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1、國內(nèi)目前實(shí)驗(yàn)型真空冷凍干燥機(jī)的概況
　　
　改革開放以來，真空冷凍干燥機(jī)(以下簡稱凍干機(jī))在我國已得到長足的發(fā)展。國內(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)口部分國產(chǎn)，20世紀(jì)末、21世紀(jì)初國內(nèi)生產(chǎn)替代進(jìn)口并開始出口。
　　
　目前，國內(nèi)凍干機(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，少量出口至日本等發(fā)達(dá)國家。國內(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)，因其相對低廉的價(jià)格，所以有較強(qiáng)的競爭力。
　　
　近幾年，國產(chǎn)的凍干機(jī)所需的關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)部件都是國際采購的。例如，制冷壓縮機(jī)一般采用德國、意大利的品牌；真空泵一般采用英國、日本的品牌；控制系統(tǒng)一般采用日本或德國等國的品牌。凍干機(jī)所需的干燥箱捕水器等部件均是采用國內(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爭力。
　　
　上述凍干機(jī)，從擱板有效面積1～50m2已基本形成系列，其關(guān)鍵部件均能通過國際采購方式從國內(nèi)外購買。習(xí)慣上，我們將1～10m2的凍干機(jī)稱之為中型(生產(chǎn)型)凍干機(jī)；10～50m2凍干機(jī)稱之為大型(生產(chǎn)型)凍干機(jī)。而1m2以下(如0.4m2或0.6m2)凍干機(jī)稱之為實(shí)驗(yàn)型凍干機(jī)。
　　
　上述采購和生產(chǎn)情況對實(shí)驗(yàn)型凍干機(jī)不適用。因?yàn)樽畲蟮碾y點(diǎn)是，通過國際采購得到的性能良好的雙級低溫型制冷壓縮機(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)的最小凍干機(jī)為1m2凍干機(jī)。如果此種機(jī)組應(yīng)用到1m2以下的凍干機(jī)上，冷量太大，除了耗能太大之外，還會(huì)帶來一系列的故障。所以，生產(chǎn)1m2以下實(shí)驗(yàn)型凍干機(jī)存在購買不到相應(yīng)機(jī)組的問題。至2005年止，國內(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)的一般也采用國產(chǎn)制冷機(jī)組，存在匹配不良、性能穩(wěn)定性較差等問題。
　　
2新一代實(shí)驗(yàn)型真空冷凍干燥機(jī)的介紹
　　
　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)口單級壓縮機(jī)，組成復(fù)疊制冷方式。其系統(tǒng)如圖1所示。
　　
2.2控制系統(tǒng)
　　
　控制系統(tǒng)采用目前國內(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，并可通過遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)控及設(shè)備的維護(hù)升級，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所示。
　　
3開發(fā)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
　　
　由于采購不到適應(yīng)0.4～0.6m2使用的高性能、高可靠性雙級低溫制冷壓縮機(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)高溫級一般采用R22制冷劑，低溫級過去一般采用R13制冷劑，此制冷劑對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R1