真空压力开关在PM S系统真空泵中的应用

吕贵瑜，左超

（兰州生物制品研究所有限责任公司，甘肃兰州730000）

真空压力开关在PM S系统真空泵中的应用

吕贵瑜，左超

（兰州生物制品研究所有限责任公司，甘肃兰州730000）

随着医药行业对药品生产环境的要求越来越严格，监测药品生产环境的尘埃粒子系统（PMS系统）也越来越被企业所重视。PMS系统的关键技术指标就是真空泵要能稳定可靠地提供一定的真空度，才能实现监测尘埃粒子数。通过利用真空压力开关的智能控制使真空泵交替工作，可以实现为系统提供稳定可靠的真空度。真空压力开关越来越多地使用在医药生产与工业控制领域，它是控制真空泵交替工作、防止设备长时间工作以及节能降耗的核心部件。通过巧妙利用真空压力开关ZSE40-01-22L的迟滞性来控制真空泵的交替工作，可以使设备延长使用寿命和减少保养次数。

PMS系统；真空压力开关；迟滞性；交替工作

0　引言

医药行业对药品的生产环境要求十分严格，监管机构通过PMS系统检测环境空气中的尘埃粒子数量来衡量生产环境的洁净度。PMS系统中关键部件就是真空泵，只有真空泵达到一定的真空度才可以保证PMS系统正常采样，正常工作。真空泵的可靠工作以及保养维修对尘埃粒子系统至关重要，所以需要对真空泵进行改造升级为交替工作，达到一定真空度需要进行调整泵的运行情况。真空压力开关在真空泵上的应用很好地解决了PMS系统上真空泵长时间超负荷工作和资源节约利用的需求。

1　PMS系统的组成

PMS全称为Particle Measuring System。PMS包括三大部分组成：尘埃粒子监测探头、上位机、真空泵。PMS系统是通过真空泵提供的负压力抽取被检测环境中的空气，被检测的空气通过尘埃粒子探头的检测，然后上传数据到上位机，再由上位机对上传的数据进行特殊的计算分析，得出直观的尘埃粒子数据，来实现对环境的监测。下面笔者简单介绍每一部分的组成与作用。

1.1真空泵

它主要是为PMS系统提供一定的负真空度，来达到系统正常工作的技术指标。它由两台真空泵和一台气缸组成。

1.2上位机

它是这个系统的大脑，通过CPU的计算处理，把尘埃粒子监测探头传送过来的数据转换为可以直观理解的数据或图表呈献给大家，让大家对所检测的环境有个直观的数据概念。

1.3尘埃粒子监测探头

它被安放在需要监测的环境中，通过真空泵提供的真空压力，来抽取监测环境中的采样空气，通过特殊的处理计算方式，为上位机提供采样数据。

真空泵能稳定可靠地提供真空度是PMS系统正常运行的关键指标，如何巧妙地利用真空压力开关来实现真空泵智能运行是大家关心的核心问题。下面笔者就来介绍如何巧妙的利用真空压力开关的迟滞性来实现智能控制真空泵的交替工作的。

2　真空压力开关工作原理

真空压力开关ZSE40-01-22L是一种用数字式2色显示，根据使用用途可自行设置，可设置4种显示方式，操作性和操作感好，维修性高。真空压力开关ZSE40-01-22L功能强大，基本功能有：压力设定、运动模式设定、输出形态设定、响应时间设定、自动预置设定等等。操作人员可以根据实际工作要求，来设置真空压力开关ZSE40-01-22L的工作状况。

真空压力开关ZSE40-01-22L共有2个输出控制点（OUT1,OUT2），下面以OUT1为例来说明他们的工作原理：设置真空压力开关工作高低限，当OUT1输出为常闭型（P1大于P2），有两种输出波形：第一种为当P1大于P2时，工作的输出波形如第一种波形，这种波形叫做迟滞型见图1；第二种为当P1小于P2时，工作的输出波形如第二种波形，这种工作模式叫做上下限比较型见图2。当OUT1输出为常开型（P1小于P2），也有两种输出波形：第一种为当n1大于n2时，工作的输出波形如第三种波形，这种波形叫做迟滞型见图3；第二种为当n1小于n2时，工作的输出波形如第四种波形，这种工作模式叫做上下限比较型见图4。根据实际工况需要，可以配合着四种波形来达到预期的工作要求。四种工作波形见图5所示。

