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全自动生化分析仪纯水机分析

[导读]本文以日立全自动生化分析仪为例,对配套纯水机的作用、结构及工作原理做了较为详细的分析。同时介绍了该类纯水机的维护保养及常见故障的检修方法,对纯水机的正常运行和使用发挥了保障作用。

全自动生化分析仪是具有微机控制、机电、光学一体化的仪器,由计算机、电极、试剂、比色、样品输送、管路清洗等系统组成。其中管路清洗系统主要是在每做完一个测试项后,利用蒸馏水或去离子水对生化仪的加样针、试剂针和反应槽以及所有与其连接的管路进行冲洗和清洗,以确保下一个测试项的准确度,因此蒸馏水在全自动生化仪中起到很重要的作用 [1,2]。

1 纯水机的作用

由于目前各医院使用的全自动生化仪测试速度快,测试项目多,测试量大,加之每做一个测试项都要进行管路冲洗,因此对蒸馏水的需求量很大。以日立 7180 全自动生化仪为例,虽然在生化仪内部装有一个 10L 容量的蒸馏水箱,但因仪器使用的蒸馏水或去离子水的量大(40L/800Tests),所以要求连接一个产水量在 50L/h 以上、电导度 < 1μs/ cm 的纯水机。日立 7180 生化仪内部蒸馏水冲洗及供排水管路示意图如图 1 所示。

目前许多医院装备的日立生化仪都是配套使用杭州天创净水设备有限公司生产的 TCH-RO 系列的纯水机,该系列纯水机是专为检验科及实验分析室等用水要求高、而用水量少的特点开发的产品,参照了进口全自动生化分析仪的水质要求设计。

根据生产厂家提供的技术手册标明,TCH-RO 系列纯

水机的技术参数及性能指标如下 :

进水水质:城市自来水,要求水质符合 GB-57492 规定。

供电要求 :交流 220V,50Hz。

耗电功率 :0.7kW。

操作压力 :1.0~1.2 MPa。

最大操作压力 :1.4 MPa。

产水量 : 40L/h、70L/h、150L/h (25℃ )。产水水质 :≥ 10MΩ·cm ( 或≤ 0.1μs/ cm)。离子交换树脂造水量 :15000L ( 原水含量 < 100ppm)。

2 TCH-RO系列纯水机的结构与作用

TCH-RO 系列的纯水机为了保证出水的纯净度(电导度 < 1μs/ cm),采用了反渗透的制水方式,其整机结构流

2.1 原水泵

用于给原水(自来水)加压。

2.2 预处理部分

由 1# 过滤器(粗过滤器 20μm 滤芯)、2# 过滤器(活性炭过滤器)、3# 过滤器(精密过滤器 5μm 滤芯)组成。其中 1# 过滤器主要是过滤原水中较粗大的杂质。而 2# 活性炭过滤器,是利用活性炭的微孔结构可以提供非常大的表面积,吸附原水中的可溶性有机物、活性氯和氯胺、致热源、色素等,活性炭过滤器是水处理系统前处理的一个重要组成部分。3# 过滤器属于精密过滤器,使用 5μm 的滤芯,除了过滤原水中的细小杂质外,还有另外一个作用,就是可以过滤活性炭可能释放出的微粒子(fines),以避免微粒子对下游设备的堵塞和对反渗膜的破坏。

2.3 电磁阀

在工作时与原水泵同时动作,原水泵运转,电磁阀打开,使经过预处理的原水进入高压泵。

2.4 高压泵

为反渗膜提供正常工作所需要的压力。

2.5 反渗膜

反渗透系统进行水的纯化是基于分子筛和离子排斥的原理,反渗膜是一种半透膜,可以阻挡分子量 >300 的溶解性无机物、有机物、细菌、内毒素、病毒和颗粒,可以排斥 90%~95% 的双价离子和 95%~99% 的单价离子。

2.5.1 渗透与渗透压。渗透是指两种不同浓度的液体,被半透膜分开,低浓度液体中的溶剂向高浓度一侧移动,促使着移动的力量叫渗透压。

2.5.2 反渗透。在高浓度溶液一侧施加外力超过渗透压时,溶剂就会反向从高浓度一侧移向低浓度一侧,这个过程称为反渗透。

水处理系统的反渗透装置就是根据这一原理设计的利用高压泵加压迫使水通过反渗膜。

2.5.3 纯水和浓缩水。加了高压的水进入反渗透装置后,在通过反渗膜时被分成两部分:透过反渗膜的水称为反渗水(即纯水),另外一部分不经过反渗膜而被排斥掉,称为浓缩水,浓缩水中含有90%~99%的无机物和有机物[3]。

