摘要
激光粒度分析儀在材料科學、粉體技術、生物制藥、礦物加工等領域被廣泛應用，其測量精度與重復性是評價設備狀態的關鍵指標。Anton Paar PSA 1090 LD 作為一款高精度濕法激光粒度儀，在長期使用過程中可能出現“下水慢、流速低、系統堵塞、測量重復性差、粒徑偏差大”等典型異常。本研究基于某用戶設備的實際故障案例，通過光路、流路、循環泵、分散池、排水通道等多個維度進行系統分析，提出技術原因判定方法與工程化維護步驟。文章旨在為第三方實驗室、售后工程師、設備使用單位提供一套完整系統的故障診斷方法與科學維護路徑，幫助提高儀器可靠性與壽命。
1. 引言
激光粒度分析儀在粉體與顆粒材料表征領域具有不可替代的作用。隨著材料科學和納米領域的快速發展，對粒度測試的精度、穩定性和重復性的要求不斷提高。Anton Paar PSA 1090 LD 作為國際認可的激光粒度儀，其核心優勢在于光路穩定性高、分散效果好、系統自動化程度高。然而，即便是高端設備，在長期運行或維護不當情況下，仍可能出現“下水慢、堵塞、重復性差、粒度偏差大”等典型問題。
本文基于真實使用案例，從第三方實驗工程師的角度出發，系統分析該類故障的根源，提供可立即實施的診斷方法，以期為相關從業者提供高價值參考。
2. PSA 1090 LD 的工作原理與系統構成
要理解設備為何出現異常，必須先了解其內部結構與運行機制。
2.1 濕法分散系統簡介
PSA 1090 LD 使用濕法分散，其中液體通過循環泵驅動，在樣池與水箱之間形成連續流動。水流承擔三項任務：
流速的穩定性決定樣品是否能均勻通過光束，也決定測量能否精確。
2.2 光路系統結構
激光由發射端發出，穿過樣池中的樣品，散射光由探測器采集。若光路受影響，將帶來嚴重數據偏差。
光路窗口污染可能導致：
這是測量偏差的重要因素。
2.3 循環系統與流體動力學的重要性
循環系統由：
構成。
任何位置阻力增加都會導致：
水流量下降
氣泡無法排出
顆粒在池內堆積
測試曲線不穩定
實際案例顯示，流體動力學問題是 PSA 系列異常的最主要來源。
3. 故障表現與初步癥狀
根據用戶現場的反饋和視頻拍攝內容，設備表現出典型的系統故障特征。
3.1 下水慢與流速不足
這是最直觀的異常現象。正常設備應當能夠快速完成排水，但本案例中：
這說明流通系統內部存在部分堵塞。
3.2 樣池內顆粒沉積與絮狀物
從拍攝的樣池窗口照片可見：
這直接影響測量精度。
3.3 多次測量結果偏差巨大
例如：
這種現象絕非樣品問題，而是：
造成的系統性偏差。
3.4 氣泡滯留與流體不連續
視頻顯示液體中出現：
這直接導致光信號噪聲急劇增加。
4. 故障原因的系統性分析
基于故障表現，本案例涉及的主要異常來源如下。
4.1 分散池與流通池堵塞
樣池底部和排水口是最容易堵塞的位置，長期積累的：
都會導致流體通道變窄。
結果：
4.2 排水通道阻塞（本案例核心原因）
排水通道狹窄，稍有沉積物就會顯著影響流量。案例中排水明顯變慢，說明通道阻塞嚴重。
4.3 循環泵吸力不足或負載過大
循環泵并非損壞，而是：
通路阻力變大
難以形成足夠的流量
泵空轉、滯澀、出水波動
導致整個系統異常。
4.4 進水管老化及生物膜形成
案例中的軟管已經出現：
生物膜或沉積物導致吸水效率降低。
4.5 光路窗口污染與光信號衰減
