1 離心機工作原理
離心是利用旋轉(zhuǎn)運動的離心力以及物質(zhì)的沉降系數(shù)或浮力密度的差異進行分離、濃縮和提純生物樣品的一種方法。懸浮液在高速旋轉(zhuǎn)下，由于巨大的離心力作用，使懸浮的微小顆粒(細胞器、生物大分子的沉淀等)以一定的速度沉降，從而使溶液得以分離、濃縮和提純，顆粒的沉降速度取決于離心機的轉(zhuǎn)速、顆粒的質(zhì)量、大小和密度。離心機的工作框圖如圖1所示。離心機就是利用離心機轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強大的離心力，迫使液體中微粒克服擴散加快沉降速度，把樣品中具有不同沉降系數(shù)和浮力密度的物質(zhì)分離開。
2 離心機的結(jié)構(gòu)
2.1
低速離心機的結(jié)構(gòu)其結(jié)構(gòu)簡單，由電動機、離心轉(zhuǎn)盤、調(diào)速器、定時器、
離心套管與底座等部件構(gòu)成。
2.1.1
電動機：是離心機的主件，多為串激式。它包括定子和轉(zhuǎn)子兩部分。串激式電動機有很大的啟動轉(zhuǎn)矩，隨著負載的增加，轉(zhuǎn)速急速下降，空載時轉(zhuǎn)速很高。
2.1.2
離心轉(zhuǎn)盤(轉(zhuǎn)頭)：離心轉(zhuǎn)盤常用鑄鋁制成，平頂錐形，中間有一圓孔，套在電動機上端的轉(zhuǎn)軸上，然后用螺帽旋緊固定，轉(zhuǎn)盤上有6-12個對稱的45°角的斜孔，以放試管。
2.1.3
調(diào)速裝置：(控制電動機)有多種,如多抽頭變阻器、瓷盤可變電阻器等多種形式。在電源與電動機之間串聯(lián)一只多抽頭扼流圈或瓷盤可變電阻器，改變電動機的電流和電壓，通過旋轉(zhuǎn)或觸摸面板自動控制系統(tǒng)，達到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。
2.1.4
離心套管: 主要用塑料和不銹鋼制成。塑料離心管透明(或半透明)，常用性能較好的材料，如聚丙烯(PP)，其硬度小，可用穿刺法取出梯度層，但易變形，抗有機溶劑腐蝕性差，使用壽命短。塑料離心管都有管蓋，離心前管蓋必須蓋嚴，防止倒置時漏液。不銹鋼離心管強度大，不變形，能抗熱、抗凍、抗化學(xué)腐蝕。
2.2
高速(冷凍)離心機通常有轉(zhuǎn)動裝置、速度控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、離心室、離心轉(zhuǎn)頭及安全保護裝置等。由于轉(zhuǎn)速高，帶有低溫控制裝置，離心室的溫度可以調(diào)節(jié)和維持在0˚C~40˚C。轉(zhuǎn)速、溫度和時間也都可以嚴格準(zhǔn)確控制，并有指針或數(shù)字顯示。
2.2.1
轉(zhuǎn)動裝置:離心機的轉(zhuǎn)動裝置主要由電動機、轉(zhuǎn)頭軸以及它們之間連接的部分構(gòu)成。
2.2.2
速度控制系統(tǒng): 是由標(biāo)準(zhǔn)電壓、速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、功率放大器、電動機、速度傳感器等部分構(gòu)成。通常采用的速度傳感器有測速發(fā)電機傳感器、光電速度傳感器、電磁速度傳感器等。
2.2.3
