液相色譜儀的伺服電機驅動滾珠絲桿方案與傳統凸輪方案的比較

       步進電機驅動凸輪泵的恒流泵方案

      伺服電機驅動滾珠絲桿的恒流泵方案

     液相色譜儀恒流泵系統傳統方式是：采用步進電機驅動、用皮帶帶動凸輪驅動柱塞桿的方式。

    其結構特征：步進電機通過皮帶傳動帶動凸輪（偏心輪）運轉，凸輪旋轉擠壓柱塞桿作水平直線運動。這種擠壓力，不是完全的水平方向推力，會造成柱塞桿偏離水平方向運行。
    我們深圳通用儀器公司的新方案是：采用高精度的伺服電機，驅動精密滾珠絲桿，推動柱塞桿的方式。液相色譜儀的高壓恒流泵輸液系統技術方案屬國內首創。 【查新報告編號：201636000L260325   查新機構：教育部科技查新工作站（L26）】 

    其結構特征：采用伺服電機驅動精密滾珠絲桿，去推動柱塞桿作水平直線運動。伺服電機驅動滾珠絲桿旋轉，帶動螺帽滑塊做水平直線運動，滑塊推動柱塞桿的作用力是完全水平的，這樣使泵的壓力穩定性提高，壓力波動減小。 
    采用伺服電機驅動精密滾珠絲桿的恒流泵輸液系統，一方面交流伺服系統在許多性能方面都優于步進電機，另一方面在驅動柱塞桿作水平直線運行上，采用精密滾珠絲桿的方式要大大優于凸輪傳動方式，使用伺服電機驅動精密滾珠絲桿的恒流泵輸液系統穩定性大大提高，系統精度提高，壓力波動由0.2MPa減小0.02MPa，同時也提高了系統可靠性、耐用性。 該項技術，只是國外技術領先企業所采用，如：沃特世、安捷倫等公司，而國內企業仍然都采用傳統的凸輪驅動方式。  
     伺服電機優于步進電機，具體表現在： 
     a、控制精度更高更精密。步進電機的相數和拍數越多，它的精確度就越高，伺服電機取塊于自帶的編碼器，編碼器的刻度越多，精度就越高。一般步進電機步距角為1.8°伺服電機為0.036°伺服電機比步進電機的控制精度高50倍。
     b、控制方式要好，使穩定性提高；步進電機是開環控制，伺服電機是閉環控制，穩定性大大提高。
     c、低頻特性要好，沒有低速振動現象；步進電機在低速時易出現低頻振動現象，當它工作在低速時一般采用阻尼技術或細分技術來克服低頻振動現象，伺服電機運轉非常平穩，即使在低速時也不會出現振動現象。交流伺服系統具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統內部具有頻率解析機能（FFT），可檢測出機械的共振點便于系統調整。
     d、矩頻特性更好；步進電機的輸出力矩會隨轉速升高而下降，交流伺服電機為恒力矩輸出。
     e、過載能力更強；步進電機一般不具有過載能力，而交流電機具有較強的過載能力。
     f、運行性能更好更可靠；步進電機的控制為開環控制，啟動頻率過高或負載過大易丟步或堵轉的現象，停止時轉速過高易出現過沖現象，交流伺服驅動系統為閉環控制，驅動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣，內部構成位置環和速度環，一般不會出現步進電機的丟步或過沖的現象，控制性能更為可靠。
     g、速度響應更快；步進電機從靜止加速到工作轉速需要上百毫秒，而交流伺服系統的加速性能較好，一般只需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合。    

    (5)  新方案帶來其它方面的改進提高：國內品牌采用的傳統方案，都含有緩沖器和梯度混合器，由于緩沖器和梯度混合器，都會集聚殘留3mL的死體積，死體積會降低系統的樣品檢測速度，降低系統檢測的重現性，本公司新的輸液系統去掉了傳統的緩沖器和梯度混合器，使系統死體積降到最小程度，提高了設備的重復性指標。定性重復性由小于0.2%RSD 提高到小于0.05%RSD ，檢測速度提高20%，同時也盡可能地減少故障點，提高了設備使用的可靠性、耐用性。