實(shí)驗(yàn)室離心機(jī)關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展情況
實(shí)驗(yàn)室離心機(jī)關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展情況 | 時(shí)間: September-25 12:27:22 | 分類(lèi):技術(shù)欄目
凌儀生物提供高速離心機(jī)，美國(guó)Bio-rad伯樂(lè)電泳，德國(guó)eppendorf艾本德移液器，美國(guó)ABI基因擴(kuò)增儀PCR，雅培原位雜交儀，Thermo熱電離心機(jī)等實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備，以及Corning康寧，Axygen愛(ài)思進(jìn)，Greiner格瑞拉等耗材要省錢(qián)，別錯(cuò)過(guò)哦。 實(shí)驗(yàn)室離心機(jī)是將樣品進(jìn)行分離的儀器，廣泛應(yīng)用干生物醫(yī)學(xué)、石油化工、農(nóng)業(yè)、食品衛(wèi)生等領(lǐng)域，它利用不同物質(zhì)在離心力場(chǎng)中沉淀速度的差異，實(shí)現(xiàn)樣品的分析分離。離心機(jī)自問(wèn)世以來(lái)，歷經(jīng)低速、調(diào)整、超速的變遷，其進(jìn)展主要體現(xiàn)在離心設(shè)備和離心技術(shù)兩方面，二者相輔相成。從轉(zhuǎn)速看，臺(tái)式離心機(jī)基本屬于低速、高速離心機(jī)的范疇，因此具有低速和高速離心機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)主要由電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、轉(zhuǎn)頭和系統(tǒng)控制等幾部分組成。通用臺(tái)式離心機(jī)的發(fā)展已經(jīng)模糊了低速、高速量離心機(jī)的界線(xiàn)，眾多的轉(zhuǎn)頭為科研人員提供相當(dāng)廣泛的應(yīng)用范圍，成為科研實(shí)驗(yàn)室首選機(jī)型。
交流變頻調(diào)速將逐步取代直流調(diào)速。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)是離心機(jī)的核心部分，由控制、功率驅(qū)動(dòng)和電機(jī)三大要素組成，主要是控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。在離心機(jī)的發(fā)展進(jìn)程中直流調(diào)速功不可沒(méi)，其主要特點(diǎn)是具有良好的起制動(dòng)、調(diào)速范圍寬、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、理論和實(shí)踐都比較成熟等，因此八十年代前在離心機(jī)中得到廣泛的應(yīng)用，至今仍在應(yīng)用和不斷的改進(jìn)，如改進(jìn)直流電機(jī)銅頭和碳刷的耐磨性，以延長(zhǎng)電機(jī)的壽命和碳刷的更換周期等。
可控直流調(diào)速是經(jīng)典的直流調(diào)速方案，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟，基本滿(mǎn)足離心機(jī)調(diào)速的需求，因此在國(guó)內(nèi)外離心機(jī)中得到廣泛的應(yīng)用。其主要缺點(diǎn)是，整流波形差、電流脈動(dòng)大、輕負(fù)載時(shí)易出現(xiàn)斷流現(xiàn)象、為維持直流電機(jī)電流的連續(xù)，需加一笨重的平滑電感，增加了儀器的體積和重量。八十年代后，隨著全控功率器件的發(fā)展，如功率晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管等，開(kāi)關(guān)功率變換技術(shù)逐漸在離心機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)中得到應(yīng)用，這種技術(shù)主要是通過(guò)高頻直流斬波，調(diào)節(jié)脈沖占寬比，改變輔出電壓，為直流電機(jī)供電。由于開(kāi)關(guān)頻率很高，一般小于50KHZ僅靠電機(jī)自身的電感濾波，即可獲得平滑的直流電流，克服了直流調(diào)速的缺點(diǎn)，因此轉(zhuǎn)速更平滑，調(diào)速范圍更寬。
