GLZY05B上海浦东冻干机使用手册中文版说明书.docx
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GLZY05B上海浦东冻干机使用手册中文版说明书
GLZ系列真空冷冻干燥设备
用
户
手
册
上海浦东冷冻干燥设备有限公司
（使用前务必详细阅读本用户手册）
一、系统解析
1、控制系统
2、制冷系统
3、循环系统
4、真空系统
5、液压系统
6、设备的机械结构
6.1箱体
6.2板层
6.3隔离阀
6.4冷凝器
6.5机架
6.6主要技术指标
6.7技术要点和数据
二、触摸屏的操作
1、进入系统
2、打开菜单
3、进入菜单
4、菜单操作
4.1参数设定
4.2实时记录曲线（Actual）
4.3程序运行窗/B（Window/B）
4.4菜单2（Menu2）
4.4.1系统内置参数设定
4.4.2化霜操作（THAWY）
4.5模拟运行图
4.6手动操作
4.7全自动运行（AUTO）
三、真空冷冻干燥操作规程
（一）冷冻干燥的操作
1、开机前的准备
2、冷冻干燥
2.1冻干手动
2.2冻干半自动
2.3冻干全自动
四、冻干机的安装、调试
1、安装设备的厂房的要求
2、冻干机安装要求
五、冻干箱的检验及维护
1、冻干机的检验
2、冻干机的充注
2.1真空泵的注油
2.2导热液的充注
2.3制冷剂的充注
3、设备运行
3.1运行前的准备
3.2设备的第一次运行
4、冻干机的维护检查
4.1日常维护检查
4.2每周维护检查
4.3每月维护检查
4.4每半年维护检查
4.5每年维护检查
4.6维护检查总结
5、冻干机常见故障分析
5.1板层制冷
5.1.1机器失控
5.1.2性能失常
5.1.3停机
5.1.4板层加热
5.2真空
5.3润滑剂与导热油
一、系统解析
1.控制系统：
1.1系统组成
Ø控制系统由触摸屏、PLC（可编程序控制器）、温度传感器、真空传感器、压力继电器等设备组成。
1）触摸屏
触摸屏主要是在现场对冻干机进行操作，是设备的主控平台，在屏幕上可控制主机及各阀门组件。
触摸屏能运行手动或自动程序，且能记录曲线、数据。
2）PLC（可编程序控制器）
PLC控制系统由3部分组成，1块与触摸屏通信的CPU（输入输出模块），2块A/D转换模块。
PLC是设备的控制中枢，负责各组件与电控系统之间的通信工作。
3）温度传感器
采用标准热电偶探头直接把信号送到A/D转换模块。
4）真空压力传感器
真空压力传感器采用电阻规管，经信号放大器转换成0-10V信号送到A/D转换模块。
5）压力继电器
系统中用于保护作用的高压、电子热保护等控制器。
1.2配电柜
Ø安装于机组的左侧机架上，包括所需的开关电源、空气开关、交流接触器与固态继电器等；
Ø所有的电机及泵均有短路、过载、缺相等保护；
ØPLC控制系统；
Ø触摸屏；
1.3系统供电
Ø系统供电电源为三相五线制，电源50HZ/380V，功率根据用户的配置而定。
Ø要求用户的供电电网波动及波的干扰小。
Ø该套控制系统专门为冷冻干燥机而设计，系统具有连锁保护，以防止不必要的误操作。
Ø系统技术参数：
v控制系统
序号
结构标准
技术参数
备注
1
控制方式
触摸屏控制
2
控制组合
PLC+触摸屏
3
PLC
西门子SIEMENS/216-2BD23
4
触摸屏
普洛菲斯PRO-FACE/GP2301-SC41-24V
5
真空模块
西门子SIEMENS/231-OHC22
6
温度模块
西门子SIEMENS/231-7PD22
7
电流保护器