2.6 流量计

用于指示纯水机的制水流量,单位为 LPH(即 L/h)。

2.7 离子交换器

离子交换器(树脂混床)的作用主要是通过阴阳离子交换,去除水中溶解的无机物,从而生产出高质量和高电阻率的纯净水。

2.8 微孔过滤器

对生成的反渗水做进一步的微细过滤,提高纯净水的纯净度。

2.9 电阻传感器和电阻显示器

用于实时监测和数字显示生成的纯净水的电阻值。电阻率(或电导率)是纯水机出水的重要检测指标,是对水中杂质含量的一个综合评估指标。电导率的值越小(电阻率的值越大)越好,说明水中的杂质少,制出的水纯净度高 [4]。

2.10 水箱

用于储存纯水机产生的纯净水。水箱内安装有高低水位传感器,用以控制纯水机的制水过程。当水箱内水位低于设定的低水位时,纯水机自动启动进行制水 ;当水位到达设定的高水位时,纯水机自动停止制水。

2.11 压力表

纯水机装有三块压力表,分别显示原水出口压力、高压泵入口压力和高压泵出口压力。

3 TCH-RO系列纯水机工作原理分析

该系列纯水机控制工作电路原理图如图 3 所示。由主电路、控制电路和手动 / 自动控制转换电路组成。

3.1 主电路

由接触器 KM1 、KM2 的常开接点分别控制原水泵和高压泵电源的通断。

3.2 控制电路

包括原水泵控制电路和高压泵控制电路,分别控制原水泵和高压泵的启动和停止。

3.2.1 原水泵控制电路。由原水泵启动按键开关AN1、原水泵控制接触器KM1、电磁阀、指示灯等部件组成。

启动原水泵时,按下原水泵启动按键开关 AN1,开关闭合,原水泵控制接触器 KM1 通过高水位控制继电器 KA2的常闭接点得电吸合,原水泵运转。KM1 吸合后其常开接点闭合自锁,保持 KM1 的吸合状态,同时电磁阀和指示灯也随之得电吸合和点亮。自来水通过原水泵的运转加压,经过预处理单元(即 1#、2#、3# 过滤器)和电磁阀进入高压泵。

3.2.2 高压泵控制电路。由高压泵启动按键开关AN2、高压泵控制接触器KM2、原水压力开关、指示灯、电阻表等部件组成。其中原水压力开关是为了保护高压泵而设计,当原水压力低于设定的压力值时,压力开关处于断开状态,避免因原水压力太低,流量小而造成高压泵的损坏。在原水压力正常时,按下高压泵启动按键开关AN2,开关闭合,高压泵控制接触器KM2通过原水压力开关的闭合接点和高水位控制继电器KA2的常闭接点得电吸合,高压泵运转。KM2吸合后其常开接点闭合自锁,保持KM2的吸合状态,同时电阻表和指示灯也随之得电工作和点亮。原水通过高压泵的运转加压,进入反渗膜内进行反渗透制水。在制水过程中,经过反渗膜制成的反渗水(即纯水),通过混床树脂的离子交换,微细过滤器的再次过滤,进一步提高了纯水的纯净度,存入水箱内。另一部分未经过反渗膜的浓缩水,则通过浓缩水排放阀被排入回收管路中,进行回收再利用。

3.2.3 手动/自动控制转换电路。该系列纯水机可进行手动控制制水,也可进行自动控制制水,通过手动/自动转换开关S2进行转换。当转换开关S2处于断开位置时,此时纯水机为手动控制制水功能;而当转换开关S2处于闭合位置时,则为自动控制制水功能。

在自动控制制水时,自动控制指示灯点亮。当水箱内水位低于设定的低水位时,低水位开关闭合,低水位控制继电器 KA1 得电吸合,其常开接点 KA1-1、KA1-2 闭合,继而使得原水泵控制接触器 KM1 和高压泵控制接触器 KM2得电吸合,原水泵和高压泵运转,纯水机开始制水。

随着制水时间的延长,水箱内的水位逐渐升高,当水位高于设定的高水位时,高水位开关闭合,高水位控制继电器 KA2 得电吸合,其常闭接点 KA2-1、KA2-2 断开,使得原水泵控制接触器 KM1 和高压泵控制接触器 KM2 掉电释放,原水泵和高压泵停止运转。周而复始,进行自动控制制水过程。

