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1、(10)申请公布号 CN 102921567 A (43)申请公布日 2013.02.13 CN 102921567 A *CN102921567A* (21)申请号 201210483009.3 (22)申请日 2012.11.23 B04B 13/00(2006.01) B04B 15/00(2006.01) (71)申请人 湖南吉尔森科技发展有限公司 地址 410205 湖南省长沙市高新区麓龙路 199 号麓谷商务中心 A 栋 406 (72)发明人 彭璐 刘波峰 (74)专利代理机构 北京康信知识产权代理有限 责任公司 11240 代理人 吴贵明 张永明 (54) 发明名称 离心机的保。
2、护方法及设备 (57) 摘要 本发明公开了一种离心机的保护方法及设 备， 其中， 该方法包括 ： 光电传感器监测离心机转 轴的不平衡度 ； 在不平衡度大于或等于预设的第 一阈值的情况下， 进行报警。通过本发明， 解决了 相关技术中采用触发机械位置开关的方式对离心 机的不平衡度进行检测所导致的问题， 提升了检 测精度， 为实现对离心机工作状态下的全程保护 提供了技术支持。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 6 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 6 页 附图 3 页 1/2 页 2 1. 一种离心机的保护方法。
3、， 其特征在于， 包括 ： 采用光电传感器监测离心机转轴的不平衡度 ； 在所述不平衡度大于或等于预设的第一阈值的情况下， 进行报警。 2. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 采用光电传感器监测离心机转轴的不平 衡度包括 ： 采用光电振幅传感器监测所述离心机转轴的不平衡度。 3. 根据权利要求 2 所述的方法， 其特征在于， 采用光电振幅传感器监测所述离心机转 轴的不平衡度包括 ： 采用光电振幅传感器监测所述离心机转轴在不同方向上的振幅 ； 根据所述不同方向上的振幅的差值得到所述不平衡度。 4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法， 其特征在于， 在所述不平衡度大于或等于 预设第一阈。
4、值的情况下进行报警之后， 还包括 ： 在所述不平衡度大于或等于预设的第二阈值的情况下， 控制所述离心机的电机减速和 / 或停止所述电机的运转。 5. 根据权利要求 4 所述的方法， 其特征在于， 所述第二阈值根据以下因素至少之一确 定 ： 所述离心机的转子重量， 被分离试剂的重量， 所述离心机的运行阶段。 6. 根据权利要求 4 所述的方法， 其特征在于， 所述第二阈值大于所述第一阈值。 7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法， 其特征在于， 所述第一阈值根据以下因素 至少之一确定 ： 所述离心机的转子重量， 被分离试剂的重量， 所述离心机的运行阶段。 8.根据权利要求1至3中任一项所述的方。
5、法， 其特征在于， 所述离心机的保护方法应用 于超速离心机。 9. 一种离心机的保护设备， 其特征在于， 包括 ： 光电传感器， 用于采集离心机转轴的不平衡度 ； 处理器， 与所述光电传感器相连， 用于接收所述不平衡度， 并在所述不平衡度大于或等 于预设的第一阈值的情况下， 向报警器发送报警指令 ； 所述报警器， 与所述处理器相连， 用于接收来自所述处理器的所述报警指令， 并进行报 警。 10. 根据权利要求 9 所述的设备， 其特征在于， 所述设备还包括 ： 控制器， 与所述处理器相连， 用于接收所述处理器在所述不平衡度大于或等于预设的 第二阈值的情况下发送的控制指令， 并根据所述控制指令控。
6、制所述离心机的电机减速和 / 或停止所述电机的运转。 11. 根据权利要求 9 所述的设备， 其特征在于， 所述光电传感器为光电振幅传感器。 12. 根据权利要求 11 所述的设备， 其特征在于， 所述光电振幅传感器用于监测所述离 心机转轴在不同方向上的振幅， 其中， 所述不同方向上的振幅的差值用于得到所述不平衡 度。 13.根据权利要求9至12中任一项所述的设备， 其特征在于， 所述光电传感器还用于采 集超速离心机转轴的不平衡度。 14. 根据权利要求 9 至 12 中任一项所述的设备， 其特征在于， 所述设备还包括 ： 显示器， 与所述处理器相连， 用于接收所述处理器在所述不平衡度大于或等。