西门子SIEMENS/5SJ61
8
接触器
西门子SIEMENS/3TF30
9
电加热保护器
西门子SIEMENS/5SJ61
10
加热控制
PID控制
11
中间继电器
欧姆龙OMRON/MY4NJ
12
固态继电器
无锡/GTJ48-40A
13
稳压电源
MW/S-50-24V
14
稳压电源
MW/S-15-5V
15
真空传感器
北京大学无线电厂/ZJ-51B
16
温度传感器
T型热电偶
17
直流电压传感器
维德WBV342S01-0.2
18
真空恒流源
上海浦东冷冻干燥设备有限公司
19
接线端子
魏德米勒Weidmuller
20
电线电缆
上海熊猫电线有限公司
2.制冷系统
制冷系统由制冷压缩机及其辅助设施构成，为干燥箱和真空冷凝器（冷阱、捕水器）提供冷源。
Ø系统的主机采用两台法国TECUMSEH（泰康）CAJ2446Z系列全封闭低温单级压缩机，其制冷工艺先进，能确保长时间动作无故障。
每台压缩机都有独立的制冷循环系统：
1号压缩机通过板式换热器来冷却2号压缩机高压，2号压缩机用于制冷板层或冷凝器。
Ø制冷机组有足够大的制冷量储备，因此，它能应付绝大多数制冷异常的情况，既使满负荷工作时，也不至于达到系统极限。
Ø
在制冷系统中，除装有显示高压表，低压表外还装有压力控制器。
当高压压力过高时高压继电器动作，压缩机停车。
2号机带有高压卸载装置。
Ø冷凝器冷却：
冷凝器是一个真空密闭容器，冷凝器门是有机玻璃制造，观察角度大。
在它内部有一个较大表面积的不锈钢金属吸附面，吸附面的温度能达到-50℃以下，并且能恒定地维持这个低温。
冷凝器的作用是把冻干箱内产品升华出来的水蒸汽冻结吸附在其金属表面上。
冷凝器冷却靠绕在外部的蒸发器盘管传导获得。
Ø系统技术参数：
v制冷系统
序号
结构标准
技术参数
备注
1
1号压缩机
TECUMSEH（泰康）/CAJ2446Z
2
2号压缩机
TECUMSEH（泰康）/CAJ2446Z
3
1号制冷剂
R404A
4
2号制冷剂
R23
5
1号冷冻油
丹佛斯DANFOSS/160PZ
6
2号冷冻油
丹佛斯DANFOSS/160PZ
7
油分离器
ESK/OS-10-12
高效油分
8
膨胀容器
台湾5L
高压保护
9
风冷凝器
上海飞翔制冷FNH-4.8/16.4
10
不锈钢板式换热器
英国APV/OHC15-16
11
1号高压控制器
丹佛斯DANFOSS/KP5
手动复位
12
2号高压控制器
丹佛斯DANFOSS/KP5
自动复位
13
2号泄压控制器
台湾DPR
14
制冷电磁阀
日本宫鹭5152
15
高压压力表
威科REFCO/0-3.5MPa
16
低压压力表
威科REFCO/-1-1.6MPa
3.循环系统
Ø
冷冻干燥本质上是依靠温差引起热量传递的一种工艺技术。
制品首先在板层上冻结，冻干过程开始后，水蒸汽从冻结状态的制品中升华出来，到冷凝器捕捉面上重新凝结为冰。
为获得稳定的升华和凝结，由板层向制品提供热量，并从冷凝器的捕捉表面去除，冷凝器的捕捉面须保持比制品更低的温度，板层的冷却温度和加热取决于工作周期和工艺要求。
Ø搁板的制冷和加热都是通过导热油的传热来进行，为了使导热油不断地在整个系统中循环，我们在管路中加了一个屏蔽式泵，使得导热流体强制循环。
在泵的出口处，安装了一个反映出口压力的压力表。
Ø超温报警继电器的作用：
在升华阶段，当“程序控温”这个功能失效时，导热油温度达到设定值，而电加热不会自行切断，继续加热，温度不断升高。
