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高速冷却离心机的使用和维护
日立离心机CR21G型
日立离心机统一售后热线：4 0 0 8 - 5 2 5 - 9 9 0
摘要：本文从高速冷却离心机的工作原理出发，详细介绍了日立离心机CR21G型离心机的主要维护措施，包括由操作人员进行的日常维护，和由工程技术人员进行的几项特殊的维护。
关键词：高速 冷却 离心机 维护
1 日立离心机CR21G简介
日立离心机CR21G离心机集真空，高速和冷却于一身，可以用于大量的细胞、亚细胞器、细菌及病毒的快速分离，是常见的实验室设备。
通常将转速在5000—30000RPM(转/分钟)范围内的离心机称为高速离心机，J2—21离心机的转速范围是100—2100RPM，因此属于高速离心机的范围。理论上一般认为，只有转速高于30000RPM的超高速离心机，转子与空气的摩擦生热才会造成严重影响，才需要设置离心室真空系统。J2—21的最高转速只有21000RPM，但为了减少这种摩擦生热，仍然采用具有一定的真空度的离心室，另一方面，由于该机也需要工作在低速状态，而空气阻力是低速离心机防止过速的主要保护措施，因此该机只取半个大气压的真空度。离心室温度的高低对微粒的沉降速度影响很大，许多生物样品都要求在较低的温度下离心分离。离心机所处的环境温度过高，转头在运转过程中产生的摩擦生热也会使转头的温度升高，这些不利因素都会影响到样品的分离，因此J2—21设置了专用的制冷系统，来降低离心室和转头的工作温度，最低温度可达-30℃(此时转头的运转速度也应相应降低)。
2 日立CR21G离心机的主要安全措施
2.1 日立CR21G电源自动关闭
当离心机的内部电路发生短路故障，或者是由于某种原因导致电源过载和功耗过大，电源开关将自动跳开，把整机电源切断。此时需要人为合上开关才能接通电源。如果连续两次出现自动关机，则提示机内已发生电气故障，需要排除后才能通电试机。
2.2 转头运转的平衡探测
离心机内有一个转头平衡控测器，当转头安装不正确，或者离心标本放置不平衡，或者离心机本身放置不水平时，转头运转时就会由于不平衡而发生振动。如果不平衡量超过它的容限时，就会触发保护系统，断开电机供电，使转头在没有制动力的情况下减速。此时控制面板上的报警指示灯IMBAL亮。应排除导致转头运转不平衡的因素后再重新启动。
日立CR21G离心机在启动的加速过程中，当转速逐步提高，在越过转头的临界速度(约600—800RPM)时，会发生轻微的振动，这是正常现象。这是由于转头由静止开始逐步加速，最后切换到围绕它的质量中心转动的运动方式时产生的正常振动。
2.3 转头转速异常保护
对低速转头的运转采用空气阻力(Windage)作用来防止转头过速，对高速转头则机内设有专门的保护电路，当转头的速度突然异常升高时，保护系统将切断电机供电。使用时如果要在运转过程中调高速度，则调节SPEED旋钮时要缓慢调节，否则速度的陡增将会导致过速保护系统起控。
2.4 日立CR21G离心室的门锁
只有在开机状态和转头处于静止状态时，才能正常开关离心室的门；只有在离心室的门关好的时候，转头才能启动运转。这就防止了误操作，对操作者和机器本身的安全都十分重要。
有两种特殊的情况，需要在离心机无法继续运转时，及时打开离心室的门取出样品。一种是在运转过程中突然出现电源故障，一时无法恢复；另一种是在运转过程中，传动带突然断裂，不能及时换上备件。电源失效时离心室的门无法打开，不装传动带时门也不能打开。此时可以采用手工的方法打开离心室的门，首先切断电源，确信转头已经完全停转(在没有制动力的情况下，转头需要20min以上才能完全停转)，用一根长度大于40mm有一定硬度的细棒，插入门把手下方的小孔内，直插到底后再压进去5mm左右，同时拉开门栓，即可打开门。刚投入使用的新机器，也往往需要用这种方法打开离心室的门，取出放在里面的东西。
