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1    國(guó)內(nèi)目前實(shí)驗(yàn)型真空冷凍干給料機(jī)燥機(jī)的概況

　　改革機(jī)械振動(dòng)臺(tái)開放以來(lái)，真空冷凍干燥機(jī)（以下簡(jiǎn)稱凍干機(jī)）在我國(guó)已得到長(zhǎng)足的發(fā)展。國(guó)內(nèi)所需凍干機(jī)大致經(jīng)歷了3個(gè)階段：20世紀(jì)80年代前基本依靠進(jìn)口，20世紀(jì)90年代則是部分進(jìn)口部分國(guó)產(chǎn)，20世紀(jì)末、21世紀(jì)初國(guó)內(nèi)生產(chǎn)替代進(jìn)口并開始出口。

    目前，國(guó)內(nèi)凍螺旋傳輸機(jī)干機(jī)生產(chǎn)商所生產(chǎn)的凍干機(jī)已經(jīng)批量出口至俄羅斯、越南、阿根廷等國(guó)，少量出口至日本等發(fā)達(dá)國(guó)家。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的凍干機(jī)在性能、質(zhì)量水平上和歐美生產(chǎn)的凍干機(jī)已相差不遠(yuǎn)，因其相對(duì)低廉的價(jià)格，所以有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

　　近幾年，國(guó)產(chǎn)的凍干機(jī)所需的關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)部件都是國(guó)際采購(gòu)的。例如，制冷壓縮機(jī)一般采用德國(guó)、意大利的品微型電振給料機(jī)牌；真空泵一般采用英國(guó)、日本的品牌；控制系統(tǒng)一般采用日本或德國(guó)等國(guó)的品牌。凍干機(jī)所需的干燥箱捕水器等部件均是采用國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品。這樣，就使得凍干機(jī)既有高可靠性和高性能，又使得凍干機(jī)有較好的性價(jià)比，從而具備了良好的競(jìng)爭(zhēng)力。

　　上述凍干機(jī)，從擱板有效面積1～50 m2已基本形成系列，重型錘式破碎機(jī)其關(guān)鍵部件均能通過(guò)國(guó)際采購(gòu)方式從國(guó)內(nèi)外購(gòu)買。習(xí)慣上，我們將1～ 10 m2的凍干機(jī)稱之為中型（生產(chǎn)型）凍干機(jī)；10～50 m2凍干機(jī)稱之為大型（生產(chǎn)型）凍干機(jī)。而1 m2以下（如0.4 m2或0.6 m2）凍干機(jī)稱之為實(shí)驗(yàn)型凍干機(jī)。

　　上述采購(gòu)和生產(chǎn)情況對(duì)實(shí)驗(yàn)型凍干機(jī)不適用。因?yàn)樽畲蟮碾y點(diǎn)是，通過(guò)國(guó)際采購(gòu)得到的性能良好的雙級(jí)低溫型制冷壓縮機(jī)（凍干機(jī)需此類壓縮機(jī)）最小功率為5匹（從5匹到35匹）。5匹制冷壓縮機(jī)所適應(yīng)的ZS直線振動(dòng)篩最小凍干機(jī)為1 m2凍干機(jī)。如果此種機(jī)組應(yīng)用到1 m2以下的凍干機(jī)上，冷量太大，除了耗能太大之外，還會(huì)帶來(lái)一系列的故障。所以，生產(chǎn)1 m2以下實(shí)驗(yàn)型凍干機(jī)存在購(gòu)買不到相應(yīng)機(jī)組的問題。至2005年止，國(guó)內(nèi)冷凍干燥機(jī)生產(chǎn)廠家很少生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)型凍干機(jī)。如少量生產(chǎn)的一般也采用國(guó)產(chǎn)制冷機(jī)組，存在匹配不良、性能穩(wěn)定性較差等問題。

板式輸送機(jī)2    新一代實(shí)驗(yàn)型真空冷凍干燥機(jī)的介紹

　　鑒于ZG系列慣性振動(dòng)器以上情況，上海遠(yuǎn)東制藥機(jī)械總廠在2006年成功開發(fā)了新一代實(shí)驗(yàn)型凍干機(jī)，以改變上述情況，滿足用戶需要。

YK型圓形振動(dòng)篩　　在實(shí)驗(yàn)型凍干機(jī)6大系統(tǒng)中，機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)、真空系統(tǒng)與生產(chǎn)型凍干機(jī)基本相同，區(qū)別僅在于大小而已。其它兩個(gè)系統(tǒng)則需作較大改進(jìn)。

2.1  粉體輸送設(shè)備  制冷系統(tǒng)

　　制冷系統(tǒng)采用復(fù)疊式制冷系統(tǒng)，制冷工質(zhì)是R22/R23。制冷壓縮機(jī)采用2臺(tái)進(jìn)口單級(jí)壓縮機(jī)，組成復(fù)疊制冷河卵石制砂設(shè)備方式。其系統(tǒng)如圖1所示。

2.2    控制系巖石破碎機(jī)統(tǒng)

