高速冷卻離心機的使用和維護 

日立離心機CR21G型 

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  摘要：本文從高速冷卻離心機的工作原理出發，詳細介紹了日立離心機CR21G型離心機的主要維護措施，包括由操作人員進行的日常維護，和由工程技術人員進行的幾項特殊的維護。  

  關鍵詞：高速 冷卻 離心機 維護  

    1 日立離心機CR21G簡介  

    日立離心機CR21G離心機集真空，高速和冷卻于一身，可以用于大量的細胞、亞細胞器、細菌及病毒的快速分離，是常見的實驗室設備。  

    通常將轉速在5000—30000RPM(轉/分鐘)范圍內的離心機稱為高速離心機，J2—21離心機的轉速范圍是100—2100RPM，因此屬于高速離心機的范圍。理論上一般認為，只有轉速高于30000RPM的超高速離心機，轉子與空氣的摩擦生熱才會造成嚴重影響，才需要設置離心室真空系統。J2—21的轉速只有21000RPM，但為了減少這種摩擦生熱，仍然采用具有一定的真空度的離心室，另一方面，由于該機也需要工作在低速狀態，而空氣阻力是低速離心機防止過速的主要保護措施，因此該機只取半個大氣壓的真空度。離心室溫度的高低對微粒的沉降速度影響很大，許多生物樣品都要求在較低的溫度下離心分離。離心機所處的環境溫度過高，轉頭在運轉過程中產生的摩擦生熱也會使轉頭的溫度升高，這些不利因素都會影響到樣品的分離，因此J2—21設置了的制冷系統，來降低離心室和轉頭的工作溫度，低溫度可達-30℃(此時轉頭的運轉速度也應相應降低)。  

    2 日立CR21G離心機的主要安全措施  

    2.1 日立CR21G電源自動關閉  

    當離心機的內部電路發生短路故障，或者是由于某種原因導致電源過載和功耗過大，電源開關將自動跳開，把整機電源切斷。此時需要人為合上開關才能接通電源。如果連續兩次出現自動關機，則提示機內已發生電氣故障，需要排除后才能通電試機。  

    2.2 轉頭運轉的平衡探測  

    離心機內有一個轉頭平衡控測器，當轉頭安裝不正確，或者離心標本放置不平衡，或者離心機本身放置不水平時，轉頭運轉時就會由于不平衡而發生振動。如果不平衡量超過它的容*，就會觸發保護系統，斷開電機供電，使轉頭在沒有制動力的情況下減速。此時控制面板上的報警指示燈IMBAL亮。應排除導致轉頭運轉不平衡的因素后再重新啟動。  

    日立CR21G離心機在啟動的加速過程中，當轉速逐步提高，在越過轉頭的臨界速度(約600—800RPM)時，會發生輕微的振動，這是正常現象。這是由于轉頭由靜止開始逐步加速，后切換到圍繞它的質量中心轉動的運動方式時產生的正常振動。  

    2.3 轉頭轉速異常保護  

    對低速轉頭的運轉采用空氣阻力(Windage)作用來防止轉頭過速，對高速轉頭則機內設有專門的保護電路，當轉頭的速度突然異常升高時，保護系統將切斷電機供電。使用時如果要在運轉過程中調高速度，則調節SPEED旋鈕時要緩慢調節，否則速度的陡增將會導致過速保護系統起控。  

    2.4 日立CR21G離心室的門鎖  

    只有在開機狀態和轉頭處于靜止狀態時，才能正常開關離心室的門；只有在離心室的門關好的時候，轉頭才能啟動運轉。這就防止了誤操作，對操作者和機器本身的安全都十分重要。  

    有兩種特殊的情況，需要在離心機無法繼續運轉時，及時打開離心室的門取出樣品。一種是在運轉過程中突然出現電源故障，一時無法恢復；另一種是在運轉過程中，傳動帶突然斷裂，不能及時換上備件。電源失效時離心室的門無法打開，不裝傳動帶時門也不能打開。此時可以采用手工的方法打開離心室的門，首先切斷電源，確信轉頭已經*停轉(在沒有制動力的情況下，轉頭需要20min以上才能*停轉)，用一根長度大于40mm有一定硬度的細棒，插入門把手下方的小孔內，直插到底后再壓進去5mm左右，同時拉開門栓，即可打開門。剛投入使用的新機器，也往往需要用這種方法打開離心室的門，取出放在里面的東西。  