真空系統(tǒng):超速離心機的轉(zhuǎn)速很高，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過4×10 rpm轉(zhuǎn)時，空氣摩擦產(chǎn)生的高熱就成了嚴重問題。因此，超速離心機都配有真空系統(tǒng)，將離心腔密封并抽成真空，以克服空氣的摩擦阻力，保證離心機達到正常所需要的轉(zhuǎn)速。
2.2.4
溫度控制系統(tǒng):高速離心機的溫度控制是在轉(zhuǎn)頭室裝一熱電偶，監(jiān)測溫度。制冷壓縮機采用全封閉式，由壓縮機、冷凝器、毛細管和蒸發(fā)器四個部分組成。為了降低噪音，冷凝器通常采用水冷卻系統(tǒng)。用接觸式熱敏電阻作為控溫儀的感溫元件，在測量儀表上可選擇溫度和讀出其溫度控制值。
2.2.5
安全保護裝置:超速離心機的安全保護裝置通常包括主電源過電流保護裝置、驅(qū)動回路超速保護、冷凍機超負荷保護和操作安全保護四個部分。
2.3
超速(冷凍)離心機
2.3.1
驅(qū)動和速度控制：其驅(qū)動裝置是由水冷或風(fēng)冷電動機通過精密齒輪箱或皮帶變速，或直接用變頻感應(yīng)電機驅(qū)動，并由微機進行控制。還有一過速保護系統(tǒng)，以防止轉(zhuǎn)速超過轉(zhuǎn)頭最大規(guī)定轉(zhuǎn)速而引起轉(zhuǎn)頭的撕裂或爆炸，為此，離心腔用能承受此種爆炸的裝甲鋼板密閉。
2.3.2
溫度控制：安裝在轉(zhuǎn)頭下面的紅外線射量感受器直接并連續(xù)監(jiān)測離心腔的溫度，以保證更準(zhǔn)確、更靈敏的溫度調(diào)控。紅外線溫控比高速離心機的熱電偶控制裝置更敏感、準(zhǔn)確。
2.3.3
真空系統(tǒng)：超速離心機裝有真空系統(tǒng)，這是它與高速離心機的主要區(qū)別。另外，分析型超速離心機還使用了特殊設(shè)計的轉(zhuǎn)頭和光學(xué)檢測系統(tǒng)，以便連續(xù)地監(jiān)測物質(zhì)在一個離心場中的沉降過程。
2.3.4
轉(zhuǎn)頭：轉(zhuǎn)頭是離心機分離樣品的核心部件，它的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)頭的材料及強度有關(guān)。低速離心機一般采用強度好、重量輕的超硬鋁合金；超速離心機采用鈦合金。一般來說，對同一類型離心機重量輕、容量小的轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)速要高；反之轉(zhuǎn)速要低。
3
離心機常見故障及排除方法
3.1
電機不轉(zhuǎn)：
3.1.1
①主電源指示燈不亮
檢查保險絲是否熔斷，如熔斷分析熔斷原因，換保險；電源線、插頭插座是否接觸良好，如果接觸不好，重新插穩(wěn)，如有損壞應(yīng)更換。②主電源指示燈亮而電機不能啟動：檢查波段開關(guān)、瓷盤變阻器是否損壞或其連接線是否斷脫，如損壞則更換損壞元件，重焊連線。
3.1.2
檢查磁場線圈的連接線是否斷脫或線圈內(nèi)部是否短路，如是線圈內(nèi)部短路則只能重繞線圈。
3.1.3
檢查真空泵表及油壓指示值。
3.2
電機達不到額定轉(zhuǎn)速
3.2.1
檢查軸承是否損壞或出現(xiàn)轉(zhuǎn)動受阻，軸承內(nèi)缺油或軸承內(nèi)有污垢引起摩擦阻力增大，應(yīng)及時清洗軸承并加注潤滑脂。
3.2.2
檢查整流子及碳刷，如整流子表面有異常，如發(fā)現(xiàn)有一層氧化物，可以用細砂紙對其進行打磨清理，使其接觸良好，或者更換；碳刷損耗不能滿足要求，應(yīng)及時更換。
3.2.3
