彭 涛 罗小刚
武汉科前生物股份有限公司
湖北武汉 430206
摘 要：结合SJMH-16型胶塞清洗灭菌机的管路布置及生产流程，分析了其在使用过程中出现的常见故障，并提出了相应的改进措施，有效保证了生产的顺利进行。
关键词：胶塞清洗灭菌机；生产流程；管路；常见故障
0 引言
SJMH-16型胶塞清洗灭菌机的长、宽、高分别为3.2 m、1.8m、2.2 m，最大消耗功率为12 kW，最高清洗能力：冻干加压式胶塞8万枚/次，普通胶塞12万枚/次。正常情况下，该设备清洗灭菌一批胶塞大约需要4 h。
1 设备管路布置
图1为SJMH-16型胶塞清洗灭菌机操作屏中的设备管路布置图，图中所示阀门，除底部的排污阀采用常闭型气动角座阀外，其余阀门均为气动球阀（下部总阀、溢流排水阀、真空阀为2"球阀，压缩空气阀为6"球阀，其他阀门为1"球阀），各阀门按照生产工艺流程，由PLC内部程序控制其开关时序。
图1 设备管路布置图
2 自动生产流程
SJMH-16型胶塞清洗灭菌机的自动生产工艺流程如图2所示。
图2 设备自动生产工艺流程图
生产前，打开设备上的水、电、气和洁净蒸汽开关；通过设备触摸屏登录进入操作界面，由人工从投料口把需要清洗灭菌的胶塞投进清洗机的转筒内，关闭投料口；设备进入自动操作程序，机器在PLC内部程序控制下，自动打开或关闭设备上的阀门，包括压缩空气阀、水阀、真空阀和真空泵、蒸汽阀和排污阀、下部总阀和转筒电机、真空泵，设备自动完成胶塞的清洗和灭菌操作。
蒸汽灭菌时，当柜内蒸汽压力上升，灭菌温度达到设定值（121 ℃）时开始计时，此时蒸汽进料阀按程序设定好的时间，周期性打开、关闭阀门，以保证灭菌蒸汽的压力和饱和度，柜体下方的排污阀也会周期性打开、关闭，以排除筒体内灭菌过程中产生的冷凝水。当生产过程出现设备故障时，可根据生产要求转至手动模式，或在自动模式下跳过已经完成的工序，直接进入清洗或灭菌步骤，继续完成后面的工序。
胶塞完成清洗和灭菌后，用经灭菌的转料桶（或无纺布袋）将胶塞人工接出，用于加塞机的分装生产。
3 常见故障分析
在SJMH-16型胶塞清洗灭菌机使用过程中，最常见的两个故障是：灭菌时蒸汽压力升不上去；真空脱泡、真空干燥时真空度降不下来。
笔者结合平时的设备维修经验，将上述故障原因大致归纳为以下两类：
（1）主气路漏气、电磁阀与气动执行机构间漏气、电磁阀故障、气动执行机构故障、球阀故障等。当主气路或电磁阀与气动执行机构间漏气时，会导致管路中的气压下降。控制底部总阀、真空阀、溢流排水阀等的电磁阀因工作需要打开时，阀门处于半开状态，当电磁阀失电后阀门关闭，此时因气压不足而导致关闭不严（仍然处于半开或微开状态）。特别是2"球阀，打开后再关闭就需要相当大的力矩，此时柜内如再通入蒸汽，球阀受热膨胀，球阀几乎不可能靠外力关闭，只有关闭设备蒸汽，等待温度降低后才能使球阀复位。当底部总阀、溢流排水阀、真空阀关闭不严，蒸汽压力不能正常上升时，最明显的表现就是这些阀门所属的管道温度急剧上升。
（2）设备上控制各阀门开关动作的电磁阀的压缩空气软管，有些安装在设备蒸汽管道、排污管道和真空管道附近，当进行真空灭菌操作时，这些管道及其附近的温度会接近或超过100 ℃。设备出厂时上述管道和压缩空气软管，都裸露安装在设备筒体与防护罩之间的空间中，没有任何防护措施，气管进入设备后，各阀门与电磁阀之间是依次串联的，有些气管距离高温管道比较近，工作时长期承受高温，逐渐老化破损；塑料气管接头使用时间久了也会老化；连接在各阀门上的电磁阀，当管道有高速流体经过时会振动，紧固螺栓会松动，连接处的密封圈也会因高温逐渐老化失效。