    2.5 日立CR21G轉頭超溫保護  

    離心機在離心室的底上有一個熱敏電阻作為溫度傳感器。保護系統的起控溫度是由旋鈕OVERTEMP．

來設定。當離心室的溫度超過OVERTEMP的設定溫度時，或者超過45℃時，系統將切斷電機電源，同時面板上的OVERTEMP報警指示燈亮。因為離心機只能在38℃以下的環境中使用，因此如果在高速運轉狀態，離心室的溫度高于38℃許多，則提示不但離心機的制冷系統工作不正常，而且真空系統也不正常，因為離心室的真空度下降，將導致轉頭在高速運轉時發生嚴重的摩擦生熱。  

    3 日立CR21G離心機的使用注意事項  

    3.1 日立CR21G離心機的水平調整  

    在離心機投入使用前，或者移動過位置后，必須進行離心機的水平調整，否則會引起轉頭運轉嚴重不平衡。具體方法是正確安裝好一個轉頭，將水平儀平放在轉頭上，反復調整離心機前面的兩個可調螺釘，直到*水平。  

    3.2 日立CR21G正確使用轉頭  

    (1)正確安裝和拆卸轉頭，拆下的轉頭要妥善保養，及時擦拭和涂油；(2)正確選用轉頭，不能在高速運轉時使用低速轉頭，否則將可能導致轉頭損壞，發生事故；(3)當轉頭有嚴重腐蝕時應停止使用；(4)由于轉頭的長期運轉會引起材料的疲勞損傷，因此有必要作好使用時間記錄，當轉頭的使用時間達到規定的期限后，即使肉眼觀察沒有發現問題也應停止使用，避免發生事故。  

    3.3 日立CR21G轉頭的溫度設定  

     J2—21離心機有三個溫度值，一是由操作者用SET旋鈕設定的需要的工作溫度SETTEMP，二是由操作者用OVERTEMP旋鈕設定的轉頭超溫保護系統的起控溫度OVERTEMP，三是轉頭運轉時的實際溫度ACTUAL TEMP。要使電機正常運轉，必須滿足以下關系：  

    ACTUAL TEMP當轉頭不運轉時，轉頭的實際溫度將比用SET旋鈕設定的溫度值稍低一些，當轉頭啟動運轉后就會迅速上升到設定值，并且在運轉過程中轉頭的實際溫度還會圍繞著設定溫度作輕微的擺動，但由于轉頭的體積大質量大，可以將樣品的溫度保持在一個恒定值上。由于離心機要使用幾種不同的轉頭，每一種轉頭由于材料和形狀上的差別，其溫度特性也不會相同，因此使用不同的轉頭時，設定的轉頭工作溫度和實際溫度之間會有一些差別，要精確控制溫度，就需要正確設定溫度補償值(由操作者用COMP旋鈕設定)，具體數值可參考Beckman的推薦表，或者自己逐步摸索。  

     當環境溫度較高，而需要設定的工作溫度低于0 ℃時，為了得到較低的工作溫度，需要將轉速降低。  

    4 由操作者完成的日常維護工作  

    4.1 日立CR21G清潔制冷系統的冷凝器  

    同其它的制冷設備一樣，制冷系統的冷凝器(在機器背面)必須定期清潔。同時離心機安裝時應離開后面的墻一定距離，以得到良好的散熱。  

    4.2 清潔離心室保持良好的真空度和溫度  

    經常清除離心室內的水珠和其它污物，保持密封圈的清潔，不碰傷密封圈，不劃傷轉軸表面。J2—21的離心室是不銹鋼制成的，真空密封圈是用硅橡膠制成的，可以使用一般的清潔液進行清潔，使用70%的乙醇進行消毒。  

    4.3 清潔離心機的外表面保持整機的整潔  

    J2—21離心機的示值表的示窗是用聚苯乙烯制成，離心機的上蓋是用氨基甲酸乙酯漆成，其余部分則用乙烯樹脂漆成。離心機的外表面均可用中性的無磨損的清潔液進行清潔，還可以用70%的乙醇來消毒，但不能用來擦示值表的示窗和離心室門上的觀察孔(用聚碳酸酯制成)。  