檢查轉(zhuǎn)子線圈中是否有某匝線圈短路或斷路現(xiàn)象，如有短路或者斷路，應(yīng)及時更換。
3.3
轉(zhuǎn)頭的損壞
3.3.1
轉(zhuǎn)頭一般因金屬疲勞、超速、過應(yīng)力、化學(xué)腐蝕、選擇不當(dāng)、使用中轉(zhuǎn)頭不平衡及溫度失控等原因?qū)е码x心管破裂、樣品滲漏損壞轉(zhuǎn)頭。電動機有上下軸承，需定期(半年或一年)上潤滑油。
3.3.2
要求熟練掌握操作程序，正確選用合適的離心管和離心轉(zhuǎn)頭，在轉(zhuǎn)頭的安全系數(shù)及保證期內(nèi)使用。
3.4
冷凍機不能啟動及制冷效果差
3.4.1
電源不通，分別檢查電源線及保險絲是否接觸不良或者有燒斷。
3.4.2
電壓過低，安全裝置動作使冷凍機不能啟斷線，應(yīng)予以更換；或者散熱網(wǎng)灰塵太多影響散熱等。
3.5
機體震動劇烈、響聲異常
3.5.1
離心管重量不平衡，放置不對稱，應(yīng)該嚴格按照操作規(guī)程，對稱放置。
3.5.2
轉(zhuǎn)頭孔內(nèi)有異物，負荷不平衡或使用了不合格的試管套。
3.5.3
轉(zhuǎn)軸上端固定螺帽松動，轉(zhuǎn)軸摩擦或彎曲，應(yīng)及時發(fā)現(xiàn)并且固定。
3.5.4
電機轉(zhuǎn)子不在磁場中心會產(chǎn)生噪音，調(diào)整是否可以改良，如不能改良，應(yīng)予以更換。
3.5.5
機座上減震彈簧的固定螺絲松動或其中一根彈簧斷裂。
3.5.6
轉(zhuǎn)子本身損傷，一般無法修復(fù)，應(yīng)更換。
3.5.7
離心機的外罩因為外力變形或安裝位置不正確，可以修復(fù)、調(diào)整和校正外罩，并將外罩裝好固牢一般可以消除噪音。
3.5.8
試管套與本機不匹配。試管套是廠家精確匹配給機器專用的．不同型號的離心機試管套是不能隨意掉換的。否則，離心機工作時會產(chǎn)生振動噪聲。
3.5.9
冷凍離心機的話，可能是制冷系統(tǒng)管路、壓縮機、冷卻風(fēng)扇松動。
3.6
某些按鍵不能調(diào)節(jié)參數(shù)或者不能實現(xiàn)功能
3.6.1
檢查按鍵的信號連接線接觸是否良好，插拔再重
啟試機；如果還是不行的話，用萬用表測量信號線是否斷線，如果斷線焊接或者更換。
3.6.2
檢查按鍵本身是否損壞，測量是否正確通斷，如果損壞應(yīng)予以更換。
3.2.3
有時也是因為控制板問題，這問題可能相對復(fù)雜，需要觀察測量元器件是否損壞，如果有元件損壞一般要更換。
3.7
冷凍離心機離心室內(nèi)溫度不能控制
3.7.1
溫度控制器失靈或者損壞：拆下控制器，冷卻后，測量控制點是否能夠斷開，如果不能說明溫度控制器已損壞，需要更換。
3.7.2
壓縮機啟動器損壞或者線圈燒壞：打開壓縮機啟動裝置，檢查壓縮機啟動裝置啟動器和過流保護器，測量壓縮機線圈阻值，阻值應(yīng)該是有比例的。
3.7.3
冷凝器風(fēng)扇不轉(zhuǎn)，溫度過高造成高壓壓縮機啟動保護：測量風(fēng)扇電源是否正常，如沒問題，再檢查風(fēng)扇電動機，先試一下手動是否可以轉(zhuǎn)動，如果能轉(zhuǎn)動，再測量電動機線圈是否有斷路或燒壞，損壞需更換。
3.7.4
壓縮機轉(zhuǎn)動，離心室溫度仍高：先打開制冷系統(tǒng)，檢查是否還有制冷制，如果有制冷制，則是由于堵塞造成系統(tǒng)循環(huán)不好，要排除堵塞；如果沒有制冷制，則斷定有泄露地方，檢查泄露點，修復(fù)，再添加制冷制。
