雖然分離技術(shù)種類繁多：有機械的、化學的、電分離和熱分離等（其中包括離心分離、過濾、超濾、反滲透、結(jié)晶和滲析等技術(shù)），但離心分離技術(shù)與其它技術(shù)相比，有下述幾個方面的特點：（1）占地面積小；（2）停留時間短；（3）無需助濾劑；（4）系統(tǒng)密封好；（5）放大簡單；（6）過程連續(xù)；（7）分離效率易于調(diào)節(jié)；（8）處理量大。故自1836年第一臺三足式離心機在德國問世后，迄今分離技術(shù)有了很大的發(fā)展。各類離心機種類繁多，正在向高參數(shù)、系列化、專用機、多功能、新材料及自動化等方面發(fā)展，并已廣泛用于化工、食品、輕工、醫(yī)藥、軍工、造船、環(huán)保、生物工程等近三十個工業(yè)領(lǐng)域。

目前，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機輔助設計（CAD）技術(shù)與模塊化設計的普遍應用，全球市場競爭愈加激烈、多樣化、個性化的客戶需求為離心分離機械實施大規(guī)模定制奠定了基礎，故大規(guī)模定制設計（DFMC）已成為設計方面的新動向。

1 國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀及主要差距

1.1 國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀

我國離心分離行業(yè)尚屬正在發(fā)展中，總體水平不高。隨著社會進步，人們對環(huán)保、能源以及裝備對品質(zhì)的影響有了新的認識。同時，通過國外技術(shù)交流和合作以及成套項目的引進、消化與吸收，促進了我國離心分離技術(shù)的迅速發(fā)展，主要體現(xiàn)在：

（1）已基本形成了一個科研、設計和制造的體系。

（2）成立了分離領(lǐng)域的學術(shù)組織。

（3）在基礎理論與應用方面進行了研究。

（4）目前已能生產(chǎn)三足、上懸、活塞、螺旋、離心力卸料，振動、進動卸料、刮刀及虹吸刮刀、翻袋及旁濾等離心機；分離機則有碟式、室式及管式。上述產(chǎn)品不僅遍及全國且遠銷國外，且技術(shù)特性較“九五”期間有所提高。

（5）為滿足特殊工藝要求（防污染、密閉、防爆等），一些新型離心機亦先后問世。

（6）自控技術(shù)與CAD技術(shù)的應用。

（7）各種相關(guān)標準的制訂。

（8）同國外著名離心機廠商的技術(shù)合作。

1.2 主要差距

盡管我國的離心分離設備有了很大進展，但從整體而言，與世界先進國家相比，差距甚大。主要表現(xiàn)在：

（1）規(guī)格、品種少，系列化程度差。特別缺少集幾種結(jié)構(gòu)形式、集集中推動力于一體的復合式離心機。

（2）技術(shù)參數(shù)低。國外離心分離機械產(chǎn)品的參數(shù)普遍高于我國，并繼續(xù)向高參數(shù)、大容量方向發(fā)展。以臥螺離心機為例，近來研制的機型為國內(nèi)較大的，其轉(zhuǎn)鼓直徑亦僅?720mm。長徑比為L/d=4，分離因數(shù)亦較低。而國外轉(zhuǎn)鼓直徑已達?2.1m，長徑比L/d=6，處理能力大于200m3/h，可用于二相或三相分離。還發(fā)展了雙向擠壓型、沉降、過濾復合機型。目前，較先進的機型都采用計算機控制，會隨著物料特性和參數(shù)的變化自動調(diào)節(jié)其相應的工況。

（3）產(chǎn)品進展緩慢。而國外，由于采用模塊化的組合結(jié)構(gòu)，特別是采用了大規(guī)模定制設計的新手段，故能滿足用戶的個性化需求，并加快了產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度。甚至還儲備所謂“冷凍產(chǎn)品”，以隨時適應市場競爭的需要。

（4）其它方面。在產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性、自控技術(shù)、加工工藝、新材料的使用、配套產(chǎn)品的品質(zhì)，以及理論研究等方面，均存在不少的差距。

2 國外離心分離技術(shù)的進展

受新技術(shù)推動及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響，國外離心分離技術(shù)的進展主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

2.1 加強理論研究，選擇較佳設計方案

瑞典Alfa-laval公司，在碟片流道研究中發(fā)現(xiàn)，碟片間隙橫斷面上的速度分布取決于一個無量綱數(shù)“λ”，而工業(yè)離心機的“λ”通常在5～28之間。隨著“λ”值的增加，碟片的轉(zhuǎn)速增加，薄層減少，可提高雷諾數(shù)并緩和渦流。通過對碟片間隔件和分布孔的巧妙設計，進料量可增加20%，此外，還對相分離技術(shù)進行了研究。

近年來，研究人員為選擇較佳方案，采用流場分離法、有限元模擬法、大梯度密度梯級法、反模態(tài)分析法等，對離心機的工作性能和關(guān)鍵零件進行研究，為設計優(yōu)良性能的離心機提供了理論依據(jù)。并對帶內(nèi)洗滌的臥螺離心機中堰池深度以及臥螺離心機技術(shù)參數(shù)之間的關(guān)系等進行了優(yōu)化研究。

2.2 技術(shù)參數(shù)的提高和新機型的問世

為提高產(chǎn)品的純度，及滿足能源和環(huán)保的要求，高參數(shù)已成為國外機型的發(fā)展特點。由于生物工程需要分離極細的顆粒，如細菌、酶及胰島素等，故碟式機已可處理0.1μm微粒，且分離因數(shù)可達15000。如德國Westfalia公司的CSA160機型和瑞典Alfa-laval公司的BTAX510機型均屬此例。

