脈動(dòng)式高壓真空滅菌器故障分析研究

劉崇崇，劉秀美

（聯(lián)勤保障部隊(duì)第九〇〇醫(yī)院倉(cāng)山院區(qū)，福建 福州350000）

滅菌器可滿足醫(yī)院手術(shù)室和供應(yīng)室的滅菌消毒需要，并可以實(shí)現(xiàn)不同級(jí)別區(qū)域的有效隔離密封。由于醫(yī)院每天會(huì)有大量的物品需要進(jìn)行高溫滅菌消毒，滅菌器每天的工作負(fù)荷很重。一旦發(fā)生故障不能及時(shí)排除，物品不能及時(shí)進(jìn)行滅菌消毒，將影響手術(shù)等治療的展開(kāi)，進(jìn)而影響患者的治療康復(fù)。這就要求設(shè)備科相關(guān)人員對(duì)滅菌器的組成及工作原理了如指掌，才能在日常的巡檢中及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障苗頭并處理，確保滅菌器的安全可靠運(yùn)行。

1 滅菌器的工作原理

滅菌器的工作原理是采用設(shè)備自身的真空系統(tǒng)強(qiáng)制抽出滅菌室內(nèi)的空氣，再導(dǎo)入飽和蒸汽并維持一定的時(shí)間、一定的溫度（壓力）。當(dāng)飽和純蒸汽與被滅菌物接觸時(shí)利用高溫導(dǎo)致細(xì)菌微生物的蛋白質(zhì)變性死亡，從而達(dá)到滅菌消毒的作用。當(dāng)滅菌過(guò)程結(jié)束后，再排出滅菌室內(nèi)的蒸汽，啟動(dòng)真空系統(tǒng)對(duì)內(nèi)室抽真空，抽出內(nèi)室的蒸汽及滅菌物品內(nèi)的水分，從而達(dá)到對(duì)滅菌物品的干燥作用[1]。根據(jù)不同的消毒物品采用不同的工作程序（如表1）。

表1

其運(yùn)行曲線圖見(jiàn)圖1（干燥行程中可能脈動(dòng)抽真空2-3次）[2]。

圖1

2 滅菌器的組成及功能介紹

滅菌器主要由壓容部分、管路系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、物料搬運(yùn)、安全系統(tǒng)組成。

壓容部分是本設(shè)備的主體部分，主要有大門部分和筒體部分。其中滅菌室及大門采用不銹鋼板壓制而成、無(wú)銹蝕、無(wú)污染。大門主要是由門齒板、門體板、門臂板和門傳動(dòng)系統(tǒng)組成。門齒板與門體焊接為一體，并焊有加強(qiáng)筋。大門設(shè)有安全連鎖裝置，確保設(shè)備開(kāi)門的安全性。筒體主要是由內(nèi)室和夾層組成，結(jié)構(gòu)為方型二重壁通過(guò)全溶焊接而成。

管路系統(tǒng)從功能上分主要有進(jìn)蒸汽管路、排蒸汽管路、抽真空管路、泵進(jìn)水管路、回空氣管路和門充氣真空管路。管路的主要部件有氣動(dòng)閥、單向閥、手動(dòng)閥、疏水器、過(guò)濾器、壓力傳感器、壓力表、先導(dǎo)閥、電動(dòng)球閥等。

（1）進(jìn)蒸汽管路主件有減壓閥、內(nèi)室進(jìn)汽閥、夾層進(jìn)氣閥等。其有兩種形式：內(nèi)室與夾層分開(kāi)進(jìn)汽；蒸汽從夾層進(jìn)內(nèi)室。前者進(jìn)汽方式在內(nèi)室與夾層各安裝一個(gè)安全閥，后者只在夾層裝一個(gè)安全閥。進(jìn)蒸汽管路通過(guò)控制閥門可以使蒸汽根據(jù)需要自由進(jìn)入滅菌室內(nèi)，其對(duì)內(nèi)室和夾層的蒸汽實(shí)現(xiàn)溫度和壓力的雙重控制，當(dāng)內(nèi)室和夾層的蒸汽壓力或蒸汽溫度達(dá)到預(yù)定值時(shí)程序自動(dòng)切斷進(jìn)汽閥，防止溫度和壓力進(jìn)一步上升對(duì)設(shè)備、操作人員和被滅菌物造成傷害。

