離心機電氣控制技術和最新發(fā)展方向

目前國外一些先進的離心機實際上已成為一種高科技的綜合技術產品。 國內在這方面還有很大差距， 必須提高國內生產的離心機的技術含量， 努力開發(fā)具有自主知識產權的產品，在這方面有大量工作需要完成。離心機作為一種機電一體化設備已在醫(yī)院檢驗、生物實驗室、生物制藥、污水處理、中藥制藥及飲料生產等方面得到大量應用， 它已滲透到科研、生產等領域。

驅動電動機的選型

電動機一般常用的有直流電動機和交流電動機。直流電動機與交流電動機的特點如下。

1) 直流電動機特點。結構復雜，成本高，需經(jīng)常維護保養(yǎng)(調換電刷)，由于在電刷處有火花， 一般不能在要求有防爆的場合使用。 但直流電動機調速控制電路簡單，成本低，調速性能優(yōu)越，目前無刷直流電動機的性能已經(jīng)成熟， 在小功率直流電動機中已經(jīng)廣泛采用無刷直流電動機來代替普通直流電動機。

2) 交流變頻電動機特點。 結構簡單， 成本低， 工作可靠，噪聲低，要獲得優(yōu)良的控制性能，必須采用變頻調速，調速控制器復雜，成本高。由于離心機可配置各種不同轉速的轉子，針對驅動離心機的變頻電動機設計應考慮對低速大容量的轉子，使電動機工作在恒轉矩工作區(qū)，對小容量高速轉子可設計在變頻電動機的恒功率工作區(qū)，這樣可以減小變頻電動機的設計功率，節(jié)約成本。

由于直流調速控制電路簡單，控制性能優(yōu)越，在小功率系統(tǒng)中使用直流調速成本相對比較低，因此在小功率簡易型的離心機中直流調速仍廣泛采用。為了提高離心機傳動的可靠性，應盡量采用電動機主軸直接驅動離心機轉子，同時離心機安裝的特殊要求及考慮整機阻尼系統(tǒng)，離心機的電動機一般在主軸形式和外殼造型等方面要求特殊設計，以滿足離心機傳動的特殊要求。如果用帶傳動或其他變速傳動機械，則可選用一般標準系列的電動機，但傳動的可靠性相對降低。

一、轉速控制系統(tǒng)

1. 直流調速
(1)  主回路
直流調速主要有兩種：①晶閘管整流電路調壓調速。②直流脈寬調制調壓調速。

(2) 控制系統(tǒng)
要想獲得好的調速性能，一般采用具有轉速反饋和電流反饋的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。雙閉環(huán)控制系統(tǒng)有模擬控制方式和數(shù)字控制方式。

(3) 直流調速系統(tǒng)中傳感器的選擇在直流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中必須使用速度傳感器和電流傳感器，傳感器選擇的好壞直接影響調速精度。

2. 交流變頻調速

變頻器向大容量、高性能的方向發(fā)展。其價格性能已可與直流拖動相比擬了，目前已形成變頻調速逐步取代直流拖動系統(tǒng)的趨勢。

目前變頻器質量穩(wěn)定， 參數(shù)設置方便、 靈活， 功能日益增多，性能日趨完善，價格不斷下降，已出現(xiàn)了具有轉差補償，矢量控制，可直接進行閉環(huán)控制的各種新型變頻器。如直接采用質量可靠的變頻器產品作為離心機的調速電源，則可大大提高離心機整機的性能可靠性。

由于離心機是大慣性負載，無論是直流調速還是交流調速都應該考慮停機時采取制動措施，加快離心機的停機時間，提高離心機的工作效率。

二、制冷電氣控制

1. 制冷電氣控制方式

(1) 開關式控制
開關式控制有兩種方式，一種是有觸點控制方式，另一種是無觸點控制方式。

(2) 變頻控制
由于變頻調速技術的發(fā)展，目前已出現(xiàn)變頻制冷壓縮機。變頻控制的連續(xù)性可以使溫度控制精度大大提高，但要增加一個變頻器，成本會上升。

2. 溫度傳感器的選擇

冷凍離心機的溫度控制范圍一般為－10～＋40 ℃，溫度傳感器的工作范圍必須滿足上述溫度范圍，由于離心機腔體內比較潮濕，最好選用已封裝好的，安裝調換方便，具有防潮結構的傳感器。目前有熱電阻型、 集成電路型(半導體型)、 熱電耦型和熱敏電阻型等多種溫度傳感器可供選用。

三、離心機控制技術的發(fā)展方向

目前離心機已逐步向智能化、自動化和綜合配套化方向發(fā)展。計算機在離心機上的應用可實現(xiàn)儲存幾十個離心機參數(shù)設置程序。全密封式觸摸鍵配合液晶顯示屏可實現(xiàn)菜單式設置與測量顯示，可同時顯示設置參數(shù)與實際運行時參數(shù)，并且可方便地應用中文菜單實現(xiàn)人機對話，方便使用。自動記錄質量控制和生產運行條件等數(shù)據(jù)，自動生成報告，隨時從計算機中獲得每批被處理樣品的數(shù)據(jù)，監(jiān)控樣品的整個處理過程。還可以通過中央控制電腦與其他離心機組成完整的離心網(wǎng)絡，使得整個生產過程全部處于電腦控制之中。

離心機的智能化還體現(xiàn)在能自動識別各種轉子。自動識別轉子是否安裝到位，轉速設置是否合理，并提醒操作者。可有效地避免由于操作不慎造成的事故。 可實現(xiàn)根據(jù)轉子型號和轉速自動計算離心力大小或直接輸入離心力大小，得到相應的轉速。自動設定是指根據(jù)自動識別的離心機的轉子型號自動設定離心機的工作轉速和加速、降速時間。對設定的程序進行密碼保護等。采用積分儀方式控制離心過程，保證樣品在不同的離心批次中承受相同的離心力。

在驅動系統(tǒng)中已逐步大量使用變頻調速和無電刷直流電動機的直接傳動技術。在溫度控制方面已開始采用無氟制冷的高效冷卻系統(tǒng)和特殊的加熱系統(tǒng)交替工作，可最大限度地保持溫度精度，防止樣品凍結和倉壁結霜。國外某些先進離心機產品已成功地應用半導體制冷(或加熱)，使離心機溫控技術又進入了一個新的技術應用領域。

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