一、引言

随着生物医学、临床检验和药物研发技术的不断发展，制冷型管架离心机已成为现代实验室的重要基础设备。其在高速离心分离过程中，依赖内部制冷系统维持恒定低温，有效防止样品因热积累而发生降解、变性或细胞凋亡，尤其在血浆制备、蛋白纯化、病毒沉淀和冷沉降工艺中应用广泛。

然而，在实际应用中，制冷系统出现无法降温或降温缓慢的现象并不罕见。若不能及时准确地分析并排除原因，将严重影响样本分离效果，甚至损坏离心机系统本身。本文将全面系统地分析管架离心机制冷系统无法正常降温的常见原因、故障机制及排查与预防对策，为实验室仪器管理和维护提供技术支持。

二、管架离心机制冷系统工作原理概述

制冷型离心机在结构上与普通离心机相比，核心多配置一套压缩式机械制冷系统，主要组成包括：

• 压缩机：核心制冷动力源，压缩低压气态制冷剂为高压高温气体；

• 冷凝器：释放热量，使高压气体冷凝成高压液体；

• 节流阀（毛细管或膨胀阀）：降低压力并节流，形成低温低压液体；

• 蒸发器：吸收离心腔内热量，使制冷剂蒸发并冷却腔体；

• 控制系统：调节压缩机启动、温度设定、风扇转速与安全监控；

• 风扇系统：辅助散热，提高冷凝效率；

• 温度传感器：实时检测离心腔温度，反馈至控制模块。

该系统通过反复循环热交换过程，维持离心腔体温度在设定范围内（通常4℃至-20℃）。

三、制冷系统无法降温的现象分类

在故障诊断中，根据实际表现可初步将无法降温现象分为以下类型：

不同故障表现反映了不同部件或系统存在问题，需分类细化排查。

四、核心原因分类分析

4.1 制冷剂系统故障

（1）制冷剂泄漏或不足

• 现象特征：温度长期无法达到设定值，蒸发器管壁不结霜；

• 成因分析：

• 制冷管路微渗漏；

• 厂内注剂量不足；

• 维修拆装过程中密封不良；

• 技术原理：制冷剂不足导致蒸发压力偏高，蒸发潜热下降，系统整体制冷能力减弱。

（2）系统堵塞

• 现象特征：降温速度极慢，或完全不降温，膨胀阀前后温差异常；

• 成因分析：

• 管路内部杂质、焊渣、润滑油积碳；

• 冷冻油乳化沉积；

• 毛细管堵塞；

• 技术原理：节流环节受阻，制冷剂流量受限，蒸发器无法充分吸热。

（3）膨胀阀失灵

• 现象特征：初期可降温，后期能力减弱或反复波动；

• 成因分析：

• 膨胀阀温感器失效；

• 内部节流针卡顿；

• 感温包漏氟；

• 技术原理：制冷剂流量调节失控，负载适应能力下降。

4.2 压缩机系统故障

（1）压缩机机械故障

• 现象特征：压缩机异常响动，温控无法启动降温；

• 成因分析：

• 活塞卡滞、缸壁磨损；

• 电机绕组烧毁；

• 启动电容失效；

• 技术原理：压缩无法正常完成，致使冷媒压力与流量失衡。

（2）过载保护频繁启动

• 现象特征：压缩机频繁启停，降温曲线不连贯；

• 成因分析：

• 过电流；

• 绕组发热；

• 压缩腔内压力失控；

• 技术原理：保护继电器反复断开电路，系统无法持续制冷。

4.3 冷凝散热故障

（1）冷凝风扇损坏或转速不足

• 现象特征：冷凝器排气口温度升高，压缩机发热；

• 成因分析：

• 风扇电机故障；

• 轴承卡涩；

• 电控供电异常；

• 技术原理：冷凝效率下降，高压侧温度飙升，整体系统换热能力衰减。

（2）冷凝器积尘严重

• 现象特征：长期使用后散热片表面附着灰尘油污；

• 成因分析：

• 空气过滤维护不足；

• 环境粉尘负荷高；

• 技术原理：空气对流受阻，冷凝不充分，蒸发侧吸热受限。

4.4 控制系统故障

（1）温度传感器漂移失准

• 现象特征：控制面板显示正常，但实际腔温高出设定值；

• 成因分析：

• 传感器老化；

• 接口接触不良；

• 技术原理：错误反馈信号导致控制系统误判，无有效降温动作。

（2）控制逻辑故障

• 现象特征：设定参数无法调用，压缩机启动逻辑混乱；

• 成因分析：

• 固件程序出错；

• 控制板电路短路；

• 技术原理：内控算法紊乱，失去恒温逻辑控制能力。

4.5 环境及使用因素

（1）环境温度过高

• 现象特征：夏季制冷效率骤降；

• 成因分析：

• 室温≥30℃；

• 排风不畅；

• 技术原理：冷凝温差不足，系统压比降低，降温效能削弱。

（2）离心负载热积累

• 现象特征：满载高速长时间离心；

• 成因分析：

• 大样本体积；

• 高速离心摩擦生热；

• 技术原理：样本自身发热量大于制冷补偿量。

五、排查逻辑与诊断流程

5.1 初步外观与环境检查

• 确认电源稳定性；

• 检查冷凝器、散热口清洁状况；

• 测量实验室室温；

• 观察运行噪音是否异常。

5.2 系统功能自检

• 启动短程降温程序，观察压缩机与风扇是否及时响应；

• 记录启动电流与功率变化；

• 检查运行周期是否频繁启停。

5.3 制冷循环系统检测

• 使用压力表测量高低压压力；

• 通过检漏仪检测制冷剂泄漏；

• 利用红外成像仪观测冷凝与蒸发器温区温差分布。

5.4 控制电路及传感器排查

• 检测传感器输出电阻/电压；

• 检查控制板供电电压是否稳定；

• 复位固件程序或重新标定温控系统。

六、预防与维护建议

6.1 制冷回路防护

• 定期清理散热器；

• 定期进行系统压力检测与充注；

• 杜绝非授权人员私自检修制冷管路。

6.2 环境控制优化

• 离心机室保持恒温22~26℃；

• 确保通风良好，避免堆放杂物遮挡散热孔。

6.3 运行习惯改进

• 避免超长满载高速运行；

• 控温区间避免频繁极限波动；

• 运行结束后先切断冷冻程序再断电，避免冷凝回流损伤系统。

6.4 技术升级改造

• 采用电子膨胀阀控制；

• 增加制冷双冗余系统；

• 配置智能监控模块，提前预警运行异常。