離心是利用旋轉(zhuǎn)運動的離心力以及物質(zhì)的沉降系數(shù)或浮力密度的差異進行分離、濃縮和提純生物樣品的一種方法。懸浮液在高速旋轉(zhuǎn)下，由于巨大的離心力作用，使懸浮的微小顆粒(細胞器、生物大分子的沉淀等)以一定的速度沉降，從而使溶液得以分離、濃縮和提純，顆粒的沉降速度取決于離心機的轉(zhuǎn)速、顆粒的質(zhì)量、大小和密度。離心機的工作框圖如圖1所示。離心機就是利用離心機轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強大的離心力，迫使液體中微粒克服擴散加快沉降速度，把樣品中具有不同沉降系數(shù)和浮力密度的物質(zhì)分離開。
2 離心機的結(jié)構(gòu)
2.1
低速離心機的結(jié)構(gòu)其結(jié)構(gòu)簡單，由電動機、離心轉(zhuǎn)盤、調(diào)速器、定時器、
離心套管與底座等部件構(gòu)成。
2.1.1
電動機：是離心機的主件，多為串激式。它包括定子和轉(zhuǎn)子兩部分。串激式電動機有很大的啟動轉(zhuǎn)矩，隨著負載的增加，轉(zhuǎn)速急速下降，空載時轉(zhuǎn)速很高。
2.1.2
離心轉(zhuǎn)盤(轉(zhuǎn)頭)：離心轉(zhuǎn)盤常用鑄鋁制成，平頂錐形，中間有一圓孔，套在電動機上端的轉(zhuǎn)軸上，然后用螺帽旋緊固定，轉(zhuǎn)盤上有6-12個對稱的45°角的斜孔，以放試管。
2.1.3
調(diào)速裝置：(控制電動機)有多種,如多抽頭變阻器、瓷盤可變電阻器等多種形式。在電源與電動機之間串聯(lián)一只多抽頭扼流圈或瓷盤可變電阻器，改變電動機的電流和電壓，通過旋轉(zhuǎn)或觸摸面板自動控制系統(tǒng)，達到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。
2.1.4
離心套管: 主要用塑料和不銹鋼制成。塑料離心管透明(或半透明)，常用性能較好的材料，如聚丙烯(PP)，其硬度小，可用穿刺法取出梯度層，但易變形，抗有機溶劑腐蝕性差，使用壽命短。塑料離心管都有管蓋，離心前管蓋必須蓋嚴，防止倒置時漏液。不銹鋼離心管強度大，不變形，能抗熱、抗凍、抗化學(xué)腐蝕。
2.2
高速(冷凍)離心機通常有轉(zhuǎn)動裝置、速度控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、離心室、離心轉(zhuǎn)頭及安全保護裝置等。由于轉(zhuǎn)速高，帶有低溫控制裝置，離心室的溫度可以調(diào)節(jié)和維持在0˚C~40˚C。轉(zhuǎn)速、溫度和時間也都可以嚴格準(zhǔn)確控制，并有指針或數(shù)字顯示。
2.2.1
轉(zhuǎn)動裝置:離心機的轉(zhuǎn)動裝置主要由電動機、轉(zhuǎn)頭軸以及它們之間連接的部分構(gòu)成。
2.2.2
速度控制系統(tǒng): 是由標(biāo)準(zhǔn)電壓、速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、功率放大器、電動機、速度傳感器等部分構(gòu)成。通常采用的速度傳感器有測速發(fā)電機傳感器、光電速度傳感器、電磁速度傳感器等。
2.2.3
