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[原创]关于生化仪冰箱的维修

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郑振寰 发表于 2013-11-5 19:00 | 显示全部楼层 |阅读模式

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大型生化仪都配有试剂冷藏冰箱,这已经是标配了。最近三个月以来,关于冰箱的问题铺天盖地,所以抽空写一篇帖子,探讨一下。

冰箱对于医疗设备来讲并不是什么大件儿,简单至极。相对复杂点儿的是温控系统,比如空调、精密空调、中央空调等的温控和调控。这里不去讨论电路维修的问题,单从冷藏这里入手。

生化仪上的冰箱形式分类液冷和风冷型,主要指送出冷气的形式。从制冷形式分为半导体和压缩机。比如:东芝TBA120的采用压缩机制冷,但送给试剂仓时是采用风机送风。而奥林巴斯的AU系列采用半导体制冷,将冷媒降温后循环送入各个试剂仓。贝克曼的AU680、5800系列采用压缩机制冷,将液体冷媒降温后循环。贝克曼的AU480依旧采用半导体制冷。而贝克曼的DXC系列采用半导体制冷,直接依附在试剂仓。日本无论哪个型号都是压缩机制冷,冷媒采用纯水循环。

从前年开始我和老顶就开始跟制冷干上了,老顶是空调,我是冰箱,各种各样的冰箱。钱没赚多少,鼓捣这玩意儿的手艺倒是有些纯青了。

言归正传,根据上面的简单介绍,那么我们知道生化仪冰箱大致分为这么几个部分:制冷装置、温控装置、循环装置。主要的区别就是制冷装置,也是问题最多的,所以先从这里入手,先压缩机式的,后半导体式的。

压缩机制冷与冰箱完全一样,下面给出一副制冷原理图,是哪个冰箱的我不知道,随便找的。

  2.jpg

图中我们可以看出,压缩机自己形成一个闭合回路,将冷媒(这里的冷媒是指压缩机内的冷媒,也就是氟利昂或者非氟制冷剂)高压送给冷凝器,这时的冷媒温度高呈液体状态,冷凝器散热后成为高压低温液体。这里的冷凝器就是我们常见的铝制栅格,带有风扇往外吹风的那组东西,空调室外机最常见。有汽车的同行,汽车前面的水箱也是这个道理。高压低温液体经过过滤器和毛细管节流,形成低压低温的液体,再到蒸发器变为低压低温的气体,然后回吸到压缩机,由压缩机再次压缩成高温高压的液体,周而复始。