2.5 日立CR21G转头超温保护
离心机在离心室的底上有一个热敏电阻作为温度传感器。保护系统的起控温度是由旋钮OVERTEMP．
来设定。当离心室的温度超过OVERTEMP的设定温度时，或者超过45℃时，系统将切断电机电源，同时面板上的OVERTEMP报警指示灯亮。因为离心机只能在38℃以下的环境中使用，因此如果在高速运转状态，离心室的温度高于38℃许多，则提示不但离心机的制冷系统工作不正常，而且真空系统也不正常，因为离心室的真空度下降，将导致转头在高速运转时发生严重的摩擦生热。
3 日立CR21G离心机的使用注意事项
3.1 日立CR21G离心机的水平调整
在离心机投入使用前，或者移动过位置后，必须进行离心机的水平调整，否则会引起转头运转严重不平衡。具体方法是正确安装好一个转头，将水平仪平放在转头上，反复调整离心机前面的两个可调螺钉，直到完全水平。
3.2 日立CR21G正确使用转头
(1)正确安装和拆卸转头，拆下的转头要妥善保养，及时擦拭和涂油；(2)正确选用转头，不能在高速运转时使用低速转头，否则将可能导致转头损坏，发生事故；(3)当转头有严重腐蚀时应停止使用；(4)由于转头的长期运转会引起材料的疲劳损伤，因此有必要作好使用时间记录，当转头的使用时间达到规定的期限后，即使肉眼观察没有发现问题也应停止使用，避免发生事故。
3.3 日立CR21G转头的温度设定
J2—21离心机有三个温度值，一是由操作者用SET旋钮设定的需要的工作温度SETTEMP，二是由操作者用OVERTEMP旋钮设定的转头超温保护系统的起控温度OVERTEMP，三是转头运转时的实际温度ACTUAL TEMP。要使电机正常运转，必须满足以下关系：
ACTUAL TEMP当转头不运转时，转头的实际温度将比用SET旋钮设定的温度值稍低一些，当转头启动运转后就会迅速上升到设定值，并且在运转过程中转头的实际温度还会围绕着设定温度作轻微的摆动，但由于转头的体积大质量大，可以将样品的温度保持在一个恒定值上。由于离心机要使用几种不同的转头，每一种转头由于材料和形状上的差别，其温度特性也不会相同，因此使用不同的转头时，设定的转头工作温度和实际温度之间会有一些差别，要精确控制温度，就需要正确设定温度补偿值(由操作者用COMP旋钮设定)，具体数值可参考Beckman的推荐表，或者自己逐步摸索。
当环境温度较高，而需要设定的工作温度低于0 ℃时，为了得到较低的工作温度，需要将转速降低。
4 由操作者完成的日常维护工作
4.1 日立CR21G清洁制冷系统的冷凝器
同其它的制冷设备一样，制冷系统的冷凝器(在机器背面)必须定期清洁。同时离心机安装时应离开后面的墙一定距离，以得到良好的散热。
4.2 清洁离心室保持良好的真空度和温度
经常清除离心室内的水珠和其它污物，保持密封圈的清洁，不碰伤密封圈，不划伤转轴表面。J2—21的离心室是不锈钢制成的，真空密封圈是用硅橡胶制成的，可以使用一般的清洁液进行清洁，使用70%的乙醇进行消毒。
4.3 清洁离心机的外表面保持整机的整洁
J2—21离心机的示值表的示窗是用聚苯乙烯制成，离心机的上盖是用氨基甲酸乙酯漆成，其余部分则用乙烯树脂漆成。离心机的外表面均可用中性的无磨损的清洁液进行清洁，还可以用70%的乙醇来消毒，但不能用来擦示值表的示窗和离心室门上的观察孔(用聚碳酸酯制成)。
4.4 日立CR21G清洁离心机散热系统的空气过滤器
离心机的背面有一个散热装置，如果空气过滤器上沉积着灰尘，碎纸片及其它脏物时，散热效果将被严重削弱，致冷系统的效果也将被严重削弱。
5 由工程技术人员完成的几项特殊维护
5.1 日立CR21G离心机真空系统的维护