真空系統(tǒng):超速離心機的轉(zhuǎn)速很高，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過4×10 rpm轉(zhuǎn)時，空氣摩擦產(chǎn)生的高熱就成了嚴重問題。因此，超速離心機都配有真空系統(tǒng)，將離心腔密封并抽成真空，以克服空氣的摩擦阻力，保證離心機達到正常所需要的轉(zhuǎn)速。
2.2.4
溫度控制系統(tǒng):高速離心機的溫度控制是在轉(zhuǎn)頭室裝一熱電偶，監(jiān)測溫度。制冷壓縮機采用全封閉式，由壓縮機、冷凝器、毛細管和蒸發(fā)器四個部分組成。為了降低噪音，冷凝器通常采用水冷卻系統(tǒng)。用接觸式熱敏電阻作為控溫儀的感溫元件，在測量儀表上可選擇溫度和讀出其溫度控制值。
2.2.5
安全保護裝置:超速離心機的安全保護裝置通常包括主電源過電流保護裝置、驅(qū)動回路超速保護、冷凍機超負荷保護和操作安全保護四個部分。
2.3
超速(冷凍)離心機
2.3.1
驅(qū)動和速度控制：其驅(qū)動裝置是由水冷或風(fēng)冷電動機通過精密齒輪箱或皮帶變速，或直接用變頻感應(yīng)電機驅(qū)動，并由微機進行控制。還有一過速保護系統(tǒng)，以防止轉(zhuǎn)速超過轉(zhuǎn)頭最大規(guī)定轉(zhuǎn)速而引起轉(zhuǎn)頭的撕裂或爆炸，為此，離心腔用能承受此種爆炸的裝甲鋼板密閉。
2.3.2
溫度控制：安裝在轉(zhuǎn)頭下面的紅外線射量感受器直接并連續(xù)監(jiān)測離心腔的溫度，以保證更準(zhǔn)確、更靈敏的溫度調(diào)控。紅外線溫控比高速離心機的熱電偶控制裝置更敏感、準(zhǔn)確。
2.3.3
真空系統(tǒng)：超速離心機裝有真空系統(tǒng)，這是它與高速離心機的主要區(qū)別。另外，分析型超速離心機還使用了特殊設(shè)計的轉(zhuǎn)頭和光學(xué)檢測系統(tǒng)，以便連續(xù)地監(jiān)測物質(zhì)在一個離心場中的沉降過程。
2.3.4
轉(zhuǎn)頭：轉(zhuǎn)頭是離心機分離樣品的核心部件，它的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)頭的材料及強度有關(guān)。低速離心機一般采用強度好、重量輕的超硬鋁合金；超速離心機采用鈦合金。一般來說，對同一類型離心機重量輕、容量小的轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)速要高；反之轉(zhuǎn)速要低。
3
離心機常見故障及排除方法
3.1
電機不轉(zhuǎn)：
3.1.1
①主電源指示燈不亮
檢查保險絲是否熔斷，如熔斷分析熔斷原因，換保險；電源線、插頭插座是否接觸良好，如果接觸不好，重新插穩(wěn)，如有損壞應(yīng)更換。②主電源指示燈亮而電機不能啟動：檢查波段開關(guān)、瓷盤變阻器是否損壞或其連接線是否斷脫，如損壞則更換損壞元件，重焊連線。
3.1.2
檢查磁場線圈的連接線是否斷脫或線圈內(nèi)部是否短路，如是線圈內(nèi)部短路則只能重繞線圈。
3.1.3
檢查真空泵表及油壓指示值。
3.2
電機達不到額定轉(zhuǎn)速
3.2.1
檢查軸承是否損壞或出現(xiàn)轉(zhuǎn)動受阻，軸承內(nèi)缺油或軸承內(nèi)有污垢引起摩擦阻力增大，應(yīng)及時清洗軸承并加注潤滑脂。
3.2.2
檢查整流子及碳刷，如整流子表面有異常，如發(fā)現(xiàn)有一層氧化物，可以用細砂紙對其進行打磨清理，使其接觸良好，或者更換；碳刷損耗不能滿足要求，應(yīng)及時更換。
3.2.3
