萬級GMP凈化車間設備動力系統

當前的萬級GMP凈化車間中制劑機械大部分都為機電氣一體化，而制劑機械的動力部分有電動機、空氣壓縮機、油泵三種。本文將對電力機械傳動的原動部分一電動機進行介紹，之后再對氣壓傳動系統和液壓傳動系統作簡要介紹。

電動機系統：

電動機是把電能轉換成機械能的一種設備。電動機按使用電源分為直流電動機和交流電動機。制劑機械中的主電機大部分是交流電機，交流電機分為同步電機和異步電機。其中異步電機是指電機定子的磁場轉速與轉子的旋轉轉速不保持同步。電動機主要由定子與轉子組成。電動機工作原理是磁場對電流受力的作用，使電動機轉動。根據電機可逆性原則，電動機也可作發電機使用。通常電動機的做功部分做旋轉運動，稱為轉子電動機；也有做直線運動的，稱為直線電動機。電動機能提供的功率范圍很大，從毫瓦級到千瓦級。

氣壓傳動系統：

氣壓傳動是以壓縮空氣為工作介質來進行能量和信號的傳遞。氣壓傳動系統包括：1.動力部分，獲得壓縮空氣的設備，如空壓機、空氣干燥機等；2.執行元件，將氣體的壓力能轉換成機械能的裝置，也是系統能量輸出的裝置，如氣缸、氣馬達等；3.控制元件，用以控制壓縮空氣的壓力、流量、流動方向以及系統執行工作程序的元件，如壓力閥、流量閥、方向閥和邏輯元件等；4.輔助元件，起輔助作用，如過濾器、油霧器、消聲器、散熱器、冷卻器、放大器及管件等。

氣壓傳動的優點：1.用空氣作介質，來源方便，無環境污染，不需要回氣管路，管路簡單。2.空氣黏度小，管路流動能量損耗小，適合集中供氣遠距離輸送。3.安全可靠，不需要防火防爆問題，能在高溫、輻射、潮濕、灰塵等環境中工作。4.氣壓傳動反應迅速。5.氣壓元件結構簡單，易加工，使用壽命長，維護方便，管路不容易堵塞，介質不存在變質更換等問題。缺點：1.空氣可壓縮性大，因此氣動系統動作穩定性差，負載變化時對工作速度的影響大。2.氣動系統壓力低，不易做大輸出力度和力矩。3.氣控信號傳遞速度慢于電子及光速，不適應高速復雜傳遞系統。4.排氣噪聲大。

一. 動力部分

氣壓傳動系統的動力部分屬于空氣壓縮機，是一種用于壓縮氣體的設備。空氣壓縮機按工作原理可分為速度式和容積式兩大類。速度式空氣壓縮機是氣體在高速旋轉葉輪的作用下，獲得較大的動能，隨后在擴壓裝置中急劇降速，使氣體的動能轉變成勢能，提高氣體壓力。速度式空氣壓縮機又分為離心式和軸流式，容積式空氣壓縮機是通過直接壓縮氣體，使氣體容積縮小而達到提高氣體壓力的目的。容積式空氣壓縮機又可分為回轉式和往復式兩類。回轉式空氣壓縮機中活塞做旋轉運動，活塞又稱為轉子，轉子數量不等，氣缸形狀不一。 往復式空氣壓縮機中活塞做往復運動，氣缸呈圓筒形。其中往復式空氣壓縮機是目前應用較廣泛的一種類型。

二、 執行元件

(1)氣缸：氣缸是氣壓傳動中將壓縮氣體的壓力能轉換為機械能的氣動執行元件。氣缸可做往復直線運動和往復擺動。做往復直線運動的氣缸又可分為單作用氣缸、雙作用氣缸、膜片式氣缸和沖擊氣缸4種。做往復擺動的氣缸稱為擺動氣缸，由葉片將內腔分隔為二，向兩腔交替供氣，輸出軸做擺動運動，擺動角小于280°。擅長做往復直線運動的氣缸，適于工件的直線搬運。

(2)氣馬達：氣馬達也稱為氣泵，是采用壓縮氣體的膨脹作用，把壓力能轉換為轉動機械能的動力裝置。按結構類型分為葉片式氣馬達、活塞式氣馬達以及齒輪式氣馬達。氣馬達可以無級調速，能夠實現雙向旋轉。氣馬達不受振動、高溫、電磁、輻射等影響，適用于惡劣的工作環境，如高溫、振動、潮濕、粉塵等工作條件；有過載保護作用，不會因過載而發生故障；具有較高的起動力矩，可以直接帶載荷起動，停止迅速，操縱方便，維護檢修較容易。

三、氣動系統和電動系統比較

當代制劑機械中系統復雜而精細，并非某種驅動控制技術就可滿足系統的多種控制功能，氣動系統和電動系統應互相補充。氣動驅動器的優勢可實現快速直線循環運動，結構簡單，維護便捷，適合如灰塵、油脂、水或清潔劑等惡劣的環境條件，適用于簡單的運動控制。電動執行器主要用于需要精密控制、多點定位控制、同步跟蹤等情況。中凈環球凈化可提供凈化車間、GMP車間的咨詢、規劃、設計、施工、安裝改造等配套服務。

液壓傳動系統：

液壓系統的作用是通過改變壓力增大作用力，實現動力和運動的輸出和傳遞。液壓系統可分為兩類：液壓傳動系統和液壓控制系統，液壓傳動系統以傳遞動力和運動為主；液壓控制系統則要使液壓系統輸出滿足特定的性能要求。通常所說的液壓系統主要指液壓傳動系統。一個完整的液壓系統由動力元件、執行元件、控制元件、輔助元件(附件)和液壓油五個部分構成。

動力元件是指液壓系統中的油泵，其作用是將原動機的機械能轉換成液體的壓力能，它向整個液壓系統提供動力。液壓泵的結構形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。

執行元件(如液壓缸和液壓馬達)的作用是將液體的壓力能轉換為機械能，驅動負載做直線往復運動或回轉運動。

控制元件即在液壓系統中控制和調節液體的壓力、流量和方向的各種液壓閥。根據控制功能的不同，液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為溢流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節流閥、調整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。輔助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、快換接頭、高壓球閥、膠管總成、測壓接頭、壓力表、油位油溫計等。液壓油是液壓系統中傳遞能量的工作介質，如各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等。

液壓傳動的優點：1.體積小、重量輕，慣性力較小，當突然過載或停車時，不會發生大的沖擊；2.能在給定范圍內平穩自動調節牽引速度，實現無級調速；3.換向容易，在不改變電機旋轉方向，方便地實現工作機構旋轉和直線往復運動的轉換；4.液壓泵和液壓馬達之間用油管連接，在空間布置上不受嚴格限制；5.由于采用油液為工作介質，元件相對運動表面間能自行潤滑，磨損小，使用壽命長；6.操縱控制簡便，自動化程度高；7.容易實現過載保護。缺點：1.使用液壓傳動對維護要求高，工作油要始終保持清潔；2.對液壓元件制造精度要求高，工藝復雜，成本較高；3.液壓元件維修較復雜，且需有較高的技術水平；4.用油作工作介質，在工作面存在隱患；5.傳動效率低。

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