（2）排蒸汽管路主件有內(nèi)室溫度計(jì)、內(nèi)室排汽閥、單向閥等。程序通過(guò)控制排汽閥來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)室蒸汽的快速排放。

（3）抽真空管路主要有真空泵、電機(jī)、真空閥、滲氣閥、泵進(jìn)水閥等。程序通過(guò)交流接觸器控制真空泵的開(kāi)啟和閉合，同時(shí)打開(kāi)或關(guān)閉真空閥實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)室抽真空。真空泵進(jìn)水管路是供給真空泵冷卻水，同時(shí)起密封作用。真空在滅菌器中至關(guān)重要，作用如下：a.抽出內(nèi)室殘余的空氣，確保滅菌過(guò)程中無(wú)空氣存在。如果內(nèi)室存在空氣，會(huì)導(dǎo)致進(jìn)蒸汽高壓的過(guò)程中在被滅菌物（如布類包裹）的幾何中心區(qū)域形成空氣團(tuán)，不利于蒸汽的穿透，使被滅菌物包裹的幾何中心區(qū)域的溫度達(dá)不到要求，導(dǎo)致滅菌不合格。對(duì)于真空度的檢測(cè)可以通過(guò)BD試驗(yàn)來(lái)測(cè)試。b.抽出內(nèi)室的蒸汽和水分對(duì)被滅菌物（如布類包裹、器械）等進(jìn)行干燥。當(dāng)內(nèi)室的真空度很低時(shí)，水的汽化沸點(diǎn)隨之降低，真空泵同時(shí)將汽化的水汽抽出滅菌室，達(dá)到干燥的目的。本滅菌器采用的真空泵，其真空度可達(dá)-0.09MPA，確保了滅菌內(nèi)室的真空度。

（4）回空氣管路主要有空氣過(guò)濾器、回空氣閥、進(jìn)汽手動(dòng)調(diào)節(jié)閥等。程序通過(guò)控制回空氣閥實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)室熱空氣的進(jìn)入?？諝獾念A(yù)熱主要是通過(guò)緊貼在夾套上的空氣管來(lái)實(shí)現(xiàn)；空氣的潔凈主要通過(guò)空氣過(guò)濾器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（5）門充氣真空管路主要有先導(dǎo)閥、電動(dòng)球閥、支架、門膠條等。門管路主要是對(duì)門槽內(nèi)進(jìn)行充氣和真空來(lái)實(shí)現(xiàn)門膠條的伸出與縮回，門膠條伸出后，實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)室蒸汽密封，防止內(nèi)室的蒸汽逃逸；門膠條縮回后，可以方便自如的升降大門。

控制系統(tǒng)主要有PLC、模擬量模塊、溫度變送器、溫度傳感器、彩色觸摸屏、微型打印機(jī)、直流繼電器等。PLC是滅菌器的核心部分，在滅菌器的運(yùn)行過(guò)程中，根據(jù)采集到的輸入信號(hào)（數(shù)字量和模擬量）控制程序的運(yùn)行，再把信號(hào)輸出到執(zhí)行元件上，控制滅菌器的實(shí)際運(yùn)行。本滅菌器的模擬量模塊共兩路溫度信號(hào)輸入、兩路壓力信號(hào)輸入。觸摸屏主要?jiǎng)討B(tài)顯示滅菌器運(yùn)行過(guò)程中過(guò)程參數(shù)、過(guò)程曲線、閥門的運(yùn)行狀態(tài)、輸入輸出的狀態(tài)、設(shè)定過(guò)程參數(shù)、選擇滅菌程序、故障報(bào)警等，打印機(jī)可以打印溫度、壓力的過(guò)程數(shù)據(jù)，用于留檔和故障排查。

物料搬運(yùn)主要有內(nèi)車及外車。內(nèi)車是指容納被滅菌物并運(yùn)送被滅菌物進(jìn)出滅菌內(nèi)室的裝置，有網(wǎng)籃和內(nèi)車兩種形式。內(nèi)車的搬運(yùn)需要做好防燙傷防護(hù)。外車是指在滅菌器放置環(huán)境附近搬動(dòng)運(yùn)送內(nèi)車的裝置。