檢查轉(zhuǎn)子線圈中是否有某匝線圈短路或斷路現(xiàn)象，如有短路或者斷路，應(yīng)及時更換。
3.3
轉(zhuǎn)頭的損壞
3.3.1
轉(zhuǎn)頭一般因金屬疲勞、超速、過應(yīng)力、化學(xué)腐蝕、選擇不當(dāng)、使用中轉(zhuǎn)頭不平衡及溫度失控等原因?qū)е码x心管破裂、樣品滲漏損壞轉(zhuǎn)頭。電動機有上下軸承，需定期(半年或一年)上潤滑油。
3.3.2
要求熟練掌握操作程序，正確選用合適的離心管和離心轉(zhuǎn)頭，在轉(zhuǎn)頭的安全系數(shù)及保證期內(nèi)使用。
3.4
冷凍機不能啟動及制冷效果差
3.4.1
電源不通，分別檢查電源線及保險絲是否接觸不良或者有燒斷。
3.4.2
電壓過低，安全裝置動作使冷凍機不能啟斷線，應(yīng)予以更換；或者散熱網(wǎng)灰塵太多影響散熱等。
3.5
機體震動劇烈、響聲異常
3.5.1
離心管重量不平衡，放置不對稱，應(yīng)該嚴格按照操作規(guī)程，對稱放置。
3.5.2
轉(zhuǎn)頭孔內(nèi)有異物，負荷不平衡或使用了不合格的試管套。
3.5.3
轉(zhuǎn)軸上端固定螺帽松動，轉(zhuǎn)軸摩擦或彎曲，應(yīng)及時發(fā)現(xiàn)并且固定。
3.5.4
電機轉(zhuǎn)子不在磁場中心會產(chǎn)生噪音，調(diào)整是否可以改良，如不能改良，應(yīng)予以更換。
3.5.5
機座上減震彈簧的固定螺絲松動或其中一根彈簧斷裂。
3.5.6
轉(zhuǎn)子本身損傷，一般無法修復(fù)，應(yīng)更換。
3.5.7
離心機的外罩因為外力變形或安裝位置不正確，可以修復(fù)、調(diào)整和校正外罩，并將外罩裝好固牢一般可以消除噪音。
3.5.8
試管套與本機不匹配。試管套是廠家精確匹配給機器專用的．不同型號的離心機試管套是不能隨意掉換的。否則，離心機工作時會產(chǎn)生振動噪聲。
3.5.9
冷凍離心機的話，可能是制冷系統(tǒng)管路、壓縮機、冷卻風(fēng)扇松動。
3.6
某些按鍵不能調(diào)節(jié)參數(shù)或者不能實現(xiàn)功能
3.6.1
檢查按鍵的信號連接線接觸是否良好，插拔再重
啟試機；如果還是不行的話，用萬用表測量信號線是否斷線，如果斷線焊接或者更換。
3.6.2
檢查按鍵本身是否損壞，測量是否正確通斷，如果損壞應(yīng)予以更換。
3.2.3
有時也是因為控制板問題，這問題可能相對復(fù)雜，需要觀察測量元器件是否損壞，如果有元件損壞一般要更換。
3.7
冷凍離心機離心室內(nèi)溫度不能控制
3.7.1
溫度控制器失靈或者損壞：拆下控制器，冷卻后，測量控制點是否能夠斷開，如果不能說明溫度控制器已損壞，需要更換。
3.7.2
壓縮機啟動器損壞或者線圈燒壞：打開壓縮機啟動裝置，檢查壓縮機啟動裝置啟動器和過流保護器，測量壓縮機線圈阻值，阻值應(yīng)該是有比例的。
3.7.3
冷凝器風(fēng)扇不轉(zhuǎn)，溫度過高造成高壓壓縮機啟動保護：測量風(fēng)扇電源是否正常，如沒問題，再檢查風(fēng)扇電動機，先試一下手動是否可以轉(zhuǎn)動，如果能轉(zhuǎn)動，再測量電動機線圈是否有斷路或燒壞，損壞需更換。
3.7.4
壓縮機轉(zhuǎn)動，離心室溫度仍高：先打開制冷系統(tǒng)，檢查是否還有制冷制，如果有制冷制，則是由于堵塞造成系統(tǒng)循環(huán)不好，要排除堵塞；如果沒有制冷制，則斷定有泄露地方，檢查泄露點，修復(fù)，再添加制冷制。
