德国SIGMA3-30K高速冷冻离心机的常见故障及维修

SIGMA3-30K高速冷冻离心机是一种带低温控制系统的高速旋转 机械，它是利用离心力、不同物质在离心场中的沉淀速 度差异，分离液体与固体颗粒或液体与液体混合物中各 个组分的机械， 适用于微量样品快速分离合成， 是医学、 药物学、生物学、化学等科研生产部门使用的重要设备。 工程师掌握离心机常见故障的维修和维护方法知识，是 保障相关科研生产部门正常运行的基础。

1   高速冷冻离心机的结构

1.1  电机驱动系统

驱动电机是离心机中的主要部件之一，驱动转子部 分以产生离心力 / 场，在生物医用制药领域中，离心机 系统中电机应用类型主要有有刷电机、无刷电机及变频 电机。

1.2  制冷系统

冷冻离心机中的制冷系统一般由压缩机、冷却介质 管路系统、热交换器构成，为离心室提供降温功能。

1.3  机械系统

高速离心机的机械系统由机壳， 机盖， 机盖锁紧机构、 密封圈、离心室组成、起到支撑、密封、降噪的作用。   1.4  转子体

离心机的转子体是固定在电机主轴上用于装配离心 容器的机械部件，伴随着电机主轴旋转，常见的有甩平 式和角式两种。

1.5  电子控制系统

高速冷冻离心机电子控制系统由控制主板、电机转 速传感器、温度传感器、信息显示面板和控制面板组成。 电子控制系统为驱动电机、制冷系统，机盖电磁锁紧机 构提供转速、温度、锁紧动作的监测和驱动控制功能。

1.6  电源在生物医用制药领域中，冷冻离心机所选用的电源

将输入的交流市电变压整流为各个系统、部件所需的直流电和交流电。

2  德国SIGMA3-30K高速冷冻离心机的常见故障及维修

2.1  故障一

(1)故障现象：离心机不能开机。

(2)故障原因 分析：电源线、电源开关、保险丝、电源模块、控制主 板、信息显示面板或控制面板损坏或者接触不良。

(3)  故障排除与维修：首先，通过目视检查，电表测量电源 线是否有断裂、开胶， 电源机械开关弹性部件是否损坏、 触点是否接触不良、保险丝是否熔断或松脱。电源线损 坏视情况通过锡焊连接修复， 或者更换整条电源线修复。 开关机械弹性部位损坏通过更换修复，触点松脱，脱焊 则通过重新安装，重新锡焊触点修复。保险丝如熔断， 通过更换修复，松脱则重新安装修复。如果以上部件经 检查正常或者维修后不能排除故障，则进一步拆卸电源 模块、控制主板、显示面板、控制面板。通过目视检查 拆卸下的部件电路板上有无烧焦， 电路板上的电阻、电容、 电感、集成电路模块等器件有鼓包烧毁来诊断故障点， 当目视不易诊断故障点时，通过电表测量电路板上的电 容、电阻、电感等器件来诊断故障点。确定故障器件后， 重新焊接好的元器件修复。当以上办法无法诊断故障点 以及更换部分元器件不能修复故障时，通过置换法诊断 故障点。故障时，更换新的整部件或模块修复。

2.2  故障二

(1)故障现象：离心机报错不工作。

(2)故障原 因分析：控制主板故障损坏、主板对应部件损坏、机盖 未锁紧，锁紧信号错误。

(3)故障排除与维修：首先， 通过设备错误代码表确定故障范围，故障点范围在驱动 电机、制冷系统、机盖电磁锁紧机构时， 检查驱动电机、 制冷系统、机盖电磁锁紧机构与主板接口之间的电缆、 信号线有无松脱，断裂，接口有无损坏。有松脱时重新连接，电缆断裂通过锡焊连接修复，信号线断裂，接口损坏通过更换修复。线缆和信号线无明显损伤时，通过 电表测量诊断，如损坏则通过更换线缆和信号线修复。 当部件与控制主板之间的电缆、信号线、接口均正常时， 通过通电测试、电表测量驱动电机、制冷压缩机、机盖 锁紧电磁驱动器有无故障。当不易诊断部件是否正常时， 通过置换法诊断部件是否正常。如上述部件故障，通过 更换部件修复。故障点范围在控制主板本身、转速传感 器和温度传感器时， 通过目视检查控制主板上有无烧焦， 主板上的电阻、电容、电感，集成电路模块等部件有无 鼓包、烧毁来判断主板是否故障。当目视不易诊断故障 点时，通过置换法来诊断，如故障则更换修复。对于转 速传感器的检查判断，如果是电磁式的传感器部件如霍 尔元件， 通过置换法来诊断故障， 故障时通过更换修复。 如果是机械计数式的，则检查机械触点是否正常，置换 法检查计数模块是否正常，故障时更换部件修复。对于 温度传感器故障的检测和修复，通过置换法诊断，故障 时更换修复。当故障代码指示机器未锁紧密封时，先目 视检查锁紧机械机构有无变形损坏， 出现变形损坏时更 换修复。当锁紧机械机构正常时，找到锁紧触发电路模 块与电磁驱动器， 检查其电缆连接是否正常， 有无损坏。 电缆正常时，通过置换法诊断，如故障则更换修复。