7、于所述的 权 利 要 求 书 CN 102921567 A 2 2/2 页 3 第一阈值的情况下发送的显示指令， 并根据所述显示指令显示所述不平衡度。 权 利 要 求 书 CN 102921567 A 3 1/6 页 4 离心机的保护方法及设备 技术领域 0001 本发明涉及控制领域， 尤其涉及一种离心机的保护方法及设备。 背景技术 0002 离心机是一种能产生旋转， 使被旋转的物体由于离心力的作用做沉降运动， 从而 利用不同物质在离心力场中沉淀速度的差异， 实现样品分离的仪器设备。广泛应用干生物 细胞分离、 制药、 医学、 石油化工、 农业、 食品卫生、 核原料提纯等领域。 高速离心机的转速。
8、都 在 10000 转 / 分以上， 通常把转速大于 30000 转 / 分以上的称为超速离心机。随着转速越 快， 离心力越大， 样品分离的效果越好 ； 特别是在生物医学工程、 生物制药等领域， 超速离心 机是必不可缺的实验仪器和生产设备。目前， 国际上先进的超速离心机转速可达 150000 转 / 分。 0003 离心机转子的转动是由微处理器通过控制电路由电动机进行驱动。 连接方式是电 动机通过轴承连接转轴， 转轴连接转子。当速度非常高以后， 如果出现转子问题、 试管破裂 和样品外溢、 转轴问题或者是驱动电机问题， 都可能会造成转子的运转不平衡。 转子的不平 衡检测至关重要， 转子的不平衡会。
9、导致转轴产生摆动， 影响离心机寿命， 严重时， 会折断转 轴， 甚至炸头， 造成机毁人亡的安全事故。 0004 目前， 离心机的不平衡检测是通过检测转轴的摆动距离来检测不平衡， 采用的是 物理检测方式， 也即依靠机械位置不平衡识别系统， 该系统中存在机械位置开关， 当转轴有 较大的摆幅时， 会触碰到机械位置开关， 此时就会发现转子的不平衡。 但是由于是采用触发 机械位置开关的方式进行检测， 不平衡出现初期， 机械开关无法检测到， 从而不能在故障刚 产生时及时发现， 当发现不平衡时， 不平衡的问题通常已比较严重， 甚至此时可能已经出现 重大安全事故。 0005 针对相关技术中采用触发机械位置开关。
10、的方式对离心机的不平衡度进行检测所 导致的问题， 目前尚未提出有效的解决方案。 发明内容 0006 本发明的主要目的是提供一种离心机的保护方法及设备， 以至少解决相关技术中 采用触发机械位置开关的方式对离心机的不平衡度进行检测所导致的问题。 0007 根据本发明的一个方面， 提供了一种离心机的保护方法， 包括 ： 采用光电传感器监 测离心机转轴的不平衡度 ； 在所述不平衡度大于或等于预设的第一阈值的情况下， 进行报 警。 0008 优选地， 采用光电传感器监测离心机转轴的不平衡度包括 ： 采用光电振幅传感器 监测所述离心机转轴的不平衡度。 0009 优选地， 采用光电振幅传感器监测所述离心机转。
11、轴的不平衡度包括 ： 采用光电振 幅传感器监测所述离心机转轴在不同方向上的振幅 ； 根据所述不同方向上的振幅的差值得 到所述不平衡度。 说 明 书 CN 102921567 A 4 2/6 页 5 0010 优选地， 在所述不平衡度大于或等于预设第一阈值的情况下进行报警之后， 还包 括 ： 在所述不平衡度大于或等于预设的第二阈值的情况下， 控制所述离心机的电机减速和 / 或停止所述电机的运转。 0011 优选地， 所述第二阈值根据以下因素至少之一确定 ： 所述离心机的转子重量， 被分 离试剂的重量， 所述离心机的运行阶段。 0012 优选地， 所述第二阈值大于所述第一阈值。 0013 优选地，。
12、 所述第一阈值根据以下因素至少之一确定 ： 所述离心机的转子重量， 被分 离试剂的重量， 所述离心机的运行阶段。 0014 优选地， 所述离心机的保护方法应用于超速离心机。 0015 根据本发明的另一方面， 还提供了一种离心机的保护设备， 包括 ： 光电传感器， 用 于采集离心机转轴的不平衡度 ； 处理器， 与所述光电传感器相连， 用于接收所述不平衡度， 并在所述不平衡度大于或等于预设的第一阈值的情况下， 向报警器发送报警指令 ； 所述报 警器， 与所述处理器相连， 用于接收来自所述处理器的所述报警指令， 并进行报警。 0016 优选地， 所述设备还包括 ： 控制器， 与所述处理器相连， 用于。