安全系統(tǒng)主要有門閉鎖機(jī)構(gòu)、安全閥、壓力表等。滅菌器設(shè)有程序安全聯(lián)鎖裝置，在內(nèi)室壓力大于0.02MPA時(shí)，門自鎖，此時(shí)門不能被打開(kāi)。安全閥的作用是當(dāng)系統(tǒng)壓力超過(guò)滅菌器設(shè)計(jì)壓力0.25MPA時(shí)，安全閥打開(kāi)，將系統(tǒng)中的一部分氣體排入大氣，使系統(tǒng)壓力不超過(guò)允許值，保證設(shè)備不因壓力過(guò)高而發(fā)生事故。安全閥應(yīng)該每年計(jì)量檢測(cè)一次，嚴(yán)禁超期使用。壓力表與壓力傳感器對(duì)照使用，防止壓力傳感器發(fā)生故障后無(wú)法判斷壓力，發(fā)生事故。壓力表應(yīng)該每半年計(jì)量檢測(cè)一次，嚴(yán)禁超期使用。

3 故障分析及處理

在了解了設(shè)備的原理及基本組成構(gòu)造后，使我們對(duì)于滅菌器有了深入了解，出現(xiàn)故障后知道如何分析、排除故障。判斷故障前首先要確認(rèn)水源壓力、氣源壓力、壓縮空氣源壓力是否在滅菌器設(shè)計(jì)范圍內(nèi)以及三相電源是否缺相。防止因?yàn)橥鈬\(yùn)行參數(shù)不滿足，而造成滅菌器無(wú)法工作或發(fā)生故障。

（1）故障現(xiàn)象：滅菌器關(guān)閉大門時(shí)有異響且大門沒(méi)有走到位就停止。

分析處理：門傳動(dòng)系統(tǒng)是利用門電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)帶動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)門的上升與下降，并通過(guò)限位開(kāi)關(guān)來(lái)確定門的運(yùn)轉(zhuǎn)是否到位。滅菌器大門關(guān)閉時(shí)只要門傳動(dòng)系統(tǒng)在工作，故障肯定出在此處。拆開(kāi)大門護(hù)板，模擬門開(kāi)關(guān)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)異響是由于傳動(dòng)鏈條長(zhǎng)期暴露在高溫環(huán)境下，鏈條上的潤(rùn)滑脂已經(jīng)干涸失去了作用，清理并重新涂抹潤(rùn)滑脂后，異響消失。再次模擬開(kāi)關(guān)門過(guò)程中發(fā)現(xiàn)固定行程開(kāi)關(guān)的螺絲松動(dòng)，導(dǎo)致大門沒(méi)有走到指定位置就停止了。將固定螺栓止松緊固后，故障排除。多次模擬沒(méi)有問(wèn)題后，將護(hù)板恢復(fù)，故障排除。