,全自动生化分析仪是具有微机控制、机电、光学一体化的仪器,由计算机、电极、试剂、比色、样品输送、管路清洗等系统组成。其中管路清洗系统主要是在每做完一个测试项后,利用蒸馏水或去离子水对生化仪的加样针、试剂针和反应槽以及所有与其连接的管路进行冲洗和清洗,以确保下一个测试项的准确度,因此蒸馏水在全自动生化仪中起到很重要的作用 [1,2]。

1 纯水机的作用

由于目前各医院使用的全自动生化仪测试速度快,测试项目多,测试量大,加之每做一个测试项都要进行管路冲洗,因此对蒸馏水的需求量很大。以日立 7180 全自动生化仪为例,虽然在生化仪内部装有一个 10L 容量的蒸馏水箱,但因仪器使用的蒸馏水或去离子水的量大(40L/800Tests),所以要求连接一个产水量在 50L/h 以上、电导度 < 1μs/ cm 的纯水机。日立 7180 生化仪内部蒸馏水冲洗及供排水管路示意图如图 1 所示。

目前许多医院装备的日立生化仪都是配套使用杭州天创净水设备有限公司生产的 TCH-RO 系列的纯水机,该系列纯水机是专为检验科及实验分析室等用水要求高、而用水量少的特点开发的产品,参照了进口全自动生化分析仪的水质要求设计。

根据生产厂家提供的技术手册标明,TCH-RO 系列纯

水机的技术参数及性能指标如下 :

进水水质:城市自来水,要求水质符合 GB-57492 规定。

供电要求 :交流 220V,50Hz。

耗电功率 :0.7kW。

操作压力 :1.0~1.2 MPa。

最大操作压力 :1.4 MPa。

产水量 : 40L/h、70L/h、150L/h (25℃ )。产水水质 :≥ 10MΩ·cm ( 或≤ 0.1μs/ cm)。离子交换树脂造水量 :15000L ( 原水含量 < 100ppm)。

2 TCH-RO系列纯水机的结构与作用

TCH-RO 系列的纯水机为了保证出水的纯净度(电导度 < 1μs/ cm),采用了反渗透的制水方式,其整机结构流

2.1 原水泵

用于给原水(自来水)加压。

2.2 预处理部分

由 1# 过滤器(粗过滤器 20μm 滤芯)、2# 过滤器(活性炭过滤器)、3# 过滤器(精密过滤器 5μm 滤芯)组成。其中 1# 过滤器主要是过滤原水中较粗大的杂质。而 2# 活性炭过滤器,是利用活性炭的微孔结构可以提供非常大的表面积,吸附原水中的可溶性有机物、活性氯和氯胺、致热源、色素等,活性炭过滤器是水处理系统前处理的一个重要组成部分。3# 过滤器属于精密过滤器,使用 5μm 的滤芯,除了过滤原水中的细小杂质外,还有另外一个作用,就是可以过滤活性炭可能释放出的微粒子(fines),以避免微粒子对下游设备的堵塞和对反渗膜的破坏。

2.3 电磁阀

在工作时与原水泵同时动作,原水泵运转,电磁阀打开,使经过预处理的原水进入高压泵。

2.4 高压泵

为反渗膜提供正常工作所需要的压力。

2.5 反渗膜

反渗透系统进行水的纯化是基于分子筛和离子排斥的原理,反渗膜是一种半透膜,可以阻挡分子量 >300 的溶解性无机物、有机物、细菌、内毒素、病毒和颗粒,可以排斥 90%~95% 的双价离子和 95%~99% 的单价离子。

2.5.1 渗透与渗透压。渗透是指两种不同浓度的液体,被半透膜分开,低浓度液体中的溶剂向高浓度一侧移动,促使着移动的力量叫渗透压。

2.5.2 反渗透。在高浓度溶液一侧施加外力超过渗透压时,溶剂就会反向从高浓度一侧移向低浓度一侧,这个过程称为反渗透。

水处理系统的反渗透装置就是根据这一原理设计的利用高压泵加压迫使水通过反渗膜。

2.5.3 纯水和浓缩水。加了高压的水进入反渗透装置后,在通过反渗膜时被分成两部分:透过反渗膜的水称为反渗水(即纯水),另外一部分不经过反渗膜而被排斥掉,称为浓缩水,浓缩水中含有90%~99%的无机物和有机物[3]。