開(kāi)環(huán)調(diào)速是較簡(jiǎn)單的調(diào)速方案，甚至十幾個(gè)分立器件或一個(gè)集成塊即可組成一個(gè)系統(tǒng)，所以至今國(guó)內(nèi)某些低價(jià)位的離心機(jī)仍采用這種方案，其主要缺點(diǎn)是需要手動(dòng)調(diào)速，不能控制電機(jī)的電流，轉(zhuǎn)速精度和技術(shù)附加值都比較低。鑒于開(kāi)環(huán)調(diào)速的局限性，國(guó)內(nèi)外大部分離心機(jī)普遍采用既有電流反饋又有轉(zhuǎn)速反饋的雙閉環(huán)調(diào)速方案，其主要優(yōu)點(diǎn)是自動(dòng)調(diào)速、升速快、轉(zhuǎn)速超調(diào)小、精度高、限流功能避免電機(jī)過(guò)電流損壞。
雖然直流調(diào)速歷史悠久、技術(shù)成熟、但直流電機(jī)機(jī)械整流子換向是其致命的弱點(diǎn)，限制了電機(jī)的轉(zhuǎn)速，整流子帶來(lái)干擾，需要更換碳刷等，使得早期的超速或高速離心機(jī)不得不采用如齒輪變速的間接提速方案或其它方法，增加了成本和體積，降低了壽命和可靠性。七十年代末，國(guó)外超速離心機(jī)中率先采用變頻調(diào)速技術(shù)，主要通過(guò)改變感應(yīng)電機(jī)的供電頻率調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。由于感應(yīng)電機(jī)無(wú)需機(jī)械整流子，不僅免去更換碳刷之煩，而且提高了電機(jī)轉(zhuǎn)速，甚至十幾萬(wàn)轉(zhuǎn)的超速離心機(jī)，也能直接驅(qū)動(dòng)，大大簡(jiǎn)化離心機(jī)的結(jié)構(gòu)。變頻調(diào)速的技術(shù)關(guān)鍵：一是全控功率器件的發(fā)展和應(yīng)用，簡(jiǎn)化了調(diào)速的技術(shù)關(guān)鍵：一是全控功率器件的發(fā)展和應(yīng)用，簡(jiǎn)化了逆變器的主電路；二是SPWM技術(shù)改進(jìn)了逆變器的性能指標(biāo)；三是控制技術(shù)的發(fā)展，如矢量控制技術(shù)等，使感應(yīng)電機(jī)的控制性能達(dá)到或超過(guò)直流電機(jī)的水平；四是變頻調(diào)速專(zhuān)用大規(guī)模集成電路和微處理器大大簡(jiǎn)化了變頻電路，目前變頻調(diào)速完全可以和直流調(diào)速相媲美。九十年代后，國(guó)外主要離心機(jī)廠商的全線(xiàn)產(chǎn)品幾乎都采用變頻調(diào)速的技術(shù)，不論超速、高速，還是低速離心機(jī)，我國(guó)也將變頻調(diào)速離心機(jī)列為攻關(guān)計(jì)劃，部分廠家已經(jīng)推出變頻調(diào)速離心機(jī)。根據(jù)交流電機(jī)不同，變頻調(diào)速也有所區(qū)別，目前變頻調(diào)速離心機(jī)中所用電機(jī)主要有三種：異步感應(yīng)電機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)和可變磁阻電機(jī)。1988年2、多功能、自動(dòng)化和微機(jī)控制
隨著離心機(jī)制造和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，離心機(jī)不僅在調(diào)速技術(shù)方面取得進(jìn)展，而且在多功能和自動(dòng)化方面也有長(zhǎng)足進(jìn)步，如可變速率起制動(dòng)、程序變速、直接輸入離心力、操作程序的存儲(chǔ)和調(diào)用、儀器狀態(tài)的自動(dòng)診斷、要求盡可能全的顯示離心機(jī)的參數(shù)和狀態(tài)信息、更加完善的安全保護(hù)功能等，有些功能不僅是錦上添花，而且直接影響離心效果，如可變速率起制動(dòng)和程序變速可以改善區(qū)帶離心效果和縮短離心時(shí)間等。早期離心機(jī)控制系統(tǒng)由分立元件組成，電路復(fù)雜、成本高、許多功能難以實(shí)現(xiàn)。