（2）故障現(xiàn)象：滅菌器使用中程序一直運(yùn)行在真空行程，真空泵一直運(yùn)行，不能進(jìn)入滅菌行程，消毒無(wú)法完成。

分析處理：滅菌器的程序流程為：a.準(zhǔn)備狀態(tài)；b.真空行程；c.滅菌行程；d.干燥行程；e.結(jié)束行程。[3]我們先了解一下真空行程的過(guò)程，進(jìn)入真空行程后，真空泵開(kāi)始對(duì)內(nèi)室抽真空，當(dāng)滅菌室內(nèi)壓力達(dá)到壓力傳感器設(shè)定值（1）-0.065MPA后，延時(shí)2分鐘對(duì)滅菌室內(nèi)抽取真空。延時(shí)時(shí)間結(jié)束后，停止抽真空，同時(shí)對(duì)內(nèi)室進(jìn)蒸汽。當(dāng)滅菌室壓力達(dá)到壓力傳感器設(shè)定值（2）0.05MPA后，停止進(jìn)蒸汽，同時(shí)排汽閥打開(kāi)，排出內(nèi)室蒸汽，達(dá)到壓力傳感器設(shè)定值（3）0.02MPA后，開(kāi)啟真空泵對(duì)內(nèi)室抽真空，重復(fù)以上動(dòng)作，直到脈動(dòng)次數(shù)結(jié)束。脈動(dòng)次數(shù)結(jié)束后，開(kāi)始打開(kāi)進(jìn)氣閥對(duì)內(nèi)室進(jìn)蒸汽升溫，在此行程，進(jìn)氣閥受溫度控制，當(dāng)溫度達(dá)到滅菌溫度時(shí)程序進(jìn)入滅菌行程。由此我們知道真空行程必須要達(dá)到必要的壓力溫度條件，程序才能進(jìn)入下一行程。通過(guò)觀察運(yùn)行過(guò)程中溫度和壓力的顯示，發(fā)現(xiàn)真空泵開(kāi)始抽真空后，內(nèi)室壓力一直維持在-0.058MPA，始終無(wú)法達(dá)到壓力設(shè)定值（1），滅菌器在程序控制下一直抽真空。造成這種現(xiàn)象的原因主要有兩點(diǎn)：a.內(nèi)室密封不嚴(yán)；b.抽真空管路效率不足。由于這兩部分涉及的部件眾多，本著先易后難的原則，我們先檢查了門密封條和真空泵。門封條彈性良好，伸縮自如，沒(méi)有問(wèn)題。檢查真空泵時(shí)發(fā)現(xiàn)其在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中殼體一直非常熱，這種現(xiàn)象不正常。此款真空泵為雙級(jí)水循環(huán)真空泵，運(yùn)行過(guò)程中一直有冷卻水運(yùn)行，只在抽內(nèi)室蒸汽的初始階段殼體很熱，隨著內(nèi)室蒸汽的減少，殼體溫度快速下降。判斷問(wèn)題出在冷卻水管路。首先檢查進(jìn)水壓力為0.25MPA，符合滅菌器水源壓力要求的0.15～0.3MPA。其次檢查進(jìn)水電磁閥及其供電24V正常，再次檢查真空泵進(jìn)水端的噴嘴，檢查發(fā)現(xiàn)噴嘴已經(jīng)被水銹等雜質(zhì)堵塞，水流量很小[4]。將其與前級(jí)過(guò)濾網(wǎng)一并清理干凈。此噴嘴設(shè)置的目的是使進(jìn)水均勻，更好地冷卻密封真空泵，不能拆除。重新安裝試機(jī)，真空泵的殼體溫度下降，抽真空時(shí)壓力顯示為-0.072MPA，達(dá)到程序設(shè)定值，順利進(jìn)入滅菌行程，故障排除。

（3）故障現(xiàn)象：科室反應(yīng)滅菌器預(yù)熱40min后，一直不能進(jìn)入運(yùn)行界面。

分析處理：此款滅菌器是內(nèi)室與夾層分開(kāi)進(jìn)汽。經(jīng)過(guò)預(yù)熱后的設(shè)備有利于滅菌周期的縮短、滅菌室內(nèi)冷凝水的減少和被滅菌物的滅菌效果和干燥效果。其預(yù)熱是通過(guò)夾層進(jìn)蒸汽實(shí)現(xiàn)的，預(yù)熱時(shí)間通常為20min，冬天大約30min，預(yù)熱后夾套壓力應(yīng)在0.21～0.23MPA，溫度125℃左右。預(yù)熱屬于準(zhǔn)備狀態(tài)，預(yù)熱的過(guò)程是，水進(jìn)入蒸汽發(fā)生器并達(dá)到液位傳感器的上限后，液位傳感器閉合，給控制系統(tǒng)信號(hào)，控制器切斷進(jìn)水閥并接通加熱器產(chǎn)生蒸汽，蒸汽源壓力開(kāi)關(guān)閉合停止加熱。蒸汽進(jìn)入夾層對(duì)鍋體預(yù)熱。首先觀察夾層壓力表無(wú)壓力，用手背輕輕觸摸鍋體，鍋體是冷的，沒(méi)有預(yù)熱。故障鎖定在蒸汽發(fā)生裝置，觀察液位柱液位，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)超過(guò)水位刻度上線，從程序界面進(jìn)入查看上液位傳感器的狀態(tài)為斷開(kāi)；再次檢查傳感器的工作電壓為直流24V正常，判斷上液位傳感器損壞。更換傳感器并重新開(kāi)機(jī)，觀察液位正常，加熱器加熱正常，夾層壓力緩慢上升至0.21MPA，溫度127℃，程序進(jìn)入運(yùn)行界面，故障排除。