2.6 流量计

用于指示纯水机的制水流量,单位为 LPH(即 L/h)。

2.7 离子交换器

离子交换器(树脂混床)的作用主要是通过阴阳离子交换,去除水中溶解的无机物,从而生产出高质量和高电阻率的纯净水。

2.8 微孔过滤器

对生成的反渗水做进一步的微细过滤,提高纯净水的纯净度。

2.9 电阻传感器和电阻显示器

用于实时监测和数字显示生成的纯净水的电阻值。电阻率(或电导率)是纯水机出水的重要检测指标,是对水中杂质含量的一个综合评估指标。电导率的值越小(电阻率的值越大)越好,说明水中的杂质少,制出的水纯净度高 [4]。

2.10 水箱

用于储存纯水机产生的纯净水。水箱内安装有高低水位传感器,用以控制纯水机的制水过程。当水箱内水位低于设定的低水位时,纯水机自动启动进行制水 ;当水位到达设定的高水位时,纯水机自动停止制水。

2.11 压力表

纯水机装有三块压力表,分别显示原水出口压力、高压泵入口压力和高压泵出口压力。

3 TCH-RO系列纯水机工作原理分析

该系列纯水机控制工作电路原理图如图 3 所示。由主电路、控制电路和手动 / 自动控制转换电路组成。

3.1 主电路

由接触器 KM1 、KM2 的常开接点分别控制原水泵和高压泵电源的通断。

3.2 控制电路

包括原水泵控制电路和高压泵控制电路,分别控制原水泵和高压泵的启动和停止。

3.2.1 原水泵控制电路。由原水泵启动按键开关AN1、原水泵控制接触器KM1、电磁阀、指示灯等部件组成。

启动原水泵时,按下原水泵启动按键开关 AN1,开关闭合,原水泵控制接触器 KM1 通过高水位控制继电器 KA2的常闭接点得电吸合,原水泵运转。KM1 吸合后其常开接点闭合自锁,保持 KM1 的吸合状态,同时电磁阀和指示灯也随之得电吸合和点亮。自来水通过原水泵的运转加压,经过预处理单元(即 1#、2#、3# 过滤器)和电磁阀进入高压泵。

3.2.2 高压泵控制电路。由高压泵启动按键开关AN2、高压泵控制接触器KM2、原水压力开关、指示灯、电阻表等部件组成。其中原水压力开关是为了保护高压泵而设计,当原水压力低于设定的压力值时,压力开关处于断开状态,避免因原水压力太低,流量小而造成高压泵的损坏。在原水压力正常时,按下高压泵启动按键开关AN2,开关闭合,高压泵控制接触器KM2通过原水压力开关的闭合接点和高水位控制继电器KA2的常闭接点得电吸合,高压泵运转。KM2吸合后其常开接点闭合自锁,保持KM2的吸合状态,同时电阻表和指示灯也随之得电工作和点亮。原水通过高压泵的运转加压,进入反渗膜内进行反渗透制水。在制水过程中,经过反渗膜制成的反渗水(即纯水),通过混床树脂的离子交换,微细过滤器的再次过滤,进一步提高了纯水的纯净度,存入水箱内。另一部分未经过反渗膜的浓缩水,则通过浓缩水排放阀被排入回收管路中,进行回收再利用。

3.2.3 手动/自动控制转换电路。该系列纯水机可进行手动控制制水,也可进行自动控制制水,通过手动/自动转换开关S2进行转换。当转换开关S2处于断开位置时,此时纯水机为手动控制制水功能;而当转换开关S2处于闭合位置时,则为自动控制制水功能。

在自动控制制水时,自动控制指示灯点亮。当水箱内水位低于设定的低水位时,低水位开关闭合,低水位控制继电器 KA1 得电吸合,其常开接点 KA1-1、KA1-2 闭合,继而使得原水泵控制接触器 KM1 和高压泵控制接触器 KM2得电吸合,原水泵和高压泵运转,纯水机开始制水。

随着制水时间的延长,水箱内的水位逐渐升高,当水位高于设定的高水位时,高水位开关闭合,高水位控制继电器 KA2 得电吸合,其常闭接点 KA2-1、KA2-2 断开,使得原水泵控制接触器 KM1 和高压泵控制接触器 KM2 掉电释放,原水泵和高压泵停止运转。周而复始,进行自动控制制水过程。

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