液相色譜儀的伺服電機驅(qū)動滾珠絲桿方案與傳統(tǒng)凸輪方案的比較

液相色譜儀的伺服電機驅(qū)動滾珠絲桿方案與傳統(tǒng)凸輪方案的比較

       步進電機驅(qū)動凸輪泵的恒流泵方案

      伺服電機驅(qū)動滾珠絲桿的恒流泵方案

     液相色譜儀恒流泵系統(tǒng)傳統(tǒng)方式是：采用步進電機驅(qū)動、用皮帶帶動凸輪驅(qū)動柱塞桿的方式。

    其結(jié)構(gòu)特征：步進電機通過皮帶傳動帶動凸輪（偏心輪）運轉(zhuǎn)，凸輪旋轉(zhuǎn)擠壓柱塞桿作水平直線運動。這種擠壓力，不是完全的水平方向推力，會造成柱塞桿偏離水平方向運行。
    我們深圳通用儀器公司的新方案是：采用高精度的伺服電機，驅(qū)動精密滾珠絲桿，推動柱塞桿的方式。液相色譜儀的高壓恒流泵輸液系統(tǒng)技術(shù)方案屬國內(nèi)首創(chuàng)。 【查新報告編號：201636000L260325   查新機構(gòu)：教育部科技查新工作站（L26）】 

    其結(jié)構(gòu)特征：采用伺服電機驅(qū)動精密滾珠絲桿，去推動柱塞桿作水平直線運動。伺服電機驅(qū)動滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)，帶動螺帽滑塊做水平直線運動，滑塊推動柱塞桿的作用力是完全水平的，這樣使泵的壓力穩(wěn)定性提高，壓力波動減小。 
    采用伺服電機驅(qū)動精密滾珠絲桿的恒流泵輸液系統(tǒng)，一方面交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進電機，另一方面在驅(qū)動柱塞桿作水平直線運行上，采用精密滾珠絲桿的方式要大大優(yōu)于凸輪傳動方式，使用伺服電機驅(qū)動精密滾珠絲桿的恒流泵輸液系統(tǒng)穩(wěn)定性大大提高，系統(tǒng)精度提高，壓力波動由0.2MPa減小0.02MPa，同時也提高了系統(tǒng)可靠性、耐用性。 該項技術(shù)，只是國外技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)所采用，如：沃特世、安捷倫等公司，而國內(nèi)企業(yè)仍然都采用傳統(tǒng)的凸輪驅(qū)動方式。  
     伺服電機優(yōu)于步進電機，具體表現(xiàn)在： 
     a、控制精度更高更精密。步進電機的相數(shù)和拍數(shù)越多，它的精確度就越高，伺服電機取塊于自帶的編碼器，編碼器的刻度越多，精度就越高。一般步進電機步距角為1.8°伺服電機為0.036°伺服電機比步進電機的控制精度高50倍。
     b、控制方式要好，使穩(wěn)定性提高；步進電機是開環(huán)控制，伺服電機是閉環(huán)控制，穩(wěn)定性大大提高。
     c、低頻特性要好，沒有低速振動現(xiàn)象；步進電機在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象，當它工作在低速時一般采用阻尼技術(shù)或細分技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象，伺服電機運轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機能（FFT），可檢測出機械的共振點便于系統(tǒng)調(diào)整。
     d、矩頻特性更好；步進電機的輸出力矩會隨轉(zhuǎn)速升高而下降，交流伺服電機為恒力矩輸出。
     e、過載能力更強；步進電機一般不具有過載能力，而交流電機具有較強的過載能力。
     f、運行性能更好更可靠；步進電機的控制為開環(huán)控制，啟動頻率過高或負載過大易丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖現(xiàn)象，交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會出現(xiàn)步進電機的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。
     g、速度響應(yīng)更快；步進電機從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速需要上百毫秒，而交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，一般只需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合。    

    (5)  新方案帶來其它方面的改進提高：國內(nèi)品牌采用的傳統(tǒng)方案，都含有緩沖器和梯度混合器，由于緩沖器和梯度混合器，都會集聚殘留3mL的死體積，死體積會降低系統(tǒng)的樣品檢測速度，降低系統(tǒng)檢測的重現(xiàn)性，本公司新的輸液系統(tǒng)去掉了傳統(tǒng)的緩沖器和梯度混合器，使系統(tǒng)死體積降到最小程度，提高了設(shè)備的重復(fù)性指標。定性重復(fù)性由小于0.2%RSD 提高到小于0.05%RSD ，檢測速度提高20%，同時也盡可能地減少故障點，提高了設(shè)備使用的可靠性、耐用性。