乔羽
成都生物制品研究所有限责任公司 四川 成都 610000
摘要：本文通过介绍冻干机的基本原理，冻干机基本的系统构成及各系统在冻干周期中的作用，通过运用FMEA工具对冻干机故障进行风险分析，明确高风险故障，通过FTA工具对高风险故障进行自上而下的查找根本原因，最终输出改善措施，通过故障树的建立形成维修知识沉淀，帮助维修人员快速有效的判断、解决冻干机故障，改进设备可靠性，以期达到最佳工况，这是一个持续改进、正向循环的过程。
关键词：冻干机、设备故障、设备维修、失效模式
引言
真空冷冻干燥也叫升华干燥，简称冻干，原理是将液态制剂冻结成固体，在低温真空状态下使其中包含的冰升华，直接由固态在不发生融化的情况下变成气态从而达到干燥目的一种方法。基于冻干机多系统组成的复杂性、设备长周期运行、使用强度大等特点，因此当设备运行过程中表现出某一具体情况明确的故障时，有可能是从一种故障状态向另一种故障状态的过渡或是多种故障交替存在的结果，所以增加了对故障判断的难度，很难确切的判断出真正故障发生的部位及其原因。为持续改进设备管理，提高冻干机运行可靠性降低设备故障率，这些年来我所在的成都公司执行巡视检查、计划性维修、非计划性维修并试行FMEA对设备失效模式进行风险评级，逐步完善以预防性为主的冻干机管理体系。
为了更加清楚全面的反应出冻干机的故障模式、故障原因和解决措施，基于FMEA并结合FTA故障树分析对冻干机故障类型进行合理划分,从冻干机历史故障回顾中分析出各个系统或部件潜在的故障模式，并且分析每种故障模式对冻干机的影响，根据评价结果，制定相应的设备预防性维护措施。
1.运用FMEA方法对冻干机潜在故障失效模式进行风险评估排序
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2.运用 FTA 方法建立冻干机失效模式库
在使用 FMEA 方法明确出高风险故障后，要进一步对这些问题进行解决。也就是说，不仅仅要了解哪些故障对于冻干机的稳定运行造成影响，更要知道故障的处理措施，由于故障树所具有的特性，是针对顶事件逐层向下分析，不断分解问题直至找到最终原因，所以我们在这里挑选出风险排序最高的降温异常作为顶事件，运用 FTA 工具有利于逐步分析和解决问题，并且给予没有足够经验的冻干机维修人员更简洁明了的知识图，有助于快速、有效的判断并解决故障。
2.1FTA故障树分析法概述
FTA是一种图形演绎法,是故障事件在一定条件下的逻辑推理方法。
FMEA 方法与 FTA 方法存在一定的区别。 FMEA 是正向分析法，通过将系统或零部件结构细分，将每一个步骤或者每一个零部件可能产生的问题进行分析，并探讨其对其上一步骤和零部件的影响，最终得出系统的失效概率；而 FTA方法是逆向分析法，在其故障树的顶端，首先将可能的失效模式放置于此，通过技术及管理人员的经验以及过往的故障数据库，逐层向下分析，最终排查和寻找到最可能的故障原因。
2.2冻干机分析
进行FTA分析的前提是要对设备有全面、深入的熟悉，现已冻干机为例进行FTA分析并建立基本失效模式库。
2.2.1制冷系统
冻干机制冷系统主要是为前箱制品前期预冻提供冷量，以及为后期冷阱补集升华的水汽提供冷量[5]。
冻干机中制冷系统主要由以下部件构成：压缩机、制冷剂、油气分离器、水冷凝器、干燥过滤器、中间冷却器、视液镜、电磁阀、膨胀阀、蒸发器（板式换热器、后箱冷凝盘管）、气液分离器、压力表、压力控制继电器、安全阀、制冷管道等。
2.2.2真空系统
冻干机真空系统主要为干燥过程中，提供真空环境，保证冰表面蒸汽以较快速度进行升华，通过控制前箱制品温度与冷凝器表面温度差，使前箱制品水分凝结到后箱冷阱，压差是前箱冰持续升华的动力。
真空系统主要由真空泵、小蝶阀、真空测量装置（真空规管）、罗茨泵、高真空电磁挡板阀、掺气微调阀、波纹套等组成
2.2.3循环系统
硅油循环系统主要为硅油在循环管道内流动提供动力。
组成：主要有循环泵、电加热器、平衡桶、硅油、压力继电器、电加热固态继电器。
2.2.4液压系统
液压系统主要控制板层的升降、制品压塞、中隔阀的开关。
主要由液压泵、油缸、溢流阀、单向阀、换向阀、减压阀、流量调节阀组成。
2.2.5气动系统
气动系统主要给气动阀门、气缸提供压缩空气，切换气路实现阀门的开关。
组成：气动电磁阀、气动球阀、气动隔膜阀、汇流板等
2.2.6FTA失效模式库建立
下表以制冷系统和真空系统为例：
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2.3冻干机故障树建立
用FMEA方法明确风险故障后并对其排序，其中降温异常属于高风险，对其进行故障树分析，建立冻干机降温异常故障树如图：
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通过FMEA的输出，完善设备日常预防性维护管理标准：自主点检标准、自主维护标准、操作标准、报警复位标准、专业点检标准。
4.结语
为保障冻干机长期、可靠的运行，减少设备故障率，运用合理的工具对设备故障进行分析、总结并输出有效措施是一个长期持续改进的过程，通过故障树的不断完善以及技术的发展，为以后建立计算机智能故障诊断提供基础，所以无论维修人员还是设备操作人员都应参与到这一持续改进的过程中。
5.参考文献
[1]杨明明.大型风电机组故障模式统计分析及故障诊断.华北电力大学,2009
[2]孙潘潘.基于故障树的煤矿设备故障分析方法研究 中国矿业大学.2014
[3]王剑峰.基于FMEA的设备预防维护管理的研究与应用.机电信息.2020
[4]李红卫.杨东升.智能故障诊断技术研究综述与展望.计算机工程与设计.2013
[5]余红燕.冻干机控制系统的研究与设计.江西理工大学.2012
[6刘世欣.基于故障树的变电设备故障诊断专家系统.华北电力大学.2007