13、接收所述处理器在所 述不平衡度大于或等于预设的第二阈值的情况下发送的控制指令， 并根据所述控制指令控 制所述离心机的电机减速和 / 或停止所述电机的运转。 0017 优选地， 所述光电传感器为光电振幅传感器。 0018 优选地， 所述光电振幅传感器用于监测所述离心机转轴在不同方向上的振幅， 其 中， 所述不同方向上的振幅的差值用于得到所述不平衡度。 0019 优选地， 所述光电传感器还用于采集超速离心机转轴的不平衡度。 0020 优选地， 所述设备还包括 ： 显示器， 与所述处理器相连， 用于接收所述处理器在所 述不平衡度大于或等于所述的第一阈值的情况下发送的显示指令， 并根据所述显示指令显 。
14、示所述不平衡度。 0021 根据本发明的技术方案， 采用光电传感器监测离心机转轴的不平衡度 ； 在不平衡 度大于或等于预设的第一阈值的情况下， 进行报警的方式， 解决了相关技术中采用触发机 械位置开关的方式对离心机的不平衡度进行检测所导致的问题， 提升了检测精度， 为实现 对离心机工作状态下的全程保护提供了技术支持。 附图说明 0022 说明书附图用来提供对本发明的进一步理解， 构成本申请的一部分， 本发明的示 意性实施例及其说明用于解释本发明， 并不构成对本发明的不当限定。在附图中 ： 0023 图 1 是根据本发明实施例的离心机的保护方法的流程图 ； 0024 图 2 是根据本发明实施例的。
15、离心机的保护设备的结构框图 ； 0025 图 3 是根据本发明实施例的离心机的保护设备的优选结构框图一 ； 0026 图 4 是根据本发明实施例的离心机的保护设备的优选结构框图二 ； 0027 图 5 是根据本发明优选实施例的超速离心机不平衡检测与保护方案的原理示意 图 ； 0028 图 6 是根据本发明优选实施例的超速离心机不平衡检测与保护电路的原理框图。 说 明 书 CN 102921567 A 5 3/6 页 6 具体实施方式 0029 需要说明的是， 在不冲突的情况下， 本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。 0030 在本实施例中。
16、提供了一种离心机的保护方法， 图 1 是根据本发明实施例的离心机 的保护方法的流程图， 如图 1 所示， 该方法包括如下步骤 ： 0031 步骤 S102， 采用光电传感器监测离心机转轴的不平衡度 ； 0032 步骤 S104， 在不平衡度大于或等于预设的第一阈值的情况下， 进行报警。 0033 本实施例通过上述步骤， 采用光电传感器监测离心机转轴的不平衡度， 并在不平 衡度大于或等于第一阈值的情况下进行报警， 由于是采用光电传感器进行检测， 即使离心 机转轴有很小的不平衡度， 都能够检测出来， 检测精度很高， 而且无论离心机工作在何种状 况下， 均能够进行检测， 对检测条件限定较少， 解决了。
17、相关技术中采用触发机械位置开关的 方式对离心机的不平衡度进行检测所导致的问题， 提升了检测精度， 为实现对离心机工作 状态下的全程保护提供了技术支持。 0034 由于超速离心机对不平衡度检测需求相比普通离心机来讲精度更高， 因此本实施 例提供的保护方法尤其可以应用于超速离心机的不平衡度检测， 从而提升超速离心机的工 作安全性和可靠性。 0035 优选地， 可以采用光电振幅传感器监测离心机转轴的不平衡度， 这种方式可以直 接获取到离心机转轴的加速度， 较易换算为离心机转轴的不平衡度， 当然， 也可以其他光电 传感器进行监测。 0036 优选地， 在采用光电振幅传感器监测离心机转轴的不平衡度的情况。
18、下， 可以首先 将获取到的离心机转轴的加速度换算为离心机转轴在不同方向上的振幅， 然后再根据不同 方向上的振幅的差值从而得到不平衡度。 0037 作为一种优选实施方式， 如果不平衡度大于或等于预设的第二阈值， 也可以控制 离心机的电机减速和 / 或停止电机的运转。通过这种方式， 可以自动中止离心机不平衡的 转轴的运转， 避免出现危险， 待排除故障后重新运行。 0038 在采用触发机械位置开关的方式进行检测时， 不能根据整个离心机的运行阶段对 不平衡度的检测标准进行调整。例如， 当处于加速阶段时， 运行正常的转子摆幅也可能较 大， 导致与机械开关发生物理接触， 但这却是正常现象， 导致了检测结果。
19、不科学。因此作为 一种优选实施方式， 上述第二阈值可以根据离心机的转子重量、 被分离试剂的重量、 以及离 心机的运行阶段等因素确定。 由于随着离心机转子重量、 被分离试剂的重量、 以及离心机的 运行阶段的不同， 离心机能够接受的不平衡度阈值也不相同， 因此通过这种方式， 能够根据 不同的离心机转子的重量、 被分离试剂的重量和离心机的运行阶段等因素动态和定量的确 定自动中止离心机不平衡转轴的运转的条件， 使得离心机运行的安全性更高。 0039 优选地， 还可以将报警和控制离心机的电机减速和 / 或停止电机的运转的方式结 合使用， 例如， 设置上述第二阈值大于第一阈值， 在这种情况下， 当离心机的。