当该温度达到超温报警继电器的设定值时（一般设定为70℃），继电器会强行切断电加热。
否则会损坏电加热器。
超温报警继电器在此起到双重保护的作用。
Ø系统中的冷交换器选用低温型不锈钢板式换热器。
体积小，效率高，可靠性强，无泄漏。
Ø系统技术参数：
v循环系统
序号
结构标准
技术参数
备注
1
循环类型
串联
2
管道材料
SUS304无缝钢管
3
循环泵
格兰富GRUNDFOS/UP20-45
4
循环流体
硅油/201-10CS
5
热交换器
英国APV/OHC15-16
6
电加热管
0.5kw
7
超温报警继电器
调节范围0-120℃
4.真空系统
Ø真空系统由冻干箱、冷凝器、真空阀门、真空泵、真空管路、真空测量等部分组成。
Ø
真空泵具有强大的抽吸能力，在干燥腔室和冷凝器形成真空，一方面促使干燥腔室内的水份在真空状态下蒸发（升华），另一方面冷凝器和干燥腔室外之间形成一个真空梯度（压力差）。
使干燥腔室内的水份升华后被冷凝器捕获。
Ø系统技术参数：
v真空系统
序号
结构标准
技术参数
备注
1
真空泵
爱发科ULVAC/GLD-N201
2
真空度
1Pa
3
抽气速度
从大气压抽至10Pa<30min
4
系统漏率
<0.005Pa.m3/s
5
真空泵润滑油
爱发科ULVAC/ULVOILR-7
6
油雾过滤器
西马特/OME-25
7
真空主蝶阀
登意FABIA-V/DN65
8
真空测量系统
上海浦东冷冻干燥设备有限公司
9
干箱放气阀
西马特/GDC-8/S
10
干箱渗气阀
西马特/GDC-8/S
11
干箱渗气微调阀
上海阀门二厂/GW-J200-T
12
捕水器放气阀
西马特/GDC-8/S
13
真空泵止回阀
西马特/GYC-JQ25
14
捕水器放水阀
西马特/GDC-8/S
5.液压系统
液压系统设计特性
名称
数据
备注
设计标准
液压设计手册
设计压力
0.1MPa.A
最大负载，不是油缸设计压力
设计温度
－30℃－130℃
工作压力
0.04～0.05MPa
工作负载
设计速度
Max,800mm/min
工作速度
＜400mm/min
工作移动时间
约120S
上行程（压塞）或水平压紧时
约60S
下行程或水平退出
液压油牌号
N32#
26L
油缸
φ63×φ30
压塞或搁板上下移动
活塞杆材料
0Cr18Ni9
表面镀硬铬磨光处理
端法法兰材料
0Cr18Ni9
表面镀硬铬磨光处理
节流阀
华德Z2FS6
液压锁
华德Z2S6
电磁换向阀
华德4WE6H60/AW220Z4
压力表
台湾ZFYB
溢流阀
台湾MRV-02-P-2-B
电动机
西门子Y90S-4B5
图5.1表示为液压站上集成模块叠加式液压元件组合体。
图5.1
液压系统说明如下：
⑴主要元件及其工作原理：
①电机泵组：
电机带动油泵回转，在吸油区形成负压，油液在大气压作用下被吸入泵内，排出的油经溢流阀溢流回油箱。
此时系统仍有压力，电机负载运行。
②控制阀组：
采用二组叠加式阀件设计，体积小，重量轻，易于安装及维修（元件均为德国力士乐技术）。
叠加阀包括：
双电控3/5电磁换向阀、双单向节流阀、双液控单向阀、溢流阀、减压阀等通过加长螺钉安装在集成模块上。
③动作原理
a.油缸⑴下行：
当YV1（下行电磁铁）通电，电磁换向阀左位工作，压力油经电磁换向阀（P）→液控单向阀（P）→单向节流阀（P）进入油缸无杆腔推动活塞下行，回油经单向节流阀（T）→液控单向阀（T）→电磁换向阀（T）回到油箱。
（电磁阀中位卸荷通道被切断）油液经过安全阀（T）回油，压力决定于溢流阀P=?