    4.4 日立CR21G清潔離心機散熱系統的空氣過濾器  

    離心機的背面有一個散熱裝置，如果空氣過濾器上沉積著灰塵，碎紙片及其它臟物時，散熱效果將被嚴重削弱，致冷系統的效果也將被嚴重削弱。  

    5 由工程技術人員完成的幾項特殊維護  

    5.1 日立CR21G離心機真空系統的維護  

    在正常情況下，離心機的真空表的指針應指示在綠色標示的范圍內。當離心室的門關上，定時器設定好后一分鐘之內，真空表應該能夠達到正常的工作真空度值，而且穩定。如果離心室的真空度不足，應該首先檢查離心室的密封圈的表面是否有臟物，其次，檢查機內的真空泵的過濾瓶是否旋緊。  

    5.2 傳動帶的更換  

    如果離心機在運轉完成后離心室的門不能打開，或者在運轉過程中突然出現電機異常加速的不正常現象，則可能是離心機的傳動帶斷掉了。如果定期檢查，則可能在傳動帶磨損到一定程度時就將其更換。  

    更換傳動帶時應注意將傳動帶準確地裝入V型槽內，傳動帶的有齒形紋的一面朝外。傳動帶是靠馬達的鎖緊彈簧拉緊，更換時只需將馬達適當朝里按，就可將彈簧拉伸，從而將傳動帶松開取掉。把新帶裝好后放手時應逐漸放開，避免發生振動。裝好后應順時針轉動幾圈，看傳動帶是否發生扭結。  

    5.3 馬達電刷的更換  

    由于離心機使用的是高轉矩的直流電機，電刷磨損嚴重后容易造成環火，很容易將換電器燒壞，因此當離心機控制面板上的報警指示燈BRUSH亮后，就要及時更換電刷。當指示燈亮后，離心機還能正常運轉8小時，因此如果燈亮時正處于運轉之中，則可等運轉結束后再更換。  

    更換電刷時要成對更換，即將有線電刷和無限電刷一起換掉。使用Beckman的零件。換上新電刷后應試運轉一段時間，以促使電刷和換向器之間咬合良好，一般應以15000RPM的速度運轉8h，至少要30min以上。  

    5.4 運轉速度的校正  

    (1)轉速表的校正  

    轉速表(ROTOR SPEED)機械零位的校正：打開電源，調整轉速表下方孔內黑色的螺釘，使表針恰好指到零位。調整時輕輕敲打表蓋，使指針自如回位。  

    轉速表的精度校正：將速度控制電路板上的RUN-CAL開關扳到CAL位，處于校正狀態。此時轉速表是與從電源過來的50Hz信號接在一起的，校正電路把50Hz的交流信號轉變成每秒100個脈沖的脈沖信號，以代替電機的轉速信號送到轉速表。對應每一個脈沖，表示離心機轉動一圈，每秒100個脈沖就表示轉速為100r/s(RPS)，由于電機的轉速與轉頭的轉速之間的比值是211，因此在校準狀態下，轉速表的指示值應為：100×211RPS=210RPS=12600RPM  

    如果轉速表的指示值不是12600RPM，可在表下方輕輕敲打面板，如果仍然不準確，則應調整電路板上的標記為TACH的電位器R103，順時針調為升高，反時針調為降低。  

    (2)速度控制校正  

    將電路板上的RUN-CAL開關扳回到RUN位，分別選擇1000RPM和20000RPM兩個速度值進行速度校正。校正值取1000RPM和20000RPM兩種速度值，是Beckman的推薦。  

    低速校正：  

    將SPEED旋鈕設定在1000RPM，將TIME旋鈕設定在HOLD位，不裝轉頭關上離心室的門，啟動運轉，運轉穩定后，轉速表的指示值應在1000±200RPM的范圍內，如果不符合，則調整電路板上標記為LOSP的電位器R102。  

    高速校正：  

    將SPEED旋鈕設定在15000RPM，等速度穩定后，再緩慢地將SPEED旋鈕調到20000RPM(注意：調整要緩慢，過快地調高速度將導致超速保護系統起控，將運轉停止)，等速度穩定后，看轉速表的指示是否在20000 ±200RPM的范圍以內。如果不符合，則調整電路板上標記為HISP的電位器R101。  

    重復調整：  

    重復上述兩步的調整工作，直到在低速的1000RPM和高速的20000RPM時，轉速表的讀數誤差都在±200RPM的范圍內。  

    6 做好離心機日常維護工作的重要意義  

    J2—21離心機的性能是*的，只要正確操作和做好日常維護工作，故障率是比較低的，使用壽命是比較長的。根據許多人的經驗，離心機的正確操作和認真保養是降低故障率，延長使用壽命的重要保證。