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厦门宇电AI仪表在高速冷冻离心机改造上的应用

.引言

   离心机就是利用离心力使得需要分离的不同物料得到加速分离的机器。冷冻离心机有分为低速、高速冷冻离心机,以及超速分析、制备两用冷冻离心机等多种型号。但是,进口离心机价格比较昂贵,出现故障时维修费用成本比较贵。如果出现故障时能够有其他方法来改造设备使得设备能够正常使用,就不会造成资源浪费。本文主要介绍对高速冷冻离心机改造使得离心机能够正常使用,节约了维修成本,而且改造后的设备使用情况和稳定性也能够满足正常的要求。

.原理
    当含有细小颗粒的悬浮液静置不动时,由于重力场的作用使得悬浮的颗粒逐渐下沉。粒子越重,下沉越快,反之密度比液体小的粒子就会上浮。微粒在重力场下移动的速度与微粒的大小、形态和密度有关,并且又与重力场的强度及液体的粘度有关。象红血球大小的颗粒,直径为数微米,就可以在通常重力作用下观察到它们的沉降过程。此外,物质在介质中沉降时还伴随有扩散现象。扩散是无条件的绝对的。扩散与物质的质量成反比,颗粒越小扩散越严重。而沉降是相对的,有条件的,要受到外力才能运动。沉降与物体重量成正比,颗粒越大沉降越快。对小于几微米的微粒如病毒或蛋白质等,它们在溶液中成胶体或半胶体状态,仅仅利用重力是不可能观察到沉降过程的。因为颗粒越小沉降越慢,而扩散现象则越严重。所以需要利用贝克曼离心机产生强大的离心力,才能迫使这些微粒克服扩散产生沉降运动。除处理量较小的微量高速离心机以外,高速离心机都带冷冻系统,以抵消转子在高速旋转中产生的热量,确保生物样品在离心操作中不变性。高速冷冻离心机的使用温度一般在4-6°,而要求控制在加减2°。有的高速离心机带真空系统,它不同于超速离心机的高真空,是部分真空,真空度不高,其目的是减少转子在空气中摩擦生热,减少转子旋转噪声,也有助于减轻电机负荷,延长驱动系统的寿命。
.出现的问题

   客户现场有一台20世纪90年代美国原产贝克曼冷冻离心机,因为一只热敏电阻损坏,导致该离心机因温度控制部分不能正常工作而无法使用,但是由于该机型已经停产所以无法找到相同温度特性的热敏电阻,如果一定要维修的话,只能更换其他型号的控制板,但是维修费用达上万元,并且因为新控制板尺寸和接口差异使得安装改造工作非常繁琐,因此导致该冷冻离心机被长期闲置不能使用,造成很大的资源浪费。通过分析该冷冻离心机温度控制原理得知,该机是靠主板上的CPU通过时时检测一只放在离心机腔体内的热敏电阻阻值随温度的变化,经过计算后再去控制主板上一个继电器,离心机制冷压缩机220V工作电源由该继电器上的一个常开触点来提供,这样离心机上的CPU就可以通过控制该接触器触电的断开来实现对制冷压缩机起停的控制,从而实现对冷冻离心机腔体内温度的控制。弄清楚了原理以后,如果选用一只同定电阻来代替损坏的热敏电阻,阻值的选取使得离心机主板上继电器触点始终处于接通状态,再串接一个温度控制器来控制离心机上的制冷压缩机的起停,这样子同样也可以达到控制离心机腔体温度的目的。

.改造方案

   通过分析所实现的功能后选择的仪表型号为:AI-516D2L1。采用PT100作为516仪表的输入传感器,,由于离心机上的制冷压缩机功率只有100W左右,所以可以直接将制冷压缩机,电源和仪表67号端子串联起来,形成一个闭合回路。将离心机上的热敏电阻取下并且换上PT100,接到5168910端子上。在离心机主板上原温度信号输入端可用一只20K欧的电阻代替,使离心机制冷压缩机的220V电源始终处于接通状态,这样制冷压缩机的起停就完全由516来控制。

五.AI调节器调试

仪表的PID控制参数可以通过自整定设置,一般情况下,通过自整定就可以达到比较精确的控制效果,如果整定出来的参数使得控制效果不是很理想时,可通过微调PID参数来修正控制过程中的超调,振荡等现象。

六.总结

改造完的离心机工作正常,节约了维修费用516的控制效果也完全满足实际的使用情况。

发布时间:2018年6月22日 9:39 人气: 审核编辑:袁键灏
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