MPa。
b.油缸⑵缩回：
当YV4（缩回电磁铁）通电，电磁换向阀右位工作，压力油经减压阀（P）→电磁换向阀（P）→液控单向阀（P）→单向节流阀（P）进入油缸有杆腔推动活塞杆缩回，回油经单向节流阀（T）→液控单向阀（T）→电磁换向阀（T）回到油箱。
（电磁阀中位卸荷通道被切断）油液经过安全阀（T）回油，压力力决定于减压阀P=?
MPa。
c.油缸⑴上行：
当YV2（上行电磁铁）通电，电磁阀右位工作，其余与上行类同。
d.油缸⑵伸出：
当YV3（伸出电磁铁）通电，电磁阀左位工作，其余与收回类同。
f.油缸⑴或⑵悬空：
油缸⑴在上行、下行过程中，只要电磁换向阀YV1或YV2断电，即使搁板组件处于悬空状态，此时液压油被封闭于油缸、液控单向阀所形成的封闭系统内，形成保压锁紧状态。
油缸⑵在伸出与缩回的过程中只要电磁阀YV3或YV4断电，即使蘑菇阀板处于任一水平位置停止，此时液压油同样也被封闭于油缸、液控单向阀形成的封闭系统内，形成自锁状态。
（见系统原理图）
④操作程序
开机准备:
a.油位确认:
液压油加至液位计高度的90%。
b.旋向确认:
（电机点动）方向顺时针。
警告：
严禁缺油和反转运行，否则将造成油泵干烧损坏！
c.系统油压和速度调节
1）系统溢流阀压力调节：
顺时针压力升高，逆时针压力降低（每一转约5～10kgf/㎝2）。
调节时应将油缸全行程工作。
2）系统双单向节流阀的行程速度调节：
压塞用油缸上升运行时速度：
顺时针，速度减慢（运行平稳）；逆时针，速度加快。
压塞用油缸下行运行时速度：
顺时针，速度减慢（运行平稳）；逆时针，速度加快。
图5.2液压系统典型图例
图5.2
注意：
机器出厂时已调节好，原则上不要调整；一定要调节时，请在搞清原因后再决定如何进行。
⑵系统所用液压油牌号：
32#抗磨性液压油。
油量：
26L
第一次加油后，允许使用1000h，以后可视油的污染情况决定，但不能超过2000h。
如设备闲置不用，超过一年半左右，则需要更换新油。
油液工作温度：
0～55℃
6.
设备的机械结构：
6.1箱体
Ø冻干箱是一个矩形的箱体，它是由SUS304L或SUS316L不锈钢焊接而成。
箱体表面粗糙度Ra<0.4μｍ,所有的角均为圆弧形，利于清洗。
Ø冻干箱可与无菌室的墙壁密封安装，箱门框使用直径8mm的O型硅像胶密封，箱门内壁与冻干箱内部具有同样的光洁度。
Ø冻干箱箱门的内壁材料采用SUS304L或SUS316L不锈钢制造，内表粗糙度Ra<0.4μｍ,能与O型密封条紧密贴合，确保了在真空下的密封。
箱门的开启角度>110度。
6.2板层
Ø最上层的一块板层为温度补偿板，确保箱内制品都处在相同温度环境下。
Ø板层采用SUS304L或SUS316L不锈钢制造，表面粗糙度Ra<0.4μｍ，表面平整度达到0.5mm/m。
Ø板层为特殊结构空心夹板，强度高、密封性好。
板层内部的导热流体循环管，管道长度相等，确保板层温度的均匀性。
在长期热胀冷缩的工作条件下，不变形、不渗漏。
Ø为获得产品最佳热传递面积，板层高度平整光洁，具有最佳的传热效率。
板层的后面及两侧设有防护条，以防止盘子超出板面。
6.3隔离阀
Ø在冻干箱与冷凝器之间采用高真空电动蝶阀，密封性好、耐腐蚀性强、寿命长等特点。
当其关闭时，确保冻干箱与冷凝器之间的密封，可以使进料/出料操作与冷凝器化霜操作同时进行；当其打开时，允许制品以最佳速率升华。
Ø冻干系统运行时，在程序控制下，隔离阀能自动开/关动作，进行压力升高试验，以判断冻干周期的终点。
6.4冷凝器
Ø
