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二、变频器在离心机上的应用
变频器应用的提出 近几年变频器作为一种工业控制设备在不新发展,各行各业有着广泛的应用。随着电力电子技术、变频控制理论、微机控制技术的不断成熟,变频器的性能不断完善、功能也不断增强:如多段速、可编程自动运行、通讯功能等,这使用得变频器能适应多种应用场合。根据离心机的生产工艺,可采用变频器的多段速功能控制来实现,另外变频器一般都带有内置制动单元或外部制动单元,这可解决离心机在停车时因惯性大造成停车困难的问题。
制动单元的应用
离心机为大惯性负载,采用变频器控制时都要求增加制动单元才能满足要求,这样不仅为用户节省了安装空间,同时更节省了成本。由电机的运行特性知道当电机的实际转速**同步转速时电机运行在发电机状态,当离心机开始停机时变频器的输出频率开始按减速时间下降,由于负载惯性离心机此时转速变化不大,造成电机实际转速**同步转速,电机处于发电制动状态,由变频器的主回路知道,此时电机侧反馈回的能量将通过逆变回路的续流二极管D1-D6反馈到直流回路的滤波电容C1、C2上,这时变频器的母线电压Ud会升高(即泵升电压),过高的泵升电压将使变频器出现过压保护,甚至会损坏变频器,为此,必须加装制动组件,当制动单元控制回路检测到直流母线电压达到一定值时控制其开关管IGBT开通,制动电阻RB接到回路中,将电机的反馈的制动能量消耗在电阻上,以维持正常的母线电压Ud。
选择离心分离机须根据悬浮液(或乳浊液)中固体颗粒的大小和浓度、固体与液体(或两种液体)的密度差、液体粘度、滤渣(或沉渣)的特性,以及分离的要求等进行综合分析,满足对滤渣(沉渣)含湿量和滤液(分离液)澄清度的要求,初步选择采用哪一类离心分离机。然后按处理量和对操作的自动化要求,确定离心机的类型和规格,后经实际试验验证。
通常,对于含有粒度大于0.01毫米颗粒的悬浮液,可选用过滤离心机;对于悬浮液中颗粒细小或可压缩变形的,则宜选用沉降离心机;对于悬浮液含固体量低、颗粒微小和对液体澄清度要求高时,应选用分离机。
离心分离机未来的发展趋势将是强化分离性能、发展大型的离心分离机、改进卸渣机构、增加和组合转鼓离心机、加强分离理论研究和研究离心分离过程化控制技术等。
强化分离性能包括提高转鼓转速;在离心分离过程中增加新的推动力;加快推渣速度;转鼓长度使离心沉降分离的时间延长等。发展大型的离心分离机,主要是加大转鼓直径和采用双面转鼓提高处理能力使处理单位体积物料的设备投资、能耗和维修费降低。理论研究方面,主要研究转鼓内流体流动状况和滤渣形成机理,研究小分离度和处理能力的计算方法。
为引导制装备行业内 GMP 的开展,行业相继制定了《制装备符合品生产质量管理规范的通则》、《制机械(设备)验证导则》等性标准。随着 GMP 的发生,产生了 URS(用户需求标准)、CIP(在位清洗)、SIP(在位)、TTW(穿墙隔离技术)、无尘对接传递系统、不见阳光的结构等许多新的设计方法和新的行业术语。GMP 对制设备的要求基本可归纳有以下方面:
(1)净化、清洗和方面:净化,对设备来讲包含两层意思,即设备自身不对生产环境形成污染及不对物安全构成威胁;清洗和,设备的在位清洗和在位技术(指系统或机构在原安装位置不作任何和改变条件下进行清洗或的功能)是有效控制交叉污染的方法,但需设备结构上与控制上的技术支持。
(2)材质、外观和安全设计方面:制造设备的材料不得对品性质、纯度、质量产生影响,应无、耐腐蚀且不与所接触物质发生化学反应,不产生吸附作用,不产生微粒;外观的简洁是达到完全清洗或清洁目的的前提条件;安全保护也包含了两层意思,一是从物安全讲,设备不得使物性质和质量发生改变;二是设备操作和运行的安全及保护性能。
(3)结构设计方面:设备中机械动力构件与物料等接触的情况很多,常常又是结构设计上很难处理的(如粉体混合、动轴密封等与物接触部分的不良结构较易形成污染)。此外,还涉及到简洁和光滑设计、润滑结构和润滑剂的选择、局部百级空气层流净化、设备使用中自身因素对环境和物的影响与威胁等方面,都是结构设计须十分注意的。
(4)在线检测、控制和验证方面:在线检测、控制是满足安全和连续化生产的条件,需要数显、分析、记录、程控、等技术的应用。验证是对制设备质量进行系统确认的有文件的活动,其包括设计确认、安装确认、运行确认和性能确认 4 个阶段,使用方对设备要经过以上验证,合格后方可投入使用,制装备制造方在研发阶段就必须注重产品设计要符合 GMP。
(5)相关公用工程方面:设备不是存在的,制设备所用介质(水、气、汽等)和设备发散因素对品生产的安全也有着不可忽略的影响,同样,也涉及到与制设备配套设施、设备的接口(工艺口、验证口、取样口、 检修口等)。
面对 GMP,希望制设备设计满足品安全生产“零缺陷”的要求,有些要求对于机械结构设计来说近于苛刻。诸如:(1)容器内零部件结构应无滞留物料的死角; (2)动轴的密封不得向物料一侧渗漏;(3)如何实现 CIP与 SIP;(4)减少工序暴露;(5)避免工艺上、传递上或设备操作上所产生的交叉污染;(6)实现连续化、无菌化“不见阳光”的密闭生产系统;(7)防止人为差错。从 GMP 对制设备的严格要求来讲,给了制装备结构与功能上很大的研发和改进的空间,形成了制装备“十一五”期间以技术创新和现代技术应用为主的竞争发展时期。
“喘振”
制冷离心式机组的离心机常发生“喘振”现象。
制冷离心压缩机原理是将大量的制冷剂通过高速运动将其积压到小的空间进行压缩,然后通过降温进行冷凝。
离心式冷水机组能量调节方式是靠调节高速转动的导片角度来调节压缩比
当供冷量下降的时候,导片做的功降低,压缩出去的气体压力和吸入压缩机的气体压力相近,导致气体回流产生机械的强迫震动。(也称“喘振”)喘振会造成机械部件的损坏。
离心机的发展离心机是将样品进行分离的仪器,广泛应用于生物、石油化工、农业、食品卫生等领域,它利用不同物质在离心力场中沉淀速度的差异,实现样品的分析分离。离心机自问世以来,历经低速、调整、**速的变迁,其进展主要体现在离心设备和离心技术两方面,二者相辅相成。从转速看,台式离心机基本属于低速、高速离心机的范畴,因此具有低速和高速离心机的技术特点,其结构主要由电机驱动系统、制冷系统、机械系统、转头和系统控制等几部分组成,与落地式离心机相比只不过是尺寸和容量小一点罢了。通用台式离心机的发展已经模糊了低速、高速、微量和大容量离心机的界线,众多的转头为科研人员提供相当广泛的应用范围,成为科研实验室机型,如美国的Sorvall的ST2l,德国Heraeus新机型 Biofuge Stratos等。