生化仪用到的就是蒸发器这个环节,将蒸发器放入装有冷媒(这里的冷媒指的是送给试剂仓的冷媒,比如纯水或防冻液等)的容器里,热量在容器里进行交换,把冷媒变冷,再输送到各个试剂仓内。
制冷原理就这么简单,那么不制冷或者温度降不下来从哪些方面考虑呢?
先判定压缩机和循环泵是否运转,如果都运转正常而不制冷或者温度不够,则先应该考虑冷凝器铝制栅格热交换不好,密集的栅格被灰尘堵死了,温差变小,自然温度不够甚至不制冷,有得反而相反制热,温度高达46°以上,试剂仓都烫手。
冷凝器就是类似下图这个东西:
3.jpg
后面接着风扇。两个铜管接在压缩机回路上。栅格被灰尘堵塞,那就只能清理,这个冷凝器不建议拆。首先铜管是焊上去的,而且里面有冷媒,没有专业的工具设备你灌不进去。手工清理,清扫、皮老虎、吸尘器都行,反正把灰尘清理干净就行。这个地方一般都在冰箱的外侧,我处理这类问题都是把整个冰箱抬出来,倾斜之后直接拿水管冲。不过整个冰箱一多半的重量都在这里,很沉。
前年有台东芝120生化的试剂温度超过40度,就是这么处理的,清理出来好几斤泥土,接上通电后,吹出来的冷风都冻骨头。
除冷凝器堵塞之外,剩下的可能真的就是冷媒不足了,氟利昂或者非氟制冷剂漏了,这时就需要添加。添加压缩机冷媒的工作交给修冰箱空调的人好了,我们一年碰不上一台,还得准备冷媒罐、管子、压力表电子称之类的不值当的。
如果压缩机干脆就不转,那就先检查启动器。启动器其实就是启动电容或者热敏电阻,原理图如下:
4.jpg
上图是美的一款冰箱的电路原理图,从图中可以看出除了有启动电容外,还有PTC热敏电阻。通电之初,串有PTC热敏电阻的那一相先启动,随着压缩器运转,电流增大,PTC温度达到开路温度后,热敏电阻开路,压缩机由另一组绕组运转,这就是启动原理。现在大部分都是PTC启动器,测量方法是常温下短路,高温开路,但也不绝对,我就遇到量的是短路的,死活启动不了的,更换后正常的。当然,过载保护起作用也有可能。
还有就是压缩机回路本身的问题导致压缩机不启动,比如毛细管或过滤器堵塞。遇到这种问题一点儿办法也没有,只能找修冰箱的人给你切焊更换了。
压缩机本身损坏我还没遇到过,不过修冰箱的时候倒是遇到过。还是一样,找人换吧,自己别折腾了。
如果循环泵没有动作导致的不制冷或者制冷温度低,那就令当别论了。以AU680的管路图为例:
5.jpg
循环泵受控于控制驱动板,理论上24小时不停歇的运转。也就是说插上电就转。除了检查供电,保险之外,就是确定冷媒(纯水或防冻液)是否足够,因为这是循环泵本身没有自吸功能,必须有液体完全通过泵体才行,有气栓或冷媒不足则会空转,不循环。甚至会烧坏循环泵本身。
撕开泵的保温管道,观察进出口附近是否有气栓,如果有,要补充冷媒直到气泡排除。其实这种泵在有液体的时候声音很小,空气下运转噪音很大,据此判断非常准。只是生化仪本身的噪音很大,有时不好区分罢了。
为了进一步判断到底是不是泵本身损坏,可以放掉冷媒取下泵,直接通电测试。要注意的是,进口生化的泵多为交流100V,还有的是直流泵,千万别插错,否则那就真坏了。在通电之前,将泵的进出口接上管子,把管子举到一般高,在一处灌水,使两根管的液面一样高,都高过泵本身就行。通电时,只要看到液面上窜很有力,甚至喷出,即可判定泵没有问题。切记不可长时间无水通电,循环泵不能这么用。
当然压缩机也可以这么测试,直接插电源。也要注意电压,大多都是交流100V的。借此判断是供电板问题还是压缩机本身。
这是压缩机式制冷的大致问题所在,温控问题我没有讨论,一般很少损坏,要坏也是坏温度传感器。传感器有的在压缩机旁的蒸发器保温层里,有的在试剂仓的保温层里,还有的两处都有。传感器坏了没得修,只能更换。不要跟我说可以用电阻替代,不带这么糊弄的。