冷冻干燥的过程产生于冻干箱和冷凝器之间的水蒸气压力差，只有冷凝器的温度低于冻干箱的温度才能形成冻干箱与冷凝器之间的压差，因此，如果冷凝器性能不佳，真空泵将不可能有效地使水蒸气排除，从而影响制品的质量和真空泵的寿命。
Ø冷凝盘管的距离经过严格计算，最大限度地利用了盘管的制冷量。
为获得最佳的周期时间，并充分考虑到制药业进料大的特点，盘管的实际表面积超大设计。
Ø化霜方式采用了高压热氟化霜，方便简单。
Ø温度探头采用热电偶。
6.5机架
Ø采用一体化设计的机架——机架采用普通低碳钢焊接而成，钢表面除锈处理，并有两道防锈涂层，外层为银漆。
整机用不锈钢拉丝板包壳，简洁明亮。
6.6主要技术指标
项目
单位
规格
搁板有效面积
m2
0.24
搁板：
长
mm
400
隔板：
宽
mm
300
搁板数：
块
2+1
功耗380V/50Hz：
KW
3
整机：
长
mm
整机：
宽
mm
整机：
高
mm
总重量：
Kg
500
6.7技术要点和数据
v箱体
序号
结构标准
要点和数据
备注
1
箱体材料
SUS304L或SUS316L
2
箱门锁定方式
手动门
3
开门方位（面对箱门）
左开门
4
箱门的材料
有机玻璃
5
箱体外装饰
不锈钢拉丝板
6
箱体内表面粗糙度
Ra<0.4μｍ
7
箱体几何形状
长方体
8
保温材料
聚氨酯发泡
9
工作压力
0~-1bar
10
箱体观察窗
1个，安装于左侧面
12
开启角度
>110度
13
密封
直径8mm的O型截面硅橡胶
v板层
序号
结构标准
要点和数据
备注
1
板层材料
SUS304L或SUS316L
2
表面粗糙度
Ra<0.4μｍ
3
板层间距
100ｍｍ
4
板层降温参数（空载）
20℃~-40℃<60min
5
板层最低温度（空载）
-50℃
6
板层最高温度（空载）
+70℃
7
板层温差
±1℃
8
板层平整度
≤±0.5mm/m
9
防护
板层的后面设防护条，以防止盘子超出板面。
10
板层软管
SUS304L不锈钢软管
v冷凝器
序号
结构标准
要点和数据
备注
1
冷凝器材料
SUS304L或SUS316L
2
冷凝器形状
圆桶型
3
冷凝器表面形状
外置盘管式
4
盘管材料
10mm紫铜管
5
捕捉面材料
SUS304L或SUS316L
6
内表面粗糙度
Ra<0.4μｍ
7
工作压力
0~-1bar
8
冷凝器门材料
有机玻璃
9
冷凝器降温参数（空载）
+20℃~-50℃<20min
10
冷凝器最低温度（空载）
-70℃
11
温度探头
T型热电偶
12
保温
橡塑保温板
v安全保护
序号
结构标准
要点和数据
备注
1
电机
有过载缺相保护等
2
真空压力
有声光报警器
3
加热系统
有声光报警器
4
制冷系统
各部件均有控制器
5
停电、供电
均有安全保护措施
7.冻干机的操作
1.进入系统：
转动电源开关钮，给控制系统供电，触摸屏会自动进入如下画面如图１。
图1
2.打开菜单：
用手触摸上图“进入按钮”，打开主页（模拟运行窗）如图2。
图2
3.进入菜单：
触摸所要进入的“Menu1”，系统会自动进入该菜单页（“冻干曲线设置窗/A（Window/A）”、“程序运行窗/B（Window/B）”、“全自动（AUTO）”，“参数设定1（Setup1）”、“菜单2（Menu2）”、“报警记录（ALARMRECORD）”、“实时曲线（Actual）”、“历史数据表（Data.Tab）”、等等。
。
。
。
）
图3
4.菜单操作
4.1“参数设定1”按“Setup1”进入该菜单，如图4。
