公共设施引起的发酵罐故障

吴士栋，崔 军，崔晓宇，董宝亮，李忠亮

（北京生物制品研究所有限责任公司，北京 100176）

0 引言

设备出现故障，设备使用人员首先想到的是由设备或元器件质量问题造成的。作为维修工程师，首要任务是排除设备故障，使设备尽快正常运行。在设备维修过程中，不仅要排除故障，还要分析故障产生的原因，从源头上排除故障产生的根源，做到标本兼治。经过多年维修实际发现，发酵罐工作异常，只有少部分是设备本身损坏造成的，大多数是由公共设施引发的设备故障。

1 发酵罐工作原理

北京生物制品研究所有限责任公司共有4 套发酵罐，其中2套为美国NBS 发酵罐，容积分别为75 L 和800 L，另2 套为德国贝朗发酵罐，容积为100 L、750 L。保证发酵罐正常运行的公共设施主要有供电、压缩空气、工厂蒸汽、纯蒸汽、乙二醇、饮用水。

NBS 发酵罐工作过程：生产时，夹层内自来水靠一台离心泵循环，通过热交换器加温。当罐内温度过高时，排放夹层中的自来水，补充冷自来水降温。发酵罐灭菌工序，当罐内温度≤100 ℃时，夹层内通入工厂蒸汽，使罐内液体升温。当温度＞100 ℃时，罐内通入纯蒸汽，靠罐内纯蒸汽和夹层工厂蒸汽同时升温。当温度达到设定温度时，停止工厂蒸汽、纯蒸汽，低于设定温度则继续开启工厂蒸汽、纯蒸汽，一直维持到设定的保温时间。保温时间大于设定时间后停止升温，系统排放压力，通过除菌滤器向罐内补充压缩空气，以防产生真空，罐内温度＜70 ℃时，系统灭菌结束，恢复为正常保温控制。

2 公共设施引发的典型故障及排除

2.1 压缩空气质量引起的故障

发酵罐在灭菌时出现夹层压力过低，温度不能上升，更换控制排放的电磁阀后仍不能解决问题。经逐个查找发现铝制阀岛氧化，产生颗粒状粉末，阀内密封元件与其长期接触，造成磨损、阀门漏气。同时粉末堵塞排气消声器，造成排气不畅，故障阀漏出的压缩空气不能排出，造成其他气动阀误动作，系统不升温，更换后解决问题。之后又陆续更换了6 个电磁阀。原因分析：故障原因都是由水腐蚀阀岛，造成密封损坏引起的。联想到1 年前，车间空压机干燥器老化，使车间内仪表、设备使用的压缩空气湿度过大，产生冷凝水。当时采取的措施是按时排放车间压缩空气管道内的冷凝水，忽略了阀岛内的水分，没有及时清理，经过1 年时间，阀岛铝制外壳与水反应，引发设备故障。究其原因，是由于压缩空气供应质量不好引发的设备故障。

2.2 工厂蒸汽质量引发的故障

发酵罐灭菌时，供给的工厂蒸汽和纯蒸汽的压力符合要求，但温度上升过慢。由于长时间温度达不到要求，纯蒸汽产生大量冷凝水，造成罐内液面升高，培养基浓度下降，影响培养正常进行。检查工厂蒸汽管线正常。拆开管线并打开进气阀后，发现进罐的工厂蒸汽流量明显不足。检查工厂蒸汽进口滤器，发现滤器已经锈蚀堵死。用超声波清洗滤器后回装，温度上升恢复正常。

2.3 饮用水质量引发的故障

水质过硬、排放管线温度高，排放管线水垢过多堵塞排水。发酵罐灭菌时，夹套内的工厂蒸汽冷凝水无法及时排除。指示数据显示蒸汽压力正常且进汽充分，但温度只升到105 ℃左右。检查发酵罐控制，各阀门开启正常，压力、温度值正确。考虑故障不是发酵罐控制引起，检查公共设施。拆开排放管线发现排放管线的弯头和单向阀已经被堵，只剩下＜5 mm 的通径。由于疏水器不能及时排放冷凝水，造成发酵罐夹套内充满冷凝水，罐内温度上升缓慢，甚至停在100 ℃。清理排放管线，设备正常灭菌。该故障的另一个原因是水和蒸汽共用一段排放管线造成水结垢，将蒸汽排放和自来水排放分别制作管线，彻底排除故障诱因。

2.4 供电引发的故障

电力供应是设备运行的基础，电力供应出现问题，主要是引起发酵罐自控部分异常，温度、空气流量、压力等控制参数不正确，造成阀门控制异常，引起整个系统动作与实际要求不符。强电引起的原因比较容易发现，弱电引发的故障不容易发现。NBS 70 L 发酵罐发生过一次供电引起的故障。操作人员反应发酵罐温度控制异常，温度表与温控器指示差达到3 ℃，（正常差＜1 ℃），造成阀门动作异常，使罐内温度升高。检测温度表显示正常，更换温度传感器、温控板，故障依旧存在。仔细检查发现低压24 V 电源供电不稳，有时＜20 V。拆开查看发现2 个1000 μF 电容鼓包，更换后设备恢复正常。

3 结语

发现设备运行异常，应检查影响设备运行的各个方面，不能把故障的产生、产生故障的原因全归结为设备质量问题。查找到故障原因后，不能只排除故障现象，还要查清故障产生的根本原因，从源头上根治，避免故障再次发生。