一、引言
Mastersizer 3000 是英國馬爾文（Malvern Panalytical）公司生產的一款先進激光粒度分析儀。該設備廣泛應用于制藥、化工、材料、食品等行業，用于快速、準確測定粉體或乳液的粒徑分布。
在實際使用過程中，設備的穩定性與可靠性直接關系到實驗結果的準確性。然而，由于其核心部件包含激光系統、分散單元、氣動與真空模塊，長期運行中可能出現各類硬件或傳感器故障。
本文將結合一臺實際案例：在啟動 Mastersizer 3000 + Aero S 干粉分散系統 時，出現 “Pression d’air = 0 bar”（空氣壓力為零）以及 “Capteur de niveau de vide insuffisant”（真空水平不足）的報錯。系統在執行清潔（System Clean）操作時失敗，界面提示 “A problem has occurred during system clean. Press reset to retry”。
針對這一問題，本文將展開深入分析，從工作原理、故障機理、排查流程、維修方法到預防性維護，形成完整的技術研究報告。
二、Mastersizer 3000 及其氣動系統原理
2.1 儀器總體架構
Mastersizer 3000 主要由以下模塊組成：
光學檢測系統：包括激光光源、光路、散射光檢測器，用于測量粒子散射信號。
濕法/干法分散單元：濕法用于液體樣品，干法（Aero S）用于粉體樣品。
氣動控制系統：在干法分散中，Venturi 管和壓縮空氣提供顆粒分散動力。
真空與清潔系統：在樣品切換或清潔過程中，通過真空吸附與吹掃保證氣路清潔。
軟件與傳感器監控：實時監控激光強度、氣壓、真空度、振動器頻率等參數。
2.2 Aero S 干粉分散模塊工作機理
Aero S 通過外接壓縮空氣（推薦 4–6 bar 干燥無油空氣），使粉末經由 Venturi 分散器產生強烈氣流，實現顆粒單分散。
2.3 故障報警機制
當系統檢測到：
此時系統自動中斷清潔，防止殘留樣品污染下一次測量。
三、故障現象與表現
3.1 故障現象
用戶反饋的主要現象包括：
氣源壓力讀數為零（即使外部已接入壓縮空氣）。
真空水平不足，導致清潔過程無法完成。
每次進入 System Clean，報錯“A problem has occurred during system clean”。
激光與光學系統工作正常，說明問題集中在 氣動/真空部分。
3.2 典型界面截圖
四、可能原因分析
針對“氣源壓力=0”和“真空不足”，結合原理可以歸納出以下幾類可能原因：
4.1 外部氣源問題
外接壓縮空氣壓力不足（低于 3 bar）。
氣源含水、含油，導致內部氣路堵塞。
進氣管路未接好或漏氣。
4.2 內部氣路問題
Venturi 噴嘴堵塞：粉末殘留或油水沉積。
氣管破裂/脫落：導致傳感器檢測不到壓力。
電磁閥卡滯：氣流無法進入。
4.3 真空系統問題
真空泵電機未啟動或損壞。
真空泵濾芯堵塞，導致抽氣無效。
真空管路泄漏。
真空傳感器失靈。
4.4 傳感器與軟件問題
壓力傳感器故障或漂移。
真空傳感器失靈，輸出錯誤信號。
控制板采集電路損壞，無法讀取傳感器信號。
五、詳細排查流程
為了系統性解決問題，可以按以下步驟逐一檢查：
5.1 外部檢查
確認外接氣源 ≥ 4 bar。
檢查進氣管是否牢固，接口是否漏氣。
檢查是否安裝了干燥過濾器，確保空氣無水無油。
5.2 氣動回路檢查
運行“手動 Jet d’air”，觀察是否有氣流噴出。
若無氣流，拆開 Venturi 噴嘴，檢查是否有粉末堵塞。
檢查電磁閥線圈是否通電，是否存在機械卡滯。
5.3 真空系統檢查
運行“手動 Clean”命令，聽真空泵是否運轉。
拆下真空管，手感是否有吸力。
檢查真空泵濾芯，是否堵塞。
使用真空表單獨測量真空度。
5.4 傳感器與信號檢查
進入軟件“Diagnostics”，查看壓力和真空傳感器原始讀數。
若外部有壓力但軟件顯示 0 → 壓力傳感器損壞。
若真空泵工作但軟件報錯 → 真空傳感器異常。
5.5 控制電路檢查
檢查氣動控制板供電是否正常。
檢查傳感器接口是否松脫。
若傳感器更換無效，考慮更換控制板。
六、維修方法與案例分析
6.1 外部氣源修復
調整氣源壓力至 5 bar，確保穩定。
加裝干燥過濾器，避免水汽導致噴嘴堵塞。
更換破損的進氣管道。
6.2 內部氣路修復
6.3 真空系統修復
拆解真空泵，清理濾芯。
若電機不轉，更換真空泵總成。
檢查真空密封圈，更換老化件。
6.4 傳感器更換
更換壓力傳感器或真空傳感器。
校準傳感器，確保輸出正確。
6.5 案例總結
在本文案例中，經檢查發現：
七、預防與維護建議
氣源管理
始終保證外部壓縮空氣 ≥ 4 bar。
安裝油水分離器，定期更換濾芯。
定期清潔
每次測量后執行系統清潔，避免粉末殘留。
定期拆洗 Venturi 噴嘴。
真空泵維護
定期檢查濾芯，更換周期 6–12 個月。
若泵噪音增大，應檢查潤滑與密封。
傳感器校準
軟件監控
八、結論
本文通過對 Mastersizer 3000 + Aero S 干粉分散模塊 的故障研究，揭示了“氣源壓力為零”和“真空不足”兩大核心問題的成因與解決路徑。
該類故障往往由 外部氣源不足、內部氣路堵塞、真空泵故障或傳感器異常 引起。
系統性排查應從 外部氣源 → 氣路 → 真空泵 → 傳感器 → 控制電路逐步進行。
通過實際維修案例驗證，恢復氣源壓力并更換真空泵，設備運行恢復正常。
對于實驗室與工廠用戶來說，建立 定期維護制度、保障氣源質量、及時更換易損件，是避免此類問題的關鍵。
本研究為類似問題的診斷和維修提供了完整的思路和方法論，也可作為后續培訓與標準操作流程（SOP）的參考。
