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北京离心机电气控制技术和最新发展方向

发布时间:2018-7-27 17:05:37  发布者: 北京时代北利离心机有限公司

 目前国外一些先进的离心机实际上已成为一种高科技的综合技术产品。 国内在这方面还有很大差距, 必须提高国内生产的离心机的技术含量, 努力开发具有自主知识产权的产品,在这方面有大量工作需要完成。离心机作为一种机电一体化设备已在医院检验、生物实验室、生物制药、污水处理、中药制药及饮料生产等方面得到大量应用, 它已渗透到科研、生产等领域。
    驱动电动机的选型
    电动机一般常用的有直流电动机和交流电动机。直流电动机与交流电动机的特点如下。
    1) 直流电动机特点。结构复杂,成本高,需经常维护保养(调换电刷),由于在电刷处有火花, 一般不能在要求有防爆的场合使用。 但直流电动机调速控制电路简单,成本低,调速性能优越,目前无刷直流电动机的性能已经成熟, 在小功率直流电动机中已经广泛采用无刷直流电动机来代替普通直流电动机。
    2) 交流变频电动机特点。 结构简单, 成本低, 工作可靠,噪声低,要获得优良的控制性能,必须采用变频调速,调速控制器复杂,成本高。由于离心机可配置各种不同转速的转子,针对驱动离心机的变频电动机设计应考虑对低速大容量的转子,使电动机工作在恒转矩工作区,对小容量高速转子可设计在变频电动机的恒功率工作区,这样可以减小变频电动机的设计功率,节约成本。
    由于直流调速控制电路简单,控制性能优越,在小功率系统中使用直流调速成本相对比较低,因此在小功率简易型的离心机中直流调速仍广泛采用。为了提高离心机传动的可靠性,应尽量采用电动机主轴直接驱动离心机转子,同时离心机安装的特殊要求及考虑整机阻尼系统,离心机的电动机一般在主轴形式和外壳造型等方面要求特殊设计,以满足离心机传动的特殊要求。如果用带传动或其他变速传动机械,则可选用一般标准系列的电动机,但传动的可靠性相对降低。
转速控制系统
    1. 直流调速
    (1)  主回路
    直流调速主要有两种:①晶闸管整流电路调压调速。②直流脉宽调制调压调速。
   (2) 控制系统
    要想获得好的调速性能,一般采用具有转速反馈和电流反馈的双闭环控制系统。双闭环控制系统有模拟控制方式和数字控制方式。
   (3) 直流调速系统中传感器的选择在直流双闭环调速系统中必须使用速度传感器和电流传感器,传感器选择的好坏直接影响调速精度。
 2. 交流变频调速
    变频器向大容量、高性能的方向发展。其价格性能已可与直流拖动相比拟了,目前已形成变频调速逐步取代直流拖动系统的趋势。
    目前变频器质量稳定, 参数设置方便、 灵活, 功能日益增多,性能日趋完善,价格不断下降,已出现了具有转差补偿,矢量控制,可直接进行闭环控制的各种新型变频器。如直接采用质量可靠的变频器产品作为离心机的调速电源,则可大大提高离心机整机的性能可靠性。
    由于离心机是大惯性负载,无论是直流调速还是交流调速都应该考虑停机时采取制动措施,加快离心机的停机时间,提高离心机的工作效率。
 制冷电气控制
    1. 制冷电气控制方式
    (1) 开关式控制
    开关式控制有两种方式,一种是有触点控制方式,另一种是无触点控制方式。
(2) 变频控制
    由于变频调速技术的发展,目前已出现变频制冷压缩机。变频控制的连续性可以使温度控制精度大大提高,但要增加一个变频器,成本会上升。
    2. 温度传感器的选择
    冷冻离心机的温度控制范围一般为-10~+40 ℃,温度传感器的工作范围必须满足上述温度范围,由于离心机腔体内比较潮湿,最好选用已封装好的,安装调换方便,具有防潮结构的传感器。目前有热电阻型、 集成电路型(半导体型)、 热电耦型和热敏电阻型等多种温度传感器可供选用。
离心机控制技术的发展方向
   
    目前离心机已逐步向智能化、自动化和综合配套化方向发展。计算机在离心机上的应用可实现储存几十个离心机参数设置程序。全密封式触摸键配合液晶显示屏可实现菜单式设置与测量显示,可同时显示设置参数与实际运行时参数,并且可方便地应用中文菜单实现人机对话,方便使用。自动记录质量控制和生产运行条件等数据,自动生成报告,随时从计算机中获得每批被处理样品的数据,监控样品的整个处理过程。还可以通过中央控制电脑与其他离心机组成完整的离心网络,使得整个生产过程全部处于电脑控制之中。
    离心机的智能化还体现在能自动识别各种转子。自动识别转子是否安装到位,转速设置是否合理,并提醒操作者。可有效地避免由于操作不慎造成的事故。 可实现根据转子型号和转速自动计算离心力大小或直接输入离心力大小,得到相应的转速。自动设定是指根据自动识别的离心机的转子型号自动设定离心机的工作转速和加速、降速时间。对设定的程序进行密码保护等。采用积分仪方式控制离心过程,保证样品在不同的离心批次中承受相同的离心力。
    在驱动系统中已逐步大量使用变频调速和无电刷直流电动机的直接传动技术。在温度控制方面已开始采用无氟制冷的高效冷却系统和特殊的加热系统交替工作,可最大限度地保持温度精度,防止样品冻结和仓壁结霜。国外某些先进离心机产品已成功地应用半导体制冷(或加热),使离心机温控技术又进入了一个新的技术应用领域。