能使凍干機CIP時板層清洗不干凈從而導致交叉污染風險，此外在生產過程中有制品的情況下板層的平緩上下有助于減少制品的傾倒及飛瓶現象。

2）上下位置異常

a）平衡閥調節不當會導致大油缸到底信號異常，因為大油缸到底信號是由下壓壓力反饋，當壓力不足時，信號燈無法正常切換，可能導致板層位置異常或電機不停機過熱損壞及液壓油溫度過高粘稠度降低喪失性能。

b）油缸頂部的電磁感應接近開關（我所使用為巴羅夫開關，下同）安裝位置不當會導致大油缸到頂信號無法正常切換，在自動程序下電機無法停機，如若生產人員未及時發現極易導致電機過熱損壞及液壓油溫度過高粘稠度降低喪失性能。

3）電機頻繁啟動

當大油缸內的活塞密封圈損壞，油缸內的壓力出現泄漏時會導致活塞下滑繼而帶動板層下滑，由于液壓系統具有保護功能，當油缸下滑時，油缸頂部的電磁感應接近開關檢測不到信號，液壓站電機會自動啟動執行液壓缸上提動作，所以板層下滑會伴隨著電機的頻繁啟動。電機的頻繁啟動容易導致電機損壞，電機損壞后板層會緩慢下滑直至最底層。當凍干機里面有西林瓶半夾塞制品的時候，若發生此種故障而不采取措施極有可能導致板層下降將西林瓶半夾塞狀態壓縮至全夾塞狀態從而導致凍干制品中的水分無法低溫蒸發，導致制品報廢。

4）中隔閥開關異常

a）小油缸開關感應器位置異常，因油缸內部感應磁環并非一個完整的環形（其上會有開口位），而小油缸活塞做往復運動時會延圓心做不規律圓周運動，從而導致一定概率開關感應器無法檢測到中隔閥開關狀態，測試系統會有報警，但并不影響凍干流程的進行，此時僅需微調開關感應器位置至正確感應點即可。

b）生產活動中中隔閥不能打開時，若是在抽真空階段則由于不能建立真空而導致產品直接報廢，小油缸控制中隔閥的開關，常見的故障就是中隔閥關閉不嚴，導致氮氣使用增加，預抽真空時可能導致不能建立真空。可能由于中隔閥活塞桿與前端蘑菇頭裝配位置不合理或活塞密封圈損壞導致活塞推力不足等原因出現中隔閥不能打開的情況。

5）漏液壓油

a）液壓缸缸蓋密封圈、控制單元密封件、液壓管、液壓管接口部分老化破損會導致液壓泵工作時在油壓的推動下發生滲漏或爆管，如未能及時發現，液壓缸內油位低于液壓泵吸入口會導致液壓泵空轉吸入大量空氣，因空氣的可被壓縮性若此時大油缸連動板層在箱體高位，板層會快速下滑，最終板層間發生碰撞損壞板層或影響板層性能，若此時在生產中則會砸壞制品瓶導致整批產品報廢，而且大量碎玻璃也需要人工清理，影響下一批產品的生產進度。

b）整個液壓循環系統內若因異物堵塞油路或安全閥相對正常閾值偏低會導致液壓泵在工作時安全閥開啟，大量液壓油泄露出來。

3.結果與討論

3.1結果

通過全面的分析我們可以得到液壓系統可能發生的故障，并可預測這些異常可導致的結果。

3.2如何避免：

根據成都所的凍干機維護保養SOP，針對液壓系統的維保有以下幾點：

1.日常檢查：主要是操作人員在每次開機前檢查油量、油溫、油質以及泄露，液壓泵啟動時注意壓力、噪聲、振動等情況。出現不正常現象應停機并通知維修人員

2.定期維保：

a）每半年進行一次小保養主要解決日常檢查中發現而又未及時排除的異常及故障。檢查液壓裝置的各元件和部件，有隱患的元件需進行更換。

b）每年進行一次大保養主要詳細檢查動力單元中的電機和油泵，更換整個系統中的密封元件，更換液壓油及大小油缸中的活塞環。

結語：

總的來說，設備運行過程中往往會受到外界多方面因素的影響，所以會發生諸多故障的情況，這個時候我們需要對故障的根源加以判斷，并且利用有效的方式方法來加以解決。

參考文獻：

[1]張躍鑫，蔣華，王曉濤.凍干機常見故障診斷與維修[J].裝備制造技術，2020（03）：211-214.

[2]閆云波.凍干機的使用、維護維修經驗淺談[J].現代儀器，2011，17（03）：70-71.