2.3  故障三

(1) 故障现象：离心机工作时振动和噪声异常。

(2) 故障原因分析：转头与主轴不同轴， 离心容器装配不平衡， 机壳连接部位松动， 减震部件变形松动， 电机老化故障， 压缩机老化故障。

(3)故障排除与维修：先目视检查离 心机放置是否水平，不水平时调节脚座至平衡。检查转 子体安装是否和主轴同轴，不同轴时重新安装或更换转 子体排除故障。检查转头上装配的离心容器是否平衡， 不平衡则重新安装至平衡。当离心机水平，转子体和离 心容器安装正确且故障存在时，检查机器壳体连接是否 松动，如松动则重新紧固。如机器壳体连接正常，拆卸 机壳检查驱动电机和压缩机基座与减震件是否变形或松 动，出现松动时重新紧固修复，对于基座和减震件变形 失效的情况， 用工具矫正修复， 难以修复时更换部件修复。 当驱动电机和压缩机基座与减震件均正常故障存在时， 则拆卸驱动电机目视检查电机主轴是否变形，电机轴连 接头是否磨损，电机绕组是否老化烧毁，转子轴承是否 锈蚀和润滑缺失，如电机烧毁通过更换电机修复，对于 转子轴承出现锈蚀和润滑缺失时可抛光和补充润滑油修复。驱动电机正常时，拆卸制冷压缩机检查其转子是否 正常，压缩机电机部位绕组是否老化烧毁，转子轴承是 否锈蚀和润滑缺失。对于转子微小变形的情况，可以通 过工具校正修复。转子轴承出现锈蚀和润滑缺失时，可通过抛光和补充润滑油修复， 当压缩机损坏较为严重时， 通过更换修复。

2.4  故障四

(1)故障现象：SIGMA3-30K离心机实际转速和实际温度异常。

(2) 故障原因分析：电机轴霍尔元件、温度传感器老化异常， 主板、驱动电动机、压缩机工作异常， 制冷管路、蒸发器、 冷凝器泄漏，冷冻离心室密封泄漏。

(3)故障排除与维 修：当实际转速异常时，先通过置换法诊断转速传感器 是否正常，如故障则更换修复。当转速传感器正常时， 检查电机绕组是否老化， 局部烧毁， 如损坏通过更换修复。 转速监测，电机部分均正常时，通过置换法诊断主板是 否故障， 如故障则通过更换修复。出现温度异常故障时， 先通过置换法诊断温度传感器，如故障则更换修复。温 度传感器正常时，拆卸制冷压缩机检查其转子压缩部件 是否正常，压缩机电机绕组是否老化烧毁，转子轴承是 否锈蚀和润滑缺失。对于压缩机转子微小变形的情况， 可以通过工具校正修复。转子轴承出现锈蚀和润滑缺失 导致转速下降时，可通过抛光和补充润滑油修复。当压缩机损坏较为严重时，通过更换修复。当压缩机也正常 时， 检查制冷系统管路是否泄漏， 如泄漏通过更换修复。 检查蒸发器和冷凝器导热片积灰肮脏程度，对其进行清 洁，恢复导热能力。制冷系统检测后无异常时，应检查 冷冻离心室密封情况， 如果密封失效导致绝热能力下降， 通过更换密封胶条，填充绝热材料修复。以上部件检查 均正常且温度异常时，故障点应在控制主板上，通过置 换法诊断和修复。

2.5  故障五

(1) 故障现象：离心机转子体与主轴卡死不能拆卸。

(2) 故障原因分析：部位锈蚀。

(3) 故障排除与修复： 遇到转子体与主轴卡死的故障，用滴管沿着转子体与主 轴连接的缝隙处滴入除锈剂，再用合适工具进行敲击振 动使其松脱，敲击方向应沿主轴轴向，以免主轴变形。

2.6  故障六

(1) 故障现象：离心机机盖不能锁紧或者解锁。

(2)故障原因分析：机械机构变形，接线故障，电磁驱动器 故障，主板故障。

(3)故障排除与维修：当机盖不能锁紧时，检查锁紧机械机构有无变形损坏，损坏时，用工 具校正或者更换。当锁紧机械机构正常时，检查电磁锁 紧驱动器电缆连接是否正常，有无损坏。电缆正常时， 通电测量或者置换法诊断电磁驱动器是否故障，如故障 则更换修复。以上部件均正常时，故障点应在主板上， 通过置法诊断和修复。当机盖锁紧后不能解锁时，先通 过备用机械解锁装置解锁，然后，按照无法锁紧故障时 的流程处置。当备用机械解锁装置也故障不能打开机盖 时，拆卸壳体手动解锁，检查整个解锁装置机械部件有 无故障， 对出现的故障部件， 通过重新安装， 工具校正， 更换部件进行修复。

2.7  小结

遇到此种设备的各种故障时， 要快速排查修复设备， 关键在于熟悉设备的结构、部件原理和各个部件之间的 联系。在此基础上判断可能性高的故障点，快速拆卸检 查后修复。