在正常情况下，离心机的真空表的指针应指示在绿色标示的范围内。当离心室的门关上，定时器设定好后一分钟之内，真空表应该能够达到正常的工作真空度值，而且稳定。如果离心室的真空度不足，应该首先检查离心室的密封圈的表面是否有脏物，其次，检查机内的真空泵的过滤瓶是否旋紧。
5.2 传动带的更换
如果离心机在运转完成后离心室的门不能打开，或者在运转过程中突然出现电机异常加速的不正常现象，则可能是离心机的传动带断掉了。如果定期检查，则可能在传动带磨损到一定程度时就将其更换。
更换传动带时应注意将传动带准确地装入V型槽内，传动带的有齿形纹的一面朝外。传动带是靠马达的锁紧弹簧拉紧，更换时只需将马达适当朝里按，就可将弹簧拉伸，从而将传动带松开取掉。把新带装好后放手时应逐渐放开，避免发生振动。装好后应顺时针转动几圈，看传动带是否发生扭结。
5.3 马达电刷的更换
由于离心机使用的是高转矩的直流电机，电刷磨损严重后容易造成环火，很容易将换电器烧坏，因此当离心机控制面板上的报警指示灯BRUSH亮后，就要及时更换电刷。当指示灯亮后，离心机还能正常运转8小时，因此如果灯亮时正处于运转之中，则可等运转结束后再更换。
更换电刷时要成对更换，即将有线电刷和无限电刷一起换掉。最好使用Beckman的零件。换上新电刷后应试运转一段时间，以促使电刷和换向器之间咬合良好，一般应以15000RPM的速度运转8h，至少要30min以上。
5.4 运转速度的校正
(1)转速表的校正
转速表(ROTOR SPEED)机械零位的校正：打开电源，调整转速表下方孔内黑色的螺钉，使表针恰好指到零位。调整时轻轻敲打表盖，使指针自如回位。
转速表的精度校正：将速度控制电路板上的RUN-CAL开关扳到CAL位，处于校正状态。此时转速表是与从电源过来的50Hz信号接在一起的，校正电路把50Hz的交流信号转变成每秒100个脉冲的脉冲信号，以代替电机的转速信号送到转速表。对应每一个脉冲，表示离心机转动一圈，每秒100个脉冲就表示转速为100r/s(RPS)，由于电机的转速与转头的转速之间的比值是211，因此在校准状态下，转速表的指示值应为：100×211RPS=210RPS=12600RPM
如果转速表的指示值不是12600RPM，可在表下方轻轻敲打面板，如果仍然不准确，则应调整电路板上的标记为TACH的电位器R103，顺时针调为升高，反时针调为降低。
(2)速度控制校正
将电路板上的RUN-CAL开关扳回到RUN位，分别选择1000RPM和20000RPM两个速度值进行速度校正。校正值取1000RPM和20000RPM两种速度值，是Beckman的推荐。
低速校正：
将SPEED旋钮设定在1000RPM，将TIME旋钮设定在HOLD位，不装转头关上离心室的门，启动运转，运转稳定后，转速表的指示值应在1000±200RPM的范围内，如果不符合，则调整电路板上标记为LOSP的电位器R102。
高速校正：
将SPEED旋钮设定在15000RPM，等速度稳定后，再缓慢地将SPEED旋钮调到20000RPM(注意：调整要缓慢，过快地调高速度将导致超速保护系统起控，将运转停止)，等速度稳定后，看转速表的指示是否在20000 ±200RPM的范围以内。如果不符合，则调整电路板上标记为HISP的电位器R101。
重复调整：
重复上述两步的调整工作，直到在低速的1000RPM和高速的20000RPM时，转速表的读数误差都在±200RPM的范围内。
6 做好离心机日常维护工作的重要意义
J2—21离心机的性能是优越的，只要正确操作和做好日常维护工作，故障率是比较低的，使用寿命是比较长的。根据许多人的经验，离心机的正确操作和认真保养是降低故障率，延长使用寿命的重要保证。
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