工业以太网视野之超速离心机管控系统设计

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1、工业以太网视野之超速离心机管控系统设计第1章绪论1.1离心机技术的发展早期的离心机主要应用在纺织和食品业，转速较低。20世纪之后随着离心技术在石油、医药、化工等行业发挥的作用越来越重要，离心机技术也得到快速发展。二十世纪20年代便出现了转速超过30000rpm的超速离心机，而50年代出现的电能离心机更是离心机历史发展里程碑式的进步。70年代到80年代，随着数字技术，变频调试技术以及电子计算机程控技术的迅速发展，离心机的转速及稳定性也飞快提升[2]。时至今日，离心机技术已经由过去的体积庞大、转速较低、已损坏、操作复杂发展成为了智能化、网络化、易操作、自诊断的新一代离心机。

2、现如今，美国、俄罗斯、日本等发达国家的离心机研究处于全球领先的地位。比较著名的有美国的Beckman（贝克曼）、Sorvall（索福）日本的Hitachi（日立）、Kokusan（科库森）等公司。美国贝克曼公司的OptimaMAX台式超速离心机最高转速能达到150000rpm，最大相对离心加速度达到目前世界最高的1019000g，并有生物安全柜操作，工作稳定，精度高。而日本的日立公司的离心机则在节能、效率、转子寿命以及环境的适应性上处于世界领先的位置，在市场上占有较大的份额。随着新技术的推动，离心机也在不断发展。目前国内外正在研究采用一种磁悬浮永磁轴承代替常规轴承的超高

3、速离心机。这种磁悬浮轴承的转子与定子之间完全没有接触，具有高速度、高精度、无磨损、能耗小、发热量小、环境适应性强、寿命长等优点，因此成为超高速离心机旋转支承发展的一个新的研究方向。在离心机高速运行中，转子的平衡是保证离心机正常运行的关键点。在这一方面国内外专家经过长时间的研究，提出了很多有效地平衡转子的方法，主要有离心平衡方法和在线自动平衡方法。M.S.Darlo等人研究设计了电磁轴承的控制策略，成为研究设计刚性转子进行静平衡和动平衡的有效方法。国外研究人员不断采用有限元模拟法、反模态分析法等分析设计离心机的最佳设计方案，研制新型复合材料的转子提高分离机械的性能，并推动

4、离心机技术逐渐朝着组合机和专业机方向发展[3]。英国研制出合成树脂构成的连续纤维复合转子材料，提高转子的抗腐蚀性和耐磨性。Sharpies公司研制了一种沉降过滤复合螺旋离心机，集分离过滤于一体。我国有关部门一向很重视离心机的发展，离心机曾经是国家科委统管的23项大型科学仪器之一，更是两次纳入国家科技攻关项目[4]。上世纪80代初，我国在中国机器仪表发展规划中，把离心机列为重点研发项目，并由湖南仪器仪表总厂重点开发高速离心机，由浙江大学重点研究转子及应力分布[5]。经过这些年的发展，我国的离心机研究已经有了很大的进步。上海飞鸽、湖南湘仪、湖南平凡、北京安必答等公司都在努力

5、研发国产离心机。其中湘仪离心机仪器有限公司引进了贝克曼公司的大容量冷冻离心机，并在此基础上实现自主创新，研制出了L720R-3超大容量冷冻离心机，一次分离的试样容量可达到贝克曼公司生产的大容量离心机的4倍，其技术水平已经达到同类机型的国际较为先进的水平。国内的研究人员同时也在不断研究发展离心机技术。清华大学研究了气体离心机供料射流的DSMC模拟[6]。哈尔滨工业大学提出了一种惯性导航平台辨识的离心机方法[7]。但是从整体而言，我国在离心机的研制上与发达国家相比还有很大的差距。主要体现在规格品种少、技术参数相对较低、可靠性、稳定性、新材料的应用以及理论研究等方面与国际先进

6、水平还有一定的差距。近几年来，随着国内外离心机发展迅速，朝着高转速，高精度，自我检测，网络化，远程监控的方向发展。与此同时，在核原料浓缩、原油提纯、制药工业等大型化工生产，则需要大量离心机共同运作。在铀浓缩技术的发展中，离心分离技术具有能耗低、规模小、生产灵活等优点，成为浓缩技术的一个重要发展方向,并有逐步取代气体扩散技术的趋势。如07年伊朗在纳坦兹铀浓缩基地安装了6000台离心机用于浓缩铀(到09年已经增长为9000台)，法国、日本、美国都建设了自己的离心机厂用以生产浓缩铀，而中核陕西铀浓缩有限公司也开始使用离心机生产浓缩铀，从而成为了中国第一家使用离心法生产浓缩铀的

7、公司。因此建立一个离心机联机群控的系统，有利于提高离心机的生产效率，降低运行成本，增加产品的竞争力。第2章超速离心机群控系统总体设计近年来，随着离心机和离心技术的不断发展，在石油分离，血液分析，浓缩铀等生产中，出现了多台离心机共同工作的情况。而目前国内的离心生产主要是单台运行状态，完全靠人工现场监控，每个人只能负责少数几台离心机的运行。随着石油、化工及医药等发展，企业对离心机生产的需求增加，大量离心机共同运行将成为离心机发展的一种重要需求。而要而在各离心机之间实现生产任务的平衡、调度、运行状态参数的实时监控、数据的统一保存分析和远程数据监