采用微機(jī)技術(shù)后，可由軟件替代硬件的功能或完成硬件難以實(shí)現(xiàn)的功能，如離心機(jī)程序控制、電機(jī)控制等，不僅大大簡(jiǎn)化硬件的結(jié)構(gòu)，而且多功能、自動(dòng)化也成為現(xiàn)實(shí)。一般離心機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)的核心是單片微機(jī)，硬件系統(tǒng)包括：操作界面、電機(jī)控制界面、溫度控制界面、安全防護(hù)監(jiān)控界面、系統(tǒng)監(jiān)控等。操作界面管理鍵盤(pán)和顯示器，為便干用戶(hù)操作和監(jiān)視運(yùn)行參數(shù)，操作界面應(yīng)遵循簡(jiǎn)單扼要，邏輯性強(qiáng)，參數(shù)一目了然的原則。
離心機(jī)使用不當(dāng)，如轉(zhuǎn)頭超速、超載、不平衡等，都有可能損壞儀器，甚至炸頭，威脅人身安全，所以廠商特別注意安全設(shè)計(jì)，國(guó)際上及各國(guó)也制定相應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn)，離心機(jī)和離心管的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
機(jī)械安全設(shè)計(jì)主要包括以下內(nèi)容：
①門(mén)鎖防護(hù)系統(tǒng)，采用機(jī)械和電子雙層門(mén)鎖，要求門(mén)鎖關(guān)閉后，離心機(jī)才能啟動(dòng)，電機(jī)停止動(dòng)后， 才可以開(kāi)蓋
②離心機(jī)腔體和蓋采用堅(jiān)固的裝甲鋼，以防轉(zhuǎn)頭飛逸心轉(zhuǎn)頭的不平衡檢測(cè)至關(guān)重要，轉(zhuǎn)頭的不平 衡會(huì)導(dǎo)致電機(jī)軸產(chǎn)生擺動(dòng)，影響離心機(jī)壽命，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)折斷電機(jī)軸，甚至炸頭。一般通過(guò)檢測(cè)電機(jī)軸的擺動(dòng)探知不平衡。
④提高離心機(jī)自身的抗不平衡能力，不僅可以提高離心機(jī)的堅(jiān)固性，同時(shí)由于轉(zhuǎn)頭操作時(shí)，不需 嚴(yán)格的平衡，甚至目視平衡即可，因而方便了用戶(hù)操作。一般小型離心機(jī)將整個(gè)電機(jī)放在抗震 的彈性支架上，如橡膠墊等，高速離心機(jī)還往往采用揉性軸抗震。
⑤轉(zhuǎn)頭識(shí)別系統(tǒng)可以自動(dòng)的鑒別轉(zhuǎn)頭，限制轉(zhuǎn)頭的較高轉(zhuǎn)速，有效地防止了用戶(hù)的誤操作。轉(zhuǎn)頭 識(shí)別的基本原理是為每一個(gè)轉(zhuǎn)頭設(shè)一個(gè)的編碼，或在每一個(gè)轉(zhuǎn)頭底部鑲嵌一定數(shù)量的小磁鐵，用傳感，或是采用光電折射環(huán)傳感，更復(fù)雜的有超聲和無(wú)線(xiàn)射頻轉(zhuǎn)頭認(rèn)別，轉(zhuǎn)頭不用運(yùn)轉(zhuǎn) 即可識(shí)別，甚至連轉(zhuǎn)頭蓋是否蓋好都能探知。
環(huán)保主要表現(xiàn)在兩方面，
降噪音，一般通常談話(huà)聲為60分p，公共氣車(chē)行駛聲為70至80分貝，醫(yī)學(xué)研究表明，70分貝以上的噪音能干擾談話(huà)，造成心煩意亂，影響工作，甚至引起事故，根據(jù)我國(guó)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)計(jì)量認(rèn)證技術(shù)考核規(guī)范（fiG102一90），測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的噪音不得大于70dBo通常離心機(jī)采月的降噪音措施有：外殼和轉(zhuǎn)動(dòng)頭腔體加吸音涂層；采用堅(jiān)固穩(wěn)重的抗震底座噸機(jī)與機(jī)械框架用彈性減震器隔離；應(yīng)用無(wú)整流子電機(jī)等。一般經(jīng)減震處理后，離心機(jī)的噪音可以限制在60分貝以?xún)?nèi)。
嚴(yán)格的要求，取得標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的產(chǎn)品可以取得用戶(hù)更多的信任。