图1　迟滞型

图2　上下比较型

图3　迟滞型

图4　上下比较型

图5　真空压力开关工作流程图

3　时间继电器工作原理

继电器是一种电子控制器件，当输入量变化到设定值时，输出电路就会被接通或者阻断的一种电器元件。继电器具有隔离电的作用，在工业自动化中常常被用于自动控制、通讯、遥控、机电一体化设备、电力电子中，经常使用的方法是用小电流控制大电流，用弱电去控制强电，或者用作于强弱电的隔离，在控制电路中起到自动开关的作用，也可以作为一种自动保护装置。主要作用有以下几点：

（1）放大器作用，可以用一个很弱的控制量去控制大功率的设备。

（2）扩大继电器控制范围，可以使用一个继电器同时控制多个输出点，同时切换，同时开关，来达到一点控多点的作用。

（3）继电器信号综合作用，多控制信号按规定输入继电器时，通过比较综合，来实现预定的控制功能。

（4）通过使用矢口程序控制线路实现遥控、监测、自动化装置的功能。

继电器按照结构特性和工作原理共分为以下几类：温度继电器、时间继电器、电磁继电器、极化继电器、热继电器、仪表式继电器等等。笔者在这里使用了24 V继电器和时间继电器。它可以根据用户设定的时间，自动打开和关闭各种用电设备，控制对象可以一切需要设定时间打开和关闭的电器设备和家用电器；可以根据需要设置全天24 h内，每2 h交替工作一次，以实现真空泵交替工作的工作特性。

4　真空泵交替使用工作原理

真空泵交替工作需要实现以下几点：两台真空泵在真空度低于下限值时，两台泵都开始工作；当压力大于上线时，两台泵都停止工作；当压力在上限与下限之间时，两台泵通过时间继电器按一定时间交替工作。原有系统工作状况为两台真空泵低于下限值时两台真空泵同时工作，高于上限值时两台真空泵同时停止，在上限与下限之间两台泵都停止工作。这样的工作状况会出现以下问题：两台真空泵压力低于下限值时，它们会一直同时工作；当压力不具备启动真空泵时，真空泵一直处于停止状态，这样就会出现频繁启动和停止的状态。这样时间一长就会烧毁真空泵，浪费资源，没有达到智能自动控制的需要。操作人员可以通过加装一套真空压力开关和时间继电器来实现真空泵的交替使用，工作原理流程图见图6。

图6　真空泵交替工作流程图

5　真空泵交替工作实际设计思路

通过对压力开关的设定与时间继电器相互配合即可实现上述所需的功能。时间继电器是实现真空泵在上下限值之间交替工作的关键器件，将时间继电器设置全天24 h每2 h交替工作一次。现在设置真空压力开关：根据真空泵交替工作技术要求我们把输出点OUT1设置为常闭型（n1>n2），把OUT2设置为常开型（P1

图7　压力开关工作波形图

注意：在设置OUT1的参数时，n1和n2之间存在一个很小的迟滞区间，操作人员在设置参数时要将n1与n2设置的很接近，以便消除迟滞性，不然会存在真空泵频繁启动和停止的工况，最好将n1与P1设置为同一个值（基本接近也可），这样设置需根据实际的工作设备和工作状况来微调这几个参数来达到真空泵的最佳工作状况。

6　结束语

在真空泵工作中巧妙地使用压力开关和时间继电器，可以实现真空泵交替工作，在不需要2台真空泵同时工作的工况下使两台真空泵交替工作，两台泵都能很好地休息和保养，避免了以前出现的烧毁真空泵和损坏设备的情况。还可通过设置时间继电器的工作时间来设置晚间或不需要真空泵工作的时间区间内智能地控制真空泵的工作时间。这样的人工智能化改造很好地解决了在工业生产中的资源浪费和设备损坏，增加了设备资源的维护保护。这种智能小改造、小设计在很多地方可以为企业或工厂带来维修维护方面上的节能增效，为单位企业降本增效。

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TP212

A

DOI10.3969/j.issn.1672-6375.2016.11.012

2016-8-31

吕贵瑜（1987-），男，汉族，甘肃兰州人，大学本科，助理工程师，主要从事医药设备自动化维修、维护工作。