　　控制系統(tǒng)采用目前國(guó)內(nèi)較先進(jìn)的嵌入式控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)放棄了以觸摸屏控制為主、PC機(jī)為輔的單機(jī)控制模式，而采用先進(jìn)的嵌入式系統(tǒng)控制屏加上位機(jī)（PC機(jī)）進(jìn)行權(quán)限控制，并可通過(guò)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)進(jìn)行螺旋送料機(jī)監(jiān)控及設(shè)備的維護(hù)升級(jí)，其組成如下：

　　系統(tǒng)的控制系統(tǒng)由嵌入式系統(tǒng)控制器、可編程序控制器、溫度調(diào)節(jié)模塊、本地PC計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)程PC計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、外圍繼電器、傳感器等設(shè)備組成。示意如圖2所座式圓盤給料機(jī)示。

3    開發(fā)定量給料機(jī)的關(guān)鍵點(diǎn)

　　如上所述，此類凍干機(jī)開發(fā)有2個(gè)難點(diǎn)。

3.1    低溫制冷劑的選擇

　　由于采購(gòu)不到適應(yīng)0.4～0.6 m2使用的高性能、高可靠性雙級(jí)低溫制冷壓縮機(jī)。經(jīng)反復(fù)研究，遠(yuǎn)東凍干機(jī)采用了復(fù)疊式低溫制冷系統(tǒng)。復(fù)疊制冷系統(tǒng)高溫級(jí)一般采用R22制冷劑，低溫級(jí)過(guò)去一般采用R13制冷劑，此制冷劑對(duì)大氣層臭氧層有破壞作用，屬CFC類（淘汰類）制冷劑。

　　因此，采用合適的替代工質(zhì)成為實(shí)驗(yàn)型凍干機(jī)開發(fā)的關(guān)鍵問題。我們采用了新型的低溫制冷劑R23。R23為環(huán)保型制冷劑，其性能接近R13，可替代R13，其參數(shù)如下：氟利昂23（CHF3），摩爾分子量為70 kg/kmol，標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為-82.1 ℃，臨界溫度為25.6℃。

    R13與R23的參數(shù)相對(duì)比見表1。R13作為CFC類物質(zhì)，在已被國(guó)際公約禁止使用的情況下，R23作為R13的替代劑。其臭氧層破壞因子ODP為0.00039，接近零。R23屬于低溫制冷劑，可用于復(fù)疊制冷低溫級(jí)。
 

工質(zhì)種類

R13 MPa

R23 MPa

蒸發(fā)溫度-80℃

冷凝溫度-30℃

0.109

0.846

0.114

1.13

臨界溫度

28.8℃

25.6℃

ODP值

1

0

3.2    嵌入式控制系統(tǒng)的選擇與建立

　　此次，遠(yuǎn)東實(shí)驗(yàn)型凍干機(jī)在原有的基礎(chǔ)上對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行了突破性的開發(fā)，放棄了以觸摸屏控制為主，PC機(jī)為輔的單機(jī)控制模式。而采用先進(jìn)的嵌入式系統(tǒng)控制屏加上位機(jī)（PC機(jī)）進(jìn)行權(quán)限控制，可通過(guò)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)控及設(shè)備的維護(hù)升級(jí)。

     結(jié)合PLC組成穩(wěn)定可靠的DCS（集散控制）系統(tǒng)，該系統(tǒng)擁有穩(wěn)定可靠的工作性能、強(qiáng)大的擴(kuò)展功能、友善的用戶界面等特點(diǎn)。另外還有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

　?。?）技術(shù)優(yōu)勢(shì)。系統(tǒng)真正達(dá)到了雙核心，使系統(tǒng)具有較大的功能擴(kuò)展空間；

　?。?）人性化的上位系統(tǒng)。用戶和制造商可以實(shí)現(xiàn)無(wú)障礙交流。制造商可以監(jiān)控用戶所有參數(shù)、工藝曲線、歷史事件等，為解決問題帶來(lái)極大的方便。并具有系統(tǒng)升級(jí)優(yōu)勢(shì)；

　　（3）獨(dú)立的溫度控制回路和極高的穩(wěn)定性。控制精度達(dá)0.1%，擾動(dòng)響應(yīng)好，采用美國(guó)紅獅溫度控制器，不占用PLC的CPU，很大程度上提高了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；

　?。?）特殊的專業(yè)功能，極大提高了凍干制品的成功率。新的系統(tǒng)可較精確計(jì)算出產(chǎn)品共晶點(diǎn)溫度，可確保用戶制品成功率；

　?。?）保存歷史資料，便于維護(hù)和維修。

4    結(jié)語(yǔ)

　　上海遠(yuǎn)東制藥機(jī)械總廠在實(shí)驗(yàn)型凍干機(jī)的開發(fā)上取得了良好的效果，與原國(guó)產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)型凍干機(jī)相比，它不僅有上述兩大改進(jìn)，而且性能更穩(wěn)定，更先進(jìn)，從而獲得了國(guó)內(nèi)外用戶的肯定?，F(xiàn)上海遠(yuǎn)東制藥機(jī)械總廠實(shí)驗(yàn)型真空冷凍干燥機(jī)已替代進(jìn)口并開始批量出口，目前已出口至俄羅斯，越南，阿根廷，日本，美國(guó)。<史偉勤  樓  唯  張金妹  譚界凝>

[參考文獻(xiàn)]
[1]  史偉勤主編.冷凍干燥技術(shù).中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社