要:离心机是利用离心力, 分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械。计量工作中需要对检验检疫、食品、医药、生化等行业使用的低速离心机进行校准。常规方法有利用加速度计和利用频率计, 文章讨论以湖南湘仪离心机仪器有限公司生产的低速离心机为列，样品容量不平衡容忍度” 进行校准的方法, 进行了原理分析, 但高灵敏度测振仪及相关软件的选型未讨论。
关键词:湘仪离心机;校准方法;样品容量不平衡容忍度
离心机是利用离心力, 分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械。离心机大量应用于化工、石油、食品、制药、选矿、煤炭、水处理和船舶等部门。
按照离心机的高转速分类, 高转速低于10000r/min的离心机, 称为低速离心机;高转速在10000r/min 及以上至低于30000r/min 之间的离心机, 称为高速离心机;高转速在30000r/min 以上, 称为超速离心机。在日常的计量工作中, 检验检疫、食品、医药、生化等行业常常要求对其使用的离心机进行校准。根据实际情况, 这些行业使用的般是高转速低于10 000r/min 的低速离心机。
在以往的工作中, 由于技术手段有限, 往往采取使用电子计数式转速表对其进行校准。具体做法是:在转子上粘贴反光标, 启动离心机, 使用电子计数式转速表对其进行测速, 将离心机设定转速值与电子计数式转速表示值进行比较。其中的问题是:先, 转速表的测量范围是(0 -99999)r/min , 在实际操作中, 离心机转速较高时, 由于手持转速表的不稳定, 常常会有误信号, 导致测量结果不准确, 离心机转速越高, 这种可能性就越大。其次, 安全问题。在测量中, 由于转速表必须十分接近反光标, 也就是接近高速旋转的转子, 如果转速表脱手和转子相碰, 瞬间就会碎成片高速飞出, 伤害测试者。或者高速旋转的转子意外飞出, 也会伤害测试者。现在绝大部分离心机出于安全设计, 都会要求使用者在使用时盖好离心机盖, 否则离心机便不能动作。上述方法必须打开离心机盖, 违反安全操作规定, 有安全隐患, 所以, 要用其他方法对低速离心机进行转速校准。
现在比较通用的有两种方法:
(1)利用加速度计。将经过校准的加速度计固定在离心机的转盘(或旋臂)上, 使加速度计的敏感轴与转盘(或旋臂)的径向重合, 调整离心机以不同的转速工作, 可以得到不同的向心加速度。对于长臂(R 值大)离心机,则测量R 的相对误差不大, 但对小转盘(R 值小)离心机, 测量R 的相对误差就很显著。这样, 就会造成确定向心加速度相对误差增大。这种方法在离心机的旋臂上增加了质量, 造成了的旋臂的不平衡, 会造成离心机的振动, 转速过高的情况下会造成离心机损坏。为避免这种情况, 可以对称的安装两只加速度计。
(2)利用频率计。将特制的探头放入离心机试样腔内, 通过软线连接, 将信号传回二次仪表, 进行测量。这种方法准确度高, 也非常安全。
这里讨论种方法, 笔者认为具有较强的可操作性。且校准过程中, 离心机试样腔内无探头和连接线, 更加安全。可以作为以上两种方法的补充。这种方法利用高灵敏度测振仪及相关软件。离心机有项技术指标为“样品容量不平衡容忍度” 。例如, 贝克曼的Avanti J26XPI 高效离心机, 其样品容量不平衡容忍度为2.5 %。可以人为的破坏旋臂的平衡, 在旋臂的端加入适当配重, 但不大于样品容量不平衡容忍度。离心机转速较高时, 甚至
不用配重, 自身的不平衡就可以被利用。离心机在这种状态开始工作, 会产生周期性的振动, 而这种振动的周期和离心机的旋转周期相同。用高灵敏度测振仪及相关软件在离心机的工作环境进行测量, 若灵敏度足够高, 便可以捕捉到这种周期振动, 也就测量了离心机的转速。若电机和转子之间有变速器, 则获得两个周期信号, 较大的应该是离心机的旋转周期。若电机和转子之间有变速器, 则获得个周期信号。
总结:讨论了种新的离心机的校准方法。进行了原理分析,但高灵敏度测振仪及相关软件的选型未讨论, 实际实验数据也无法获得。这种校准方法还需要实际验证。