20、不平衡度满足 第一阈值的情况下， 可以先进行报警， 以通知相关人员知晓， 而当离心机的不平衡度进一步 提高， 满足了第二阈值的情况下， 则可以自动控制离心机的电机减速和 / 或停止电机的运 转， 从而等待相关人员前来排除故障， 避免发生危险。 0040 在采用触发机械位置开关的方式进行检测时， 在加速阶段转子摆幅较大， 可以与 说 明 书 CN 102921567 A 6 4/6 页 7 机械开关物理接触， 因而可检测到， 但此时为正常现象。 进入运行后， 不平衡出现初期， 机械 开关无法检测到， 只有不平衡非常严重才能检测到， 但此时可能出现重大安全事故了。 因此 作为一种优选实施方式， 上。
21、述第一阈值也可以根据离心机的转子重量、 被分离试剂的重量、 以及离心机的运行阶段等因素确定。 由于随着离心机转子重量、 被分离试剂的重量、 以及离 心机的运行阶段的不同， 离心机能够接受的不平衡度阈值也不相同， 因此通过这种方式， 能 够根据不同的离心机转子的重量、 被分离试剂的重量和离心机的运行阶段等因素动态和定 量的确定进行报警的条件， 设置更加人性化。 0041 对应于上述方法， 在本实施例中还提供了一种离心机的保护设备， 该设备用于实 现上述实施例及优选实施方式， 已经进行过说明的不再赘述。尽管以下实施例所描述的部 件较佳地以软件来实现， 但是硬件， 或者软件和硬件的组合的实现也是可能。
22、并被构想的。 0042 图2是根据本发明实施例的离心机的保护设备的结构框图， 如图2所示， 该设备包 括 ： 光电传感器 22、 处理器 24 和报警器 26。下面对上述各个部件进行详细说明。 0043 光电传感器 22， 用于采集离心机转轴的不平衡度 ； 处理器 24， 与光电传感器 22 相 连， 用于接收光电传感器 22 采集的不平衡度， 并在该不平衡度大于或等于预设的第一阈值 的情况下， 向报警器 26 发送报警指令 ； 报警器 26， 与处理器 24 相连， 用于接收来自处理器 24 的报警指令， 并进行报警。 0044 本实施例通过上述部件， 采用光电传感器 22 监测离心机转轴的。
23、不平衡度， 并在不 平衡度大于或等于第一阈值的情况下由报警器 26 进行报警， 由于是采用光电传感器 22 进 行检测， 即使离心机转轴有很小的不平衡度， 都能够检测出来， 检测精度很高， 而且无论离 心机工作在何种状况下， 均能够进行检测， 对检测条件限定较少， 解决了相关技术中采用触 发机械位置开关的方式对离心机的不平衡度进行检测所导致的问题， 提升了检测精度， 为 实现对离心机工作状态下的全程保护提供了技术支持。 0045 图3是根据本发明实施例的离心机的保护设备的优选结构框图一， 如图3所示， 该 设备还可以包括 ： 控制器 32， 与处理器 24 相连， 用于接收处理器 24 在不平。
24、衡度大于或等于 预设的第二阈值的情况下发送的控制指令， 并根据该控制指令控制离心机的电机减速和 / 或停止电机的运转。 0046 优选地， 光电传感器 22 可以为光电振幅传感器。优选地， 该光电振幅传感器可以 用于监测离心机转轴在不同方向上的振幅， 其中， 不同方向上的振幅的差值用于得到不平 衡度。 0047 优选地， 该设备还可以用于对超速离心机进行保护， 例如， 可以令光电传感器 22 采集超速离心机转轴的不平衡度。 0048 图4是根据本发明实施例的离心机的保护设备的优选结构框图二， 如图4所示， 该 设备还可以包括 ： 显示器 42， 与处理器 24 相连， 用于接收处理器 24 在。
25、不平衡度大于或等于 的第一阈值的情况下发送的显示指令， 并根据该显示指令显示不平衡度。 0049 下面结合优选实施例和附图对上述实施例及优选实施方式的实现过程进行详细 说明。 0050 在以下优选实施例中， 以对超速离心机的不平衡检测为例进行说明， 提供了一种 非接触、 智能不平衡检测与保护方案， 采用光电振幅传感器配以数据处理软件， 将传感器测 量出的振幅通过数据处理软件转化为不平衡度， 可以针对每一种转子的特定和被分离试剂 说 明 书 CN 102921567 A 7 5/6 页 8 的重量， 在离心的全过程进行监控， 一改以往机械位置不平衡识别系统需根据转轴的摆动 距离， 而且只有在加速。
