制药车间空调制冷控制系统的维修

王 峥 张俊杰 刘喜松

1 引言

制药车间对生产的环境具有很高的要求，尤其是洁净车间。我国出台的《药品生产质量管理规范》中对制药车间的环境有明确的规定。这就对车间的空调系统提出了较高的要求，使车间的温度、湿度、压力、洁净度等参数保持在规定的范围内。制冷系统是空调系统的一部分，它起到制冷和除湿的作用。因此保证制冷系统的正常工作是十分重要的，尤其是大型药厂，它的车间数量很多，制冷系统的维护工作量较大，因此只有掌握制冷的设备及其控制的组成，才能有效地进行维护及维修工作。

2 制冷控制系统的介绍

与民用的制冷系统具有较大的区别，首先制药车间空调配备的是大型制冷系统，功率较大，因此在控制系统中配备有较多的功率器件。其次要求制冷系统运行要稳定，否则会使车间的环境遭到破坏。我公司是国有大型生物制药企业，制冷系统数量较多，而且是多个公司的产品。但是，他们的制冷系统的组成还是十分相似，尤其是控制系统，基本上采用可编程控制器（PLC）作为中央控制器。因此，掌握PLC的控制特点是十分必要的。对于单个制冷系统一般采用小型PLC即可完成控制功能，这类PLC大多数CPU模块本身具有数字量输入（DI）、输出（DO），另外还可以进行模块的扩展包括数字量输入、数字量输出、模拟量输入、模拟量输出、通讯等模块。在制冷系统的维修过程中，我们可以从操作屏上得到系统故障报警提示，根据提示和电路图就能够找到PLC与之对应的控制点。我们可以通过观察数字量的指示灯并对模拟量进行简单的测量来确定PLC的好坏。一般情况下，PLC的CPU及其扩展模块本身损坏的可能性较小，大多数还是外围器件的故障率较高。

3 制冷系统故障分析及解决方法

制冷系统的故障原因较多，下面我结合我公司制冷系统曾经出现过的故障介绍产生故障的原因及解决方法。

3.1 压缩机故障

在对压缩机的故障监测上，一般控制系统都采集压缩机接触器的热继电器状态，热继电器有常开触电和常闭触点，如果压缩机运行时的电流过大，热继电器触点状态发生变化。CPU的DI会检测到这种变化，而停止压缩机运行。对于有些压缩机还设有的马达保护器，一般情况下，厂家为了节省控制器DI的数量，会将马达保护器的触点和接触器的热继电器触点进行串联起来使用。这样热继电器和马达保护器均使用常闭触点。在这种故障报警发生后，首先我们会测量压缩机的线圈的电阻值是否正确，然后使用摇表检测压缩机线圈的绝缘程度，以及是否有匝间短路等情况。另外还可以检测热继电器和马达保护器的好坏等其它因素的影响。

3.2 高压故障

系统出现高压故障主要是冷凝器的散热情况不好，往往是冷凝风扇由于故障而停止运行或转速低等情况引起。在我们接触的控制冷凝风扇的方式中主要有两种，第一种是依靠压控装置启动和停止冷凝风扇。这种控制方法简单，但是风扇有可能出现频繁启动的情况，故障出现时需要检测压控装置的好坏，如果热继电器的触点状态发生改变，则需要检测风扇的线圈电流数值。第二种是通过检测冷凝器出口的压力，从而控制冷凝风扇的转速，这种控制方式更加合理。在冷凝器的出口安装有压力变送器，如果冷凝风扇不能正常运转，则需要测量压力变送器是否输出电流或电压信号。这种电信号往往送入变频器内，系统通过变频器控制冷凝风扇的频率。我们可以通过计算来了解变频器是否正常运转，例如压力变送器的测量范围是0～2 MPa，输出信号为4～20 mA。变频器的增益频率设定为50 Hz，则4～20 mA对应0～50 Hz。这样，我们就可以得到频率对应电流的计算公式即：频率=（电流-4）*50/16。我们可以将万用表串联进电路中，从而测得电流数值，通过公式即可得知当前变频器的运行频率是否正常。另外在这种情况下，变频器的运行和停止一般通过端子来控制。如果变频器频率为0，还要检测它的启动端子是否闭合。当然，除了控制方面之外还有其它一些原因，比如管路堵塞、毛细管堵塞、散热器脏污等。

3.3 低压、油压故障

低压和油压故障一般和控制系统关系不大。低压一般是冷媒充注量太少、冷媒管路或元件有泄漏点、环境温度过低、水循环不好等因素影响。油压一般是缺油或油压差继电器设定过高等一系列因素影响。当然这种故障发生时，我们可以通过察看CPU的DI状态或屏幕报警提示了解故障的情况。

3.4 冷凝风机故障

冷凝风机出现故障，除了机械上的原因外，主要是线圈损害。主要分3个步骤来判断，首先用万用表测量线圈阻值是否正常，其次用摇表检测绝缘程度，如果电源空气开关断开，有可能是匝间短路引起。另外还要察看热继电器的状态。

3.5 电源故障

为了保护系统设备，主要是防止压缩机和冷凝风机缺相或过欠压，一般情况下，系统都安装有三相电源保护器。电源保护器需要接入三相电源的火线，当检测到电源缺相或过欠压时保护器的常开触点闭合，常闭触点断开。CPU检测到这一动作，会停止系统运行并报警。

3.6 通讯故障

PLC的485口有时会出现烧坏的情况，主要原因是产生瞬态过电压或静电造成的。在485口的数据通讯端D+和D-内部接有两个限流电阻、桥式整流和齐纳二极管、RS485芯片等。因此故障就集中在电阻、齐纳二极管、RS485芯片可能损坏这三个原因中。在日常维护中我们需要注意不能带电插拔485接口电缆，另外在冬季人体经常会出现静电，因此需要在释放人体静电之后再接触485口。

3.7 控制器故障

如果出现DI或DO损坏，在可以进入CPU程序的条件下，可修改程序更换DI或DO。但是系统在正常运转中出现了CPU的SF灯报警亮而停止运行，则极有能是元件损坏。在这种情况下，就只能更换硬件了。

4 小结

大型制冷控制系统的故障并不是很复杂，故障原因也较容易分析而得到解决。系统维护人员需要掌握电气控制、PLC、制冷技术等知识。在科技飞速发展的今天，制冷技术也必然得到较快的进步，制冷控制系统的发展也必将达到一个更高的水平。

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