摘要
激光粒度分析仪在材料科学、粉体技术、生物制药、矿物加工等领域被广泛应用，其测量精度与重复性是评价设备状态的关键指标。Anton Paar PSA 1090 LD 作为一款高精度湿法激光粒度仪，在长期使用过程中可能出现“下水慢、流速低、系统堵塞、测量重复性差、粒径偏差大”等典型异常。本研究基于某用户设备的实际故障案例，通过光路、流路、循环泵、分散池、排水通道等多个维度进行系统分析，提出技术原因判定方法与工程化维护步骤。文章旨在为第三方实验室、售后工程师、设备使用单位提供一套完整系统的故障诊断方法与科学维护路径，帮助提高仪器可靠性与寿命。
1. 引言
激光粒度分析仪在粉体与颗粒材料表征领域具有不可替代的作用。随着材料科学和纳米领域的快速发展，对粒度测试的精度、稳定性和重复性的要求不断提高。Anton Paar PSA 1090 LD 作为国际认可的激光粒度仪，其核心优势在于光路稳定性高、分散效果好、系统自动化程度高。然而，即便是高端设备，在长期运行或维护不当情况下，仍可能出现“下水慢、堵塞、重复性差、粒度偏差大”等典型问题。
本文基于真实使用案例，从第三方实验工程师的角度出发，系统分析该类故障的根源，提供可立即实施的诊断方法，以期为相关从业者提供高价值参考。
2. PSA 1090 LD 的工作原理与系统构成
要理解设备为何出现异常，必须先了解其内部结构与运行机制。
2.1 湿法分散系统简介
PSA 1090 LD 使用湿法分散，其中液体通过循环泵驱动，在样池与水箱之间形成连续流动。水流承担三项任务：
流速的稳定性决定样品是否能均匀通过光束，也决定测量能否精确。
2.2 光路系统结构
激光由发射端发出，穿过样池中的样品，散射光由探测器采集。若光路受影响，将带来严重数据偏差。
光路窗口污染可能导致：
这是测量偏差的重要因素。
2.3 循环系统与流体动力学的重要性
循环系统由：
构成。
任何位置阻力增加都会导致：
水流量下降
气泡无法排出
颗粒在池内堆积
测试曲线不稳定
实际案例显示，流体动力学问题是 PSA 系列异常的最主要来源。
3. 故障表现与初步症状
根据用户现场的反馈和视频拍摄内容，设备表现出典型的系统故障特征。
3.1 下水慢与流速不足
这是最直观的异常现象。正常设备应当能够快速完成排水，但本案例中：
这说明流通系统内部存在部分堵塞。
3.2 样池内颗粒沉积与絮状物
从拍摄的样池窗口照片可见：
这直接影响测量精度。
3.3 多次测量结果偏差巨大
例如：
这种现象绝非样品问题，而是：
造成的系统性偏差。
3.4 气泡滞留与流体不连续
视频显示液体中出现：
这直接导致光信号噪声急剧增加。
4. 故障原因的系统性分析
基于故障表现，本案例涉及的主要异常来源如下。
4.1 分散池与流通池堵塞
样池底部和排水口是最容易堵塞的位置，长期积累的：
都会导致流体通道变窄。
结果：
4.2 排水通道阻塞（本案例核心原因）
排水通道狭窄，稍有沉积物就会显著影响流量。案例中排水明显变慢，说明通道阻塞严重。
4.3 循环泵吸力不足或负载过大
循环泵并非损坏，而是：
通路阻力变大
难以形成足够的流量
泵空转、滞涩、出水波动
导致整个系统异常。
4.4 进水管老化及生物膜形成
案例中的软管已经出现：
生物膜或沉积物导致吸水效率降低。
4.5 光路窗口污染与光信号衰减
窗口上的沉积会：
改变入射光强
造成散射异常
引发粒度异常峰
分布曲线形变
在本案例中显著存在。
4.6 软件参数因素
虽然折射率、分散模式等参数也会影响结果，但不会导致“下水慢”等机械性问题，可排除。
5. 工程化诊断步骤
以下诊断流程可用于第三方实验室判断 PSA 系列湿法系统性能。
5.1 流量观察法
本案例显示流量严重不足。
5.2 空白基线稳定性判断
空白时信号稳定说明光路正常；波动则提示光路或流体异常。
本案例中基线噪声明显增大。
5.3 超声分散有效性评估
若超声开启后颗粒仍然聚集说明：
而非超声本身故障。
5.4 样池光学窗口检查
有：
即可能导致数据不稳定。
5.5 排水速度测试
排水速度越慢，越说明：
本案例排水明显下降。
5.6 循环泵性能判断
泵若能正常运转但流量不足，多为阻力过大，泵不一定损坏。
6. 系统维护与恢复方案（工程师级别）
以下为 PSA 系列最有效的维护步骤。
6.1 清洗流路：1% NaOH 溶液循环
步骤：
水箱加入 1% NaOH 溶液
开最大流速循环 10–15 分钟
再大量冲洗纯水 10 分钟
若有超声功能，需开启协同清洗
作用：
6.2 样池逆冲洗（关键步骤）
使用 50–100 mL 注射器：
拔掉排水软管
将注射器对准排水口
反向注水至样池
冲出黑色或黄色沉积物为正常现象
这是 PSA 系列最有效的疏通方法。
6.3 更换进水软管与排水管
老化软管导致吸水不畅。本案例管道已经明显老化，需全部更换为新管。
6.4 光路窗口清洁方法
使用：
轻拭污染处，避免使用硬质器具刮擦。
6.5 消除气泡的标准流程
开启最大循环
倾斜仪器 20–30 度
多次排放液体
持续观察样池内部气泡变化
6.6 最终校准与重复性验证
需测试：
三次重复性曲线
D10、D50、D90 稳定性
基线噪声水平
恢复正常后曲线应重叠度高。
7. 案例研究：异常数据与真实原因对应关系
本案例中出现典型的“系统流速不稳导致的数据扭曲”。
7.1 粒度分布曲线出现异常肩峰
肩峰说明颗粒未均匀分散，属于流动不稳引起的假峰。
7.2 D50 跳变与流速问题的直接关联
流速不足会导致：
这与本案例完全一致。
7.3 三次测量曲线形状不同的原因
并非样品本身。
8. 预防性维护策略与建议
为了避免类似故障再次发生，应建立以下维护体系：
8.1 管路寿命管理
软管建议每 6–12 个月更换一次。
8.2 流路清洗计划
推荐：
每周一次纯水清洗
每月一次 NaOH 循环
每季度一次逆冲洗
8.3 光路维护周期
光路窗口每 1–2 个月检查一次，有水垢必须立即清除。
8.4 水质与环境
必须使用：
去离子水（电导率 < 10 μS/cm）
干净样品杯
避免灰尘进入水箱
9. 结论
本案例充分说明，Anton Paar PSA 1090 LD 在出现“下水慢、堵塞、粒度偏差大”等故障时，其根源多属于 流体动力学异常 + 光路污染 + 老化管路 的综合影响。通过系统化诊断和工程化维护，可完全恢复设备性能。
关键启示包括：
流速是影响湿法测量精度的首要因素
排水通道与样池是最重要的清洁点
光路窗口污染会急剧降低测量重复性
管路老化会导致潜在阻力问题
超声与流速必须协同才能确保充分分散
对第三方实验室与工程师而言，建立标准化维护流程是确保仪器长期稳定运行的必要措施。