26、阶段才能起作用的缺点， 使其在任何速度， 甚至在高速运转、 试管破 裂和样品外溢而导致的不平衡响应和转子稳定性等内容也能检测， 实现对超速离心机的全 程保护。 0051 该保护方案采用光电振幅传感器配以数据处理软件， 可以针对每一种转子的特定 重量与电机转轴的摆幅的检测， 并通过计算得知转子的不平衡程度， 在离心的全过程进行 监控。图 5 是根据本发明优选实施例的超速离心机不平衡检测与保护方案的原理示意图， 如图 5 所示， 图中的 M 代表离心机， 52 是转子， 54 是电机转轴， 56 是电机， 58 是光电振幅传 感器， 60是信号调理电路， 62是微处理器， 64是电机控制电路。 图。
27、6是根据本发明优选实施 例的超速离心机不平衡检测与保护电路的原理框图。 0052 如图 5 所示， 本优选实施例提供了一种超速离心机的不平衡检测与保护系统， 该 系统包括光电振幅传感器 58、 信号调理电路 60、 微处理器 62、 电机控制电路 64。如图 6 所 示， 其工作原理是由光电振幅传感器检测电机转轴的振动幅度 （振幅） 并将输出信号送至信 号调理电路， 信号调理电路完成振幅信号的滤波、 放大、 整形后送至微处理器， 微处理器将 信号进行模数转换， 并经过数据处理软件计算出不平衡度， 当不平衡度超过设定的阈值， 微 处理器一方面发出控制信号， 让电机进行减速， 直至停机， 对超速离。
28、心机进行保护， 另一方 面发出报警信号和显示信号， 提醒操作人员注意， 并进入相应的工作流程， 对超速离心机进 行维护和检测， 找出故障原因。在故障原因解除后， 超速离心机才可重新进入工作状态。其 中， 由电机转轴的振幅换算出不平衡度的方式可以为根据不同方向的振幅的差值得出不平 衡度， 例如， 可以将不同方向的振幅的差值最大值作为不平衡度等， 这些换算方式在本领域 中是较为常用的， 在本文中不再做赘述。 0053 通过本优选实施例中的方案， 能够得到以下有益效果 ： 0054 （1） 能对整个超速离心机运行过程中不平衡的全程实时检测与保护 ； 0055 （2） 能根据转子的不同情况设置报警阈值。
29、 ； 使不平衡检测更加灵敏可靠 ； 0056 （3） 能在故障刚产生时及时发现， 最大限度的保护机器 ； 0057 （4） 能动态和定量的检出不平衡度 ； 0058 （5） 系统能够自锁， 在不平衡故障解除之前， 超速离心机不能进入工作状态， 避免 故障的扩大， 保护机器财产安全及操作人员人生安全。 0059 在另外一个实施例中， 还提供了一种软件， 该软件用于执行上述实施例及优选实 施例中描述的技术方案。 0060 在另外一个实施例中， 还提供了一种存储介质， 该存储介质中存储有上述软件， 该 存储介质包括但不限于光盘、 软盘、 硬盘、 可擦写存储器等。 0061 显然， 本领域的技术人员应。
30、该明白， 上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用 的计算装置来实现， 它们可以集中在单个的计算装置上， 或者分布在多个计算装置所组成 的网络上， 可选地， 它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现， 从而， 可以将它们存储 在存储装置中由计算装置来执行， 或者将它们分别制作成各个集成电路模块， 或者将它们 中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样， 本发明不限制于任何特定的 硬件和软件结合。 0062 以上所述仅为本发明的优选实施例而已， 并不用于限制本发明， 对于本领域的技 说 明 书 CN 102921567 A 8 6/6 页 9 术人员来说， 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内， 所作的任何修 改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 102921567 A 9 1/3 页 10 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102921567 A 10 2/3 页 11 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102921567 A 11 3/3 页 12 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 102921567 A 12 。