窗口上的沉積會：
改變入射光強
造成散射異常
引發粒度異常峰
分布曲線形變
在本案例中顯著存在。
4.6 軟件參數因素
雖然折射率、分散模式等參數也會影響結果，但不會導致“下水慢”等機械性問題，可排除。
5. 工程化診斷步驟
以下診斷流程可用于第三方實驗室判斷 PSA 系列濕法系統性能。
5.1 流量觀察法
本案例顯示流量嚴重不足。
5.2 空白基線穩定性判斷
空白時信號穩定說明光路正常；波動則提示光路或流體異常。
本案例中基線噪聲明顯增大。
5.3 超聲分散有效性評估
若超聲開啟后顆粒仍然聚集說明：
而非超聲本身故障。
5.4 樣池光學窗口檢查
有：
即可能導致數據不穩定。
5.5 排水速度測試
排水速度越慢，越說明：
本案例排水明顯下降。
5.6 循環泵性能判斷
泵若能正常運轉但流量不足，多為阻力過大，泵不一定損壞。
6. 系統維護與恢復方案（工程師級別）
以下為 PSA 系列最有效的維護步驟。
6.1 清洗流路：1% NaOH 溶液循環
步驟：
水箱加入 1% NaOH 溶液
開最大流速循環 10–15 分鐘
再大量沖洗純水 10 分鐘
若有超聲功能，需開啟協同清洗
作用：
6.2 樣池逆沖洗（關鍵步驟）
使用 50–100 mL 注射器：
拔掉排水軟管
將注射器對準排水口
反向注水至樣池
沖出黑色或黃色沉積物為正常現象
這是 PSA 系列最有效的疏通方法。
6.3 更換進水軟管與排水管
老化軟管導致吸水不暢。本案例管道已經明顯老化，需全部更換為新管。
6.4 光路窗口清潔方法
使用：
輕拭污染處，避免使用硬質器具刮擦。
6.5 消除氣泡的標準流程
開啟最大循環
傾斜儀器 20–30 度
多次排放液體
持續觀察樣池內部氣泡變化
6.6 最終校準與重復性驗證
需測試：
三次重復性曲線
D10、D50、D90 穩定性
基線噪聲水平
恢復正常后曲線應重疊度高。
7. 案例研究：異常數據與真實原因對應關系
本案例中出現典型的“系統流速不穩導致的數據扭曲”。
7.1 粒度分布曲線出現異常肩峰
肩峰說明顆粒未均勻分散，屬于流動不穩引起的假峰。
7.2 D50 跳變與流速問題的直接關聯
流速不足會導致：
這與本案例完全一致。
7.3 三次測量曲線形狀不同的原因
并非樣品本身。
8. 預防性維護策略與建議
為了避免類似故障再次發生，應建立以下維護體系：
8.1 管路壽命管理
軟管建議每 6–12 個月更換一次。
8.2 流路清洗計劃
推薦：
每周一次純水清洗
每月一次 NaOH 循環
每季度一次逆沖洗
8.3 光路維護周期
光路窗口每 1–2 個月檢查一次，有水垢必須立即清除。
8.4 水質與環境
必須使用：
去離子水（電導率 < 10 μS/cm）
干凈樣品杯
避免灰塵進入水箱
9. 結論
本案例充分說明，Anton Paar PSA 1090 LD 在出現“下水慢、堵塞、粒度偏差大”等故障時，其根源多屬于 流體動力學異常 + 光路污染 + 老化管路 的綜合影響。通過系統化診斷和工程化維護，可完全恢復設備性能。
關鍵啟示包括：
流速是影響濕法測量精度的首要因素
排水通道與樣池是最重要的清潔點
光路窗口污染會急劇降低測量重復性
管路老化會導致潛在阻力問題
超聲與流速必須協同才能確保充分分散
對第三方實驗室與工程師而言，建立標準化維護流程是確保儀器長期穩定運行的必要措施。