更换冷媒或者拆装冰箱后要添加冷媒,要注意的是一定要加足,否则有气栓或者没有流过循环泵,不仅不制冷,还会烧坏泵。
试剂仓、管道、蒸发器上的保温层破坏后,尽可能的复原,破损的地方用胶带封住,不然冷凝水很多,到处流的话,烧坏板子之类的得不偿失。就算流到地上也会吓人一跳。网站和群里经常有人问生化仪漏水,但测试结果正常,怎么回事?8个提问有7个是动了保温层没有复原造成的,所以还是仔细为好。

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 楼主| 郑振寰 发表于 2013-11-5 19:09 | 显示全部楼层
对于半导体冰箱来说,循环和温控都是一样的,区别仅仅在制冷装置上。半导体制冷是依靠半导体片进行热量交换,也叫做帕尔贴或Peltier,常见的有12V和24V的,尺寸有40*40,30*30等,也有长方形的。如下图:
6.jpg
帕尔贴由两片陶瓷片夹着半导体组成,两片陶瓷片并不接触,一面发热一面制冷。至于哪一面发热哪一面制冷,通上适合的直流电试试就知道了。要注意的是通电时间不要太长,用手摸也要注意不要烫伤,温度极高。
帕尔贴的损坏大多是由于散热不好,导致陶瓷片冷热不均而破裂。
7.jpg
上图是上下两面之间的粘合层,里面是半导体。这个粘合剂不导热。
以奥林巴斯机型为例,它采用12片40*40的制冷片,串联或并联(新老款的区别),这是我见过最变态的半导体冰箱。一般半导体制冷没有用这么多片的,都很小。下图借用一位同行的图片:
8.jpg
这就是AU系列的半导体冰箱,右侧看到的12片半导体冷面贴在铝板上,后面就是防冻液的冷管,这样就会给防冻液制冷。我们看到的这面是热面,被铝制散热板压住,散热板上面再接风扇,促使其散热降温,也就是左侧的样子。
白色的膏状物就是散热膏,这种冰箱所有的问题焦点都在这里。
帕尔贴除了尺寸、电压电流的要求外,就是质量本身了。至于进口还是国产意义不大,因为全世界80%的帕尔贴都在中国制造,当然80%的次品也是中国制造,所以买贵不买贱就是最好的区分。在淘宝上,同规格的帕尔贴从300-12元不等,除我们同行卖的外,最高端的不过是100元左右。30元以下的就不建议购买了。
散热膏或散热带区别很大,也是关键所在。国产的散热带不要尝试了,散热量不行,还是不用的好。散热膏分为白膏和灰膏,后者的散热量是前者的20倍,价格也是20倍,所以建议用灰膏,最好是进口的。淘宝上灰膏的价格从10元到100多元30g不等,而白膏只有2、3元。
举一个例子,我儿子的游戏电脑今年三年过保,过保前的一个月频繁死机,原因就是过热。厂家来人免费更换主板和显卡,勉强糊弄过保。夏天天气热了,又开始死机,这下只能自己处理了。先是用1mm的散热带,鲁大师压力测试30分钟过热保护。换成白膏,25分钟过热保护。换成灰膏,持续保持在CPU55度,显卡50度,没有过热现象,一直用在现在,我还偶尔全效果玩几个小时的使命召唤。就这么明显。
下面就是手法问题,涂抹散热膏要均匀,尽可能的不要溢出,就算有溢出事后也要擦干净。而且还要注意两面的散热膏不要相连,否则冷热自体交换很容易损坏帕尔贴。这也就是为什么自己更换帕尔贴后很快就损坏的原因。
散热膏涂抹好后,要将帕尔贴压实固定,装上散热片也要压实,最后是风扇和散热片的除尘,否则也会导致制冷效果不佳。
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 楼主| 郑振寰 发表于 2013-11-5 19:13 | 显示全部楼层