（4）故障現(xiàn)象：BD試驗(yàn)存在濕包的現(xiàn)象影響滅菌效果。

分析處理：造成這種現(xiàn)象的原因是冷空氣團(tuán)的存在。冷空?qǐng)F(tuán)的存在會(huì)導(dǎo)致對(duì)滅菌產(chǎn)生三個(gè)不利影響：a.形成空氣蒸汽混合團(tuán)，產(chǎn)生負(fù)壓，降低滅菌室內(nèi)的滅菌壓力，不利于溫度的提升，使腔室內(nèi)存在一定的壓力下達(dá)不到應(yīng)有的滅菌溫度。b.冷空氣團(tuán)阻隔蒸汽接觸滅菌物品，不利于熱穿透。c.減少內(nèi)室的水分，不利于微生物的殺滅。分析造成冷空氣團(tuán)的主要原因有：a.真空泵的性能下降，使真空度達(dá)不到BD試驗(yàn)的要求。b.大門的密封性能不好，導(dǎo)致大門泄露或輕微泄露。c.管道漏汽，導(dǎo)致腔室內(nèi)空氣滲入，排除不徹底。d.內(nèi)室壓力測(cè)量系統(tǒng)是否正常。e.蒸汽質(zhì)量差、含水量過(guò)多。f.空氣起始溫度低、重力作用明顯、BD試驗(yàn)前不預(yù)熱，致使送入內(nèi)室的蒸汽壓力過(guò)高或速度過(guò)快，將過(guò)多的空氣擠入試驗(yàn)包。g.溫度升得過(guò)快導(dǎo)致真空時(shí)進(jìn)蒸汽未對(duì)試驗(yàn)包進(jìn)行滲透。h.BD試驗(yàn)包制作不標(biāo)準(zhǔn)。原因太多，運(yùn)用排除法尋找故障。觀察真空泵運(yùn)行時(shí)壓力顯示為-0.072MPA，符合滅菌器運(yùn)行參數(shù)要求，排除第a項(xiàng)。內(nèi)室前后門各有一個(gè)壓力傳感器，觀察運(yùn)行時(shí)兩個(gè)壓力傳感器數(shù)值，兩者數(shù)值相差0.01MPA，排除第d項(xiàng)。按動(dòng)程序調(diào)試按鈕進(jìn)入調(diào)試畫面進(jìn)行疏水排汽閥疏水時(shí)間設(shè)定，重新設(shè)定時(shí)間后，還是存在濕包現(xiàn)象，排除第e項(xiàng)。滅菌器在使用前已經(jīng)經(jīng)過(guò)預(yù)熱，排除第f項(xiàng)。將此時(shí)BD實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程參數(shù)與正常時(shí)參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，排除第g項(xiàng)?？剖沂褂玫腂D滅菌包為原廠采購(gòu)且專人包裝，再次重新制作BD試驗(yàn)包進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，依舊發(fā)生濕包現(xiàn)象，排除第h項(xiàng)。滅菌器管路系統(tǒng)涉及部件眾多，管道漏氣很難查找，本著節(jié)約時(shí)間原則，先檢查大門密封性。將新的密封條裝機(jī)后，重新試驗(yàn)，沒(méi)有發(fā)生濕包現(xiàn)象，故障排除[5]。

（5）故障現(xiàn)象：開(kāi)機(jī)后顯示屏顯示err=comm err。

分析處理：通過(guò)查找手冊(cè)可知此故障為觸摸屏通訊故障。主要有以下幾種原因：a.PLC端口損壞或接頭脫落。b.觸摸屏端口損壞或接頭脫落。c.觸摸屏與PLC之間的通訊電纜損壞。檢查發(fā)現(xiàn)PLC與觸摸屏的端口固定牢固沒(méi)有脫落，拆開(kāi)端頭接頭沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有斷線和接觸不良的現(xiàn)象。將連接線取出，發(fā)現(xiàn)中間部分已被老鼠咬斷了一部分，將連接線重新接好，故障排除。為以后不發(fā)生類似故障，將此部位的縫隙、開(kāi)口處用粗鋼絲網(wǎng)覆蓋，防止老鼠進(jìn)入。

4 結(jié)束語(yǔ)

滅菌器是醫(yī)院正常運(yùn)行的重要設(shè)備，本文通過(guò)對(duì)滅菌器原理與組成部分的介紹和一些復(fù)雜問(wèn)題的處理，使大家了解了滅菌器在各個(gè)運(yùn)行狀態(tài)，都有哪些部分參與運(yùn)行，以及關(guān)鍵點(diǎn)的壓力和溫度參數(shù)。方便大家在日常巡檢過(guò)程及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，防患于未然，保證了滅菌器的正常功能，提高了工作效率，降低了維護(hù)成本。