万级GMP净化车间设备动力系统

当前的万级GMP净化车间中制剂机械大部分都为机电气一体化，而制剂机械的动力部分有电动机、空气压缩机、油泵三种。本文将对电力机械传动的原动部分一电动机进行介绍，之后再对气压传动系统和液压传动系统作简要介绍。

电动机系统：

电动机是把电能转换成机械能的一种设备。电动机按使用电源分为直流电动机和交流电动机。制剂机械中的主电机大部分是交流电机，交流电机分为同步电机和异步电机。其中异步电机是指电机定子的磁场转速与转子的旋转转速不保持同步。电动机主要由定子与转子组成。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电动机转动。根据电机可逆性原则，电动机也可作发电机使用。通常电动机的做功部分做旋转运动，称为转子电动机；也有做直线运动的，称为直线电动机。电动机能提供的功率范围很大，从毫瓦级到千瓦级。

气压传动系统：

气压传动是以压缩空气为工作介质来进行能量和信号的传递。气压传动系统包括：1.动力部分，获得压缩空气的设备，如空压机、空气干燥机等；2.执行元件，将气体的压力能转换成机械能的装置，也是系统能量输出的装置，如气缸、气马达等；3.控制元件，用以控制压缩空气的压力、流量、流动方向以及系统执行工作程序的元件，如压力阀、流量阀、方向阀和逻辑元件等；4.辅助元件，起辅助作用，如过滤器、油雾器、消声器、散热器、冷却器、放大器及管件等。

气压传动的优点：1.用空气作介质，来源方便，无环境污染，不需要回气管路，管路简单。2.空气黏度小，管路流动能量损耗小，适合集中供气远距离输送。3.安全可靠，不需要防火防爆问题，能在高温、辐射、潮湿、灰尘等环境中工作。4.气压传动反应迅速。5.气压元件结构简单，易加工，使用寿命长，维护方便，管路不容易堵塞，介质不存在变质更换等问题。缺点：1.空气可压缩性大，因此气动系统动作稳定性差，负载变化时对工作速度的影响大。2.气动系统压力低，不易做大输出力度和力矩。3.气控信号传递速度慢于电子及光速，不适应高速复杂传递系统。4.排气噪声大。

一. 动力部分

气压传动系统的动力部分属于空气压缩机，是一种用于压缩气体的设备。空气压缩机按工作原理可分为速度式和容积式两大类。速度式空气压缩机是气体在高速旋转叶轮的作用下，获得较大的动能，随后在扩压装置中急剧降速，使气体的动能转变成势能，提高气体压力。速度式空气压缩机又分为离心式和轴流式，容积式空气压缩机是通过直接压缩气体，使气体容积缩小而达到提高气体压力的目的。容积式空气压缩机又可分为回转式和往复式两类。回转式空气压缩机中活塞做旋转运动，活塞又称为转子，转子数量不等，气缸形状不一。 往复式空气压缩机中活塞做往复运动，气缸呈圆筒形。其中往复式空气压缩机是目前应用较广泛的一种类型。

二、 执行元件

(1)气缸：气缸是气压传动中将压缩气体的压力能转换为机械能的气动执行元件。气缸可做往复直线运动和往复摆动。做往复直线运动的气缸又可分为单作用气缸、双作用气缸、膜片式气缸和冲击气缸4种。做往复摆动的气缸称为摆动气缸，由叶片将内腔分隔为二，向两腔交替供气，输出轴做摆动运动，摆动角小于280°。擅长做往复直线运动的气缸，适于工件的直线搬运。

(2)气马达：气马达也称为气泵，是采用压缩气体的膨胀作用，把压力能转换为转动机械能的动力装置。按结构类型分为叶片式气马达、活塞式气马达以及齿轮式气马达。气马达可以无级调速，能够实现双向旋转。气马达不受振动、高温、电磁、辐射等影响，适用于恶劣的工作环境，如高温、振动、潮湿、粉尘等工作条件；有过载保护作用，不会因过载而发生故障；具有较高的起动力矩，可以直接带载荷起动，停止迅速，操纵方便，维护检修较容易。

三、气动系统和电动系统比较

当代制剂机械中系统复杂而精细，并非某种驱动控制技术就可满足系统的多种控制功能，气动系统和电动系统应互相补充。气动驱动器的优势可实现快速直线循环运动，结构简单，维护便捷，适合如灰尘、油脂、水或清洁剂等恶劣的环境条件，适用于简单的运动控制。电动执行器主要用于需要精密控制、多点定位控制、同步跟踪等情况。中净环球净化可提供净化车间、GMP车间的咨询、规划、设计、施工、安装改造等配套服务。

液压传动系统：

液压系统的作用是通过改变压力增大作用力，实现动力和运动的输出和传递。液压系统可分为两类：液压传动系统和液压控制系统，液压传动系统以传递动力和运动为主；液压控制系统则要使液压系统输出满足特定的性能要求。通常所说的液压系统主要指液压传动系统。一个完整的液压系统由动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件(附件)和液压油五个部分构成。

动力元件是指液压系统中的油泵，其作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。

执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载做直线往复运动或回转运动。

控制元件即在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向的各种液压阀。根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为溢流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、快换接头、高压球阀、胶管总成、测压接头、压力表、油位油温计等。液压油是液压系统中传递能量的工作介质，如各种矿物油、乳化液和合成型液压油等。

液压传动的优点：1.体积小、重量轻，惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击；2.能在给定范围内平稳自动调节牵引速度，实现无级调速；3.换向容易，在不改变电机旋转方向，方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换；4.液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上不受严格限制；5.由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长；6.操纵控制简便，自动化程度高；7.容易实现过载保护。缺点：1.使用液压传动对维护要求高，工作油要始终保持清洁；2.对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高；3.液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平；4.用油作工作介质，在工作面存在隐患；5.传动效率低。

本文由中净环球净化CCG(www.ccg-sz.com)提供，转载请注明出处。