上述问题一旦出现，就会形成漏气，使设备压缩空气管道内的气压下降，导致气动执行机构执行不到位，阀门就会关闭不严，造成蒸汽外漏，灭菌时蒸汽压力升不上去；或者是外面的气体进入灭菌柜内，真空脱泡、真空干燥时真空度降不下来。
4 改进措施
我司在使用SJMH-16型胶塞清洗灭菌机前期，经常发生上述故障，有时还会影响到正常的生产计划，设备生产厂家多次上门售后服务，仍未能彻底解决此类故障问题。故障发生时，我们对现场设备管路和各个阀门进行了逐一排查。几次设备维修后，总结故障原因如下：漏气是造成设备出现上述故障最主要、最直接的原因，除电磁阀故障外，其他故障也直接或间接地造成因漏气使压缩空气压力下降导致阀门不能完全关闭。
鉴于此，我们对设备进行了如下维修改造：
（1）对于进入生产车间的室内蒸汽管道及灭菌柜内的蒸汽管道，增加保温隔套，以提高管道能效和安全防护作用，降低室内和灭菌柜外箱体内的温度，避免烫坏附近的压缩空气管。
（2）灭菌柜内连接各电磁阀的压缩空气管，由原来的串联方式改为并联方式，由原来的悬空吊装方式改为线槽内安装方式；从线槽出去后，连接电磁阀的空气管外面再增加硅胶管进行隔热保护。这样就将设备内所有的气管都与灭菌柜内的高温管道完全隔离。气管由串联改为并联后，即使多个电磁阀同时工作，也能保证到达各电磁阀的气源压力是相等的。
（3）我们通过观察发现，该设备底部的排污阀，采用图3所示的单作用气动角座阀（常闭型），从来没有出现关闭不严的问题。因此，将设备上的3个2"球阀（即下部总阀、溢流排水阀、真空阀）全部更换为同管径的单作用常闭型气动角座阀（电磁阀也更换为配套的电磁阀）。这些阀门工作时就跟底部排污阀一样：电磁阀接到从PLC发出的指令，气源接通进入气动角座阀，把阀芯顶开，PLC终止指令，电磁阀断电，在气动角座阀内弹簧的作用下，阀芯自动复位，关闭阀门。这样即使气管轻微破损漏气，这些阀门仍然可以打开并自动复位关闭。气动球阀如图4所示。
（4）定期检查其他球阀上电磁阀与气动执行单元间的连接是否漏气，必要时更换密封圈。
（5）将原来的塑料气管接头更换为同规格的不锈钢气管接头。
经过上述改进，我司使用的多台胶塞清洗灭菌机经过半年多的生产检验，未再出现上述故障，有效保证了生产的顺利进行。
图3 单作用气动角座阀 图4 气动球阀
5 结语
机、电往往是相互关联的，不管是机械维修，还是电气维修，当设备出现故障时，对电气维修人员来说，如果知道该设备的机械动作时序及机械原理，就有助于快速处理设备故障；同样对于机械维修工来说，如果掌握了必要的电气知识，就能够快速判断导致该故障的原因。
作为设备维修人员，在设备维修时，千万不要被一些表面现象所迷惑，先要熟悉所维修设备的机电原理，通过认真细致的观察，才能快速找到导致设备故障的根本原因，然后对症下药，彻底解决重复出现的设备故障。
作者1简介：
彭涛（1969—），男，湖北人，机电工程师，高级技师
研究方向：
设备维修、维护改进
作者2简介：
罗小刚（1979—），男，湖北人，电气工程师
研究方向：
设备管理、维修