我个人不建议自制半导体冰箱替代,因为完全没有必要。而且半导体电流很大,耗电量极高,不经济,也不环保。但我建议维修现有的,因为它本身就存在,每年我都维修10多台,但从不卖一台,我根本就没有这个东西。
奥林巴斯的半导体冰箱总是损坏,现在发展到AU680和AU5800的压缩机冰箱也损坏,对它的制造工艺实在不敢恭维。而同样是半导体的东芝就不存在这个问题。

大多数冰箱都是制冷不好,低不下来,而东芝的40FR却是温度太低而结冰。当然这是冷凝水的缘故,冷凝水排泄不好自然会结冰。东芝的冰箱结构更为简单,分而治之。一片帕尔贴跟一个散热片和一个风扇,一个仓三组或一组(120FR的C/C就是一组)。而且机器内部的空气流道非常合理,根本没有涡流回旋的地方,这一点奥林巴斯做的很差。当然东芝的C/C盘经常温度过高,是散热片被灰尘堵死造成的,那个地方是个死角,灰尘只进不出,所以当做一个特例。很多人不愿意去拆卸清理,而是把报警温度调高。造成C/C盘温度都快40度了,还在正常操作,任何提示都没有。
我个人倒是建议维修时临时替代,在不耽误生化仪工作的前提上进行维修。而替代冰箱的方法就是用冰箱换冰箱。这在网站上和群里已经有很多同行,特别是设备科的同行经常这么做的。
我的做法是快速移动式的,适合经常需要的场合。采用压缩机制冷的冷水机,外接循环泵的做法替代生化仪原有的冰箱。将原来的冰箱取出维修,然后再换回来。我有三台冷水机在周转,维修原有的冰箱。但这个方法不适合东芝,因为东芝是制冷式或风冷式,这个方法适合液冷。
冷水机淘宝上有很多,选型的时候要注意一是采用压缩机,半导体的制冷量不够;二是采用低温型的,很多鱼缸用的最低只能达到10℃,无法满足要求。我采用的是2-20摄氏度制冷温度范围的冷水机,如果去掉温控,我测试过能到零下17度,也就是接近三星级冰箱的标准。大致图片如下:
9.jpg
里面就是一个冰箱,蒸发器在一个1L半左右的容器里,加注冷媒后就可以制冷了,但不带循环泵。带循环泵的价格超过一倍。
这样一个冷水机可以直接用在循环泵独立且正常的生化仪上,例如AU系列老型号的机型上,直接把半导体取下,管子接到冷水机上就行了,循环泵还是依靠原来的。如果循环泵也损坏或者一体循环泵,就需要外接了。例如:AU新型号的机型。
五年前去外省维修,几台血球修完后,设备科长找到我,问生化冰箱的事情。这位科长被几台生化愁的焦头烂额,冰箱挨个出事,成天忙活这个。AU400的半导体换了好几次,7060的冰箱也倒腾了多回,询问有没有彻底的解决方法。当时这几台机器还在工作,不能停下,于是跟他商量再坏的时候再说吧。但科长不死心,问我能不能找个替代的,让生化仪正常工作,咱们拆了原来的维修。我说理论上可以,但上哪儿找替代的呢?也巧,设备科有位老工程师好养鱼,问养鱼的冷水机行不行,反正也是液冷。理论上可以,老师傅回家搬来一台大型的冷水机,养寒带鱼用的,大概有1匹半的窗式空调那么大,水口1英寸。光找变通和水嘴就忙活了一下午,配好接头先拿AU400开刀。由于AU400是100V的,所以转接了一个接触器。放掉冷媒,拆除原来的冰箱,接入这个超大冷水机和接触器,再灌冷媒,开机没几分钟就从22度降到2度停机,功率强劲。
原来的半导体正如我上面所讲的,散热膏不好,而且冷热面短接,拆的过程中就有几片发黑破裂,也快坏了。大城市到底是好,第二天去买了灰膏,按照我的手法处理安装,据说现在还在用,只不过成为急诊机了。换回去的时候又是放充冷媒,两天祸害了快10瓶防冻液。
7060也照此办理,这次是压缩机的毛细管堵塞,锯开铜管,里面很多黑色的杂物。找来修冰箱的把毛细管和过滤器都换掉,重新充氟,也恢复正常。
这次之后,给我提了醒儿,从此维修都照此办理,这些年来陆续添置了3台冷水机,逐渐缩小。虽然前几天想自己做一批半导体冰箱,但思前想后还是放弃了,太麻烦了,不如修简单。
这是我昨天新装备的一套,这几天就要用上。
1.jpg
温度控制在2℃关闭,回温3℃,有3℃的校准误差,可以随时与生化仪上的温控仪匹配校准。功率240W,也就是五分之一匹。本身不带循环泵,下图是侧面图,右下角那个小黑家伙就是循环泵。
10.jpg
这是在做过水测试,水桶的水进行循环。这个循环泵是220V50W,几乎没有噪音。当然也不能无水运行,不仅噪音大,还容易损坏。我买的这款是陶瓷内芯,厂家承诺寿命是20000小时,也就是连续工作超过2年。果然,最早的一个已经超过3年了,一年前我就给发了一个泵过去备用,到现在人家也没换。
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12.jpg
这个泵的引线穿过散热栅格接到冷水机的电源插头上,上电就转。所以要先灌冷媒再上电。我这样开放式测试,灌水就麻烦了,我是用抽油的原理,从排水口吸上来。
一般要进行三天的测试,测试完成后,要根据现场需要裁减管道和保温棉,并且将保温棉接头用胶带封住,在接入生化仪的两个接头接入转接头和喉箍,这样直接插入原机上的管道,用喉箍固定好后,再套入保温棉且密封。
14.jpg
15.jpg
这种结构成本不到2000,泵可以使用2年以上,而冷水机可以用超过8年。这样开放使用,32分钟从40度降到2度停机,然后每小时工作12分钟,在2-5度之间循环。接入AU640,把急诊仓的冰箱也串联上,每小时工作冬天10分钟不到,夏天室温30度的时候工作不超过18分钟,温度稳定控制在2-6度范围内。
3月份的时候,遇到一家医院两台奥林巴斯的半导体冰箱先后坏了,主任不愿意花数万更换,这些年修烦了,电话问我有没有办法。我告诉他用冷水机替代就行。结果,老主任抠门到家,想用一台冷水机给两台生化制冷。好在都在一个房间内,可以试试。除了冷水机功率加大外,水泵也得加大,不然循环不开。报了预算,主任满意,于是开始实施。冷水机用二分之一匹的,循环泵采用管道静音循环泵,配好接头和管道、保温层后前去安装。最后灌了15瓶冷媒才把两台生化连接起来,到现在使用正常。这种大的循环泵如下图样子:
13.jpg
所以,生化仪的冰箱维修还是很简单的,关键都在细节上。细节决定一切,耐心仔细些都能解决的。


 

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岳世海 发表于 2013-11-7 07:43 | 显示全部楼层
一篇指导仪器冰箱维修的理论加实例文章!建议大家看看。仪器冰箱维修的技术含量相对低些,很好上手,材料和手法是关键,细节很重要,至于利润除去材料成本也就是赚个汗水钱。好的一点就是修好后很耐用,增加客户对你的依赖度!
岳世海 发表于 2013-11-7 07:51 | 显示全部楼层
发帖后名字右侧出现个眨眼的头像是干啥的?一会儿又消失,在审核和过滤敏感词么?不明白,求教!
 楼主| 郑振寰 发表于 2013-11-7 08:45 | 显示全部楼层
本来名字后面都有头像,为了提高显示速度我给去掉了。回帖后会出现一个,但我一直没找到代码,也就没有删除,不碍事。
老撮巴子 发表于 2013-11-15 17:07 | 显示全部楼层

很好

nabeel 发表于 2013-11-17 20:00 | 显示全部楼层
写的非常好,学习了
wifeel 发表于 2014-2-28 23:04 | 显示全部楼层
肥肠好!学习了!
qxlhl521 发表于 2014-3-1 04:32 | 显示全部楼层
创意不错!
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