图4
Ø“搁板温度控制设定（ShalfTemp.Set）”可设定电加热的温度（手动操作时）；
Ø“捕水温度控制设定（CondenserTemp.Set）”
Ø“真空范围设定”可设定干箱真空度，真空度低于该“中下限（Vacuum.3Set（B））”，渗气阀开启，高于该“中上限（Vacuum.2Set（A））”，渗气阀关闭；目的是将真空度控制于最佳工作范围。
注：
要打开渗气阀必须按下“真空调节（Adjust.V）”。
Ø“真空报警（Vacuum.1Set（Alarm））”当干箱真空超出上限，真空报警。
4.2实时记录曲线（Actual）
图5
这窗口记录各类实时采集的数据曲线：
温度，真空度等。
冻干曲线设置窗（Window/A）：
（冻干工艺曲线）输入窗A
图6
此窗为“冻干工艺曲线”的输入窗。
该窗口可输入10条各类冻干工艺曲线，且可储存，用于整机系统的半自动和全自动运行控制。
Ø当进行全自动运行时或冻干曲线（半自动）运行时，要事先设置这些参数。
这是一条带有十步段的（温度+时间）的冻干工艺曲线，既可用于半自动运行时的动态控温，又是全自动运行时的主执行程序。
v设置说明1：
每一步的温度值必须从0℃值开始算起（≤80℃）；每一步的时间长度必须是从起始点开始计算（分钟）。
v设置说明2：
如是全自动运行的曲线程序，第二步的时间长度必须是包括“干箱预冻时间”+“保温时间”+“捕水器制冷时间”以及+“系统真空抽到时间”的总长度。
见下图曲线表
caserefrigeration-----干箱制冷；keep—预冻保温；condenserrefrigeration---冷阱制冷；
vacuumrun---真空系统运行。
Ø本系统可设定10条程序（不同的冻干工艺曲线）可以储存，当一条程序曲线设置完毕后，就按“当前值写入工艺曲线第XX条”即可。
当程序输入完毕后，可查询。
按“查看（Check）”钮即可查询。
详见下图。
图7
Ø“程序调用运行”----半自动运行时调用冻干工艺曲线。
4.3“程序运行窗/B（Window/B）”进入下窗口画面。
图8
条件：
当已经手动开启各相应的动力系统后，进入搁板及制品加热前。
1．首先选定第XX号冻干工艺曲线，然后按第XX号装载曲线钮。
该号程序曲线即刻被置入为当前值。
在屏幕上可显示出当前曲线的号码，当前总周期时间等信息。
2．运行程序曲线时，首先将板温控制选择锁定在“曲线控温（Man/AUTO）”，按“运行锁定（Stowprogram/Unladeprogram）”，再按“锁闭/允许（Lock/Unlock）”钮，然后按“开始运行钮（Run/Stop）”。
程序进入运行执行状态。
3．“运行中等待（Pause）”是指程序暂停运行且保持状态。
Ø“报警记录（AlarmRecord）”
进入内置系统后按“报警记录”，进入该窗口，如图9。
（在主运行窗按（Cancel.ALM/Recover.ALM）可“解除/恢复”警铃声。
）
图9
v“开始（Start）”表示进入报警信息查阅，
v“结束（End）”表示结束报警信息查阅，
v“删除（Del.）”表示去除某项选定报警信息，
v“删除全部（Del.All）”表示去除所有报警信息。
v“▲”表示逐条向上翻屏，
v“▼”表示逐条向下翻屏，
v“双▲”表示向上逐页翻屏，
v“双▼”表示向下逐页翻屏。
4.4“菜单2（Menu2）”
按触摸屏
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