隨著工藝要求的提高，新機型不斷問世。美國Dorr·Oliver公司的BH-46型碟式機，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑已達1.2m，轉(zhuǎn)鼓重量為4.5t，用2個功率為220kW的電機驅(qū)動，生產(chǎn)能力為450m3/h，當量沉降面積已達250000㎡。

瑞典Alfa-laval公司用于生物技術(shù)的BTUX510型碟式機，具有自動調(diào)節(jié)的渦流噴嘴。利用噴嘴進料黏度和濃度的關(guān)系，可提供恒定的固相濃度，與進料速度和固體含量的變化無關(guān)。

而具有10000分離因數(shù)的臥螺離心機，可從某種程度上彌補管式分離機的不足。BTNX3560-A機型的特點是先進的旋轉(zhuǎn)動態(tài)設計：主軸承改為彈性安裝，可延長壽命，降低機器噪音與振動。

德國Krauss-Maffei公司新研制的SZ型活塞機，尺寸雖小，卻更能有效進行固相分離。還有德國Flottweg公司用于處理難分離物料的雙錐體臥螺離心機等。

2.3 新材料的應用

為了提高分離機械的性能、強度、剛度、耐磨性和抗腐蝕性，一批新型材料不斷涌現(xiàn)。如，工程塑料、硬質(zhì)合金以及性能優(yōu)良的耐磨腐蝕不銹鋼材料。

法國曾研制一種用硬質(zhì)陶瓷制成的轉(zhuǎn)子，英國也曾研制由合成樹脂構(gòu)成的連續(xù)纖維復合材料轉(zhuǎn)子。

但在碟式機中，由于需要高強度和一定的耐腐性能，雙相組織的不銹鋼廣泛采用。俄國研制成功一種雙相鋼04X25H5M2（即04Cr25Ni5Mb2），有足夠的強度和塑性。德國的Wischnouskii等研制的分離機轉(zhuǎn)鼓新材料，具有強度高、塑性和耐腐蝕性好的特點。

為彌補耐蝕和強度之間的矛盾，一些先進的制造商普遍采用了轉(zhuǎn)鼓的自增強技術(shù)。

2.4 其它方面進展

（1）強化動態(tài)監(jiān)測和自動化。隨著自動控制和傳感技術(shù)的發(fā)展，許多先進的自控手段被引入，并對離心機運行中的各項參數(shù)，如溫度、流量、速度、振幅和噪音等進行全方位的監(jiān)測，并通過傳感器將收集信息輸入計算機，經(jīng)系統(tǒng)處理后，可及時了解各種參數(shù)的變化以采取相應的措施。由此出現(xiàn)了無人操作的碟式分離機。

（2）各種組合機和專用機的開發(fā)。Alfa-laval公司在碟式分離機上組合螺旋輸送器形成復合碟式機；Krauss-Maffei公司的柱錐復合活塞機、虹吸刮刀離心機；Sharpies公司的沉降過濾復合螺旋離心機等。此外，還有為滿足特殊工藝要求的專用機，如：滿足食品和生物醫(yī)藥行業(yè)的FDA（GMP）之機型。

3 大規(guī)模定制設計（DFMC）

設計被認為是成品形式、成本、可靠性和市場接受程度的重要因素。通常80%的制造成本、50%的品質(zhì)、50%的定單提前期和80%的商業(yè)復雜性取決于產(chǎn)品和過程的設計。

設計規(guī)范（通常包括機械、電氣與軟件等各方面）由用戶需求和操作規(guī)范所決定。因此，如何很好地滿足用戶的需求，將是設計人員首要考慮的問題。

大規(guī)模定制（mass customization，MC）的概念起初出現(xiàn)于20世紀80年代晚期，由Davis首先預見：即大規(guī)模定制是一種通過過程的高度敏捷、柔性和集成以提供給每一個客戶個性化設計的產(chǎn)品和服務的能力。

由于設計在產(chǎn)品生命周期中的重要性，面向大規(guī)模定制的設計已成為設計方面的新動向。

大規(guī)模定制設計（DFMC）（Tseng和Jiao，1996）在產(chǎn)品早期的設計階段就考慮范圍經(jīng)濟和規(guī)模經(jīng)濟。DFMC的重點在于把當前個別產(chǎn)品的設計提升到產(chǎn)品族的設計。在產(chǎn)品族設計中，模塊化技術(shù)的使用無疑是至關(guān)重要的。

（1）模塊化技術(shù)是一種系統(tǒng)化方法，不僅應用于產(chǎn)品的設計階段，且貫穿于產(chǎn)品的制造、組織和許多其它階段，即模塊化技術(shù)的實施必須貫穿于產(chǎn)品的全生命周期，以充分保證大量生產(chǎn)的產(chǎn)品能滿足特定客戶的個性化需求。

（2）模塊化產(chǎn)品族體系的組成：模塊化設計是一種通過采用相似模塊來產(chǎn)生復雜產(chǎn)品的設計技術(shù)。構(gòu)建模塊化產(chǎn)品族體系的元素有三種，即公共基（是一組用作基本核心單元的模塊，稱之為產(chǎn)品平臺）、差異使能（由不同產(chǎn)品所必需的一組不同的功能模塊）和配置機制（定義了不同模塊間的配置規(guī)則）。

（3）模塊化的不同層次：在模塊化產(chǎn)品族體系中，自頂向下存在著三種不同的層次。即系統(tǒng)層、模塊層和組件層。

4 結(jié)語

綜上所述，大規(guī)模定制設計加速了變異產(chǎn)品的引進，并減少了新產(chǎn)品的成本。然而為確保低成本的規(guī)模經(jīng)濟，大規(guī)模定制設計及其應用還有更長的路要走：世界離心機行業(yè)正在進一步探索和研究，深信國內(nèi)將會向國際水平不斷努力。