藥品生產潔凈廠房、特別是生物潔凈室的設計中,以潔凈度的指標要求為主。對影響產品質量的關鍵工藝操作間,在減少室內污染源的同時,保證其相對于外室的壓差關系,成為保證潔凈度的一項重要控制指標。由于生產工藝的要求不同,在同一生產區域內,常具有不同級別要求的潔凈間。正壓控制區內,局部可能有負壓要求的房間,以限制污染空氣向周圍環境擴散。而負壓區內(相對于室外)也有相對正壓的要求,以保護暴露于環境中的產品免受污染。因此,要滿足潔凈度的要求,相對于室外潔凈區之間有一個壓力遞增的關系。以最低級別為±10Pa為基準,按[規范]要求,最高靜壓差值應達到25Pa以上。為保證級別不同的房間(區域)之間有一個明確的壓差值,并在生產中保持一定的穩定性,需以壓差作為控制指標,對每一控制對象(即不同的潔凈室的壓差)建立一控制系統,保持其相對于室外的壓差值,從而達到壓差關系的平衡。實施過程中,有兩個問題:①設定值的選取;②控制值的穩定性。
一、設定值的選取
設定值的選取,應從保證潔凈度及節能兩方面考慮。因[規范]中,只給出了要求靜壓差的下限值,而無上限要求,因而系統的風量設計往往考慮控制中的波動因素,設計壓差值易選取過大。如相鄰級別不同的潔凈間之間,以10Pa為控制基準(考慮干擾因素引起的滯后調節),則最高級別房間的壓差設定值相對室外可達40Pa以上。為了可靠,有可能將設定值選的更高。其結果是,雖滿足了[規范]要求,卻因加大送風量,增加了凈化空調系統中新風的處理量,降低了回風的利用率,增加了處理為保證靜壓而需要的新風量所消耗的冷熱量,造成不必要的能源浪費。
二、控制值的穩定性
要達到壓差控制目標,壓差控制的穩定性成為重要因素。在以壓差作為控制對象的閉環控制系統中,有許多影響其穩定的干擾因素。
①靜態調試中機組總送回風量的波動,如靠調節新風量控制潔凈室風壓的單風機空調機組,當新風量波動時,必然影響到回風量的波動。②送回風支管的風量波動,由于一臺空調機組控制多個房間,部分潔凈室壓差變化使自控回風閥調節,改變了風管回風量,勢必影響到其它房間的壓差穩定。③生產過程中局部排風設備的開停,會破壞房間的壓差平衡,系統需重新調節回風量,以使壓差回到設定值。④潔凈室門的開關,特別是對面積較小的房間,影響較大。⑤室內人員走動頻繁及設備運轉,會影響氣流走向,從而使壓差檢測值處于不穩定狀態,給出波動的壓差調節信號,影響壓差的穩定性。
針對以上干擾因素,應從設計、安裝、調試、運行等多方面來考慮壓差控制的穩定性問題。現就實際應用中控制方法問題討論如下:
(1)循環機組送回風量應滿足要求,并能自動調節,保證定值送風。即設計總風量需有一個調節余度,使用過程中風量減少空氣過濾器阻力增加時仍可自動調至需要的風量。而送風設定值,可在調試過程中,在靜壓差測試平衡的基礎上確定。這里需注意的是,在以新風閥自動調節送風壓力的循環機組中,應以新風閥最小開度時(滿足潔凈室最小新風需求量時的開度)測定的壓差平衡值,作為送風風壓的參考設定值。此時,需反復觀察其設定值在壓差調試過程中,能杏滿足新風量的要求,必要時,可對比設定值不同時的調節情況,避免因風壓的調節使新風補入量低于設定值。
(2)壓差的定值調節,建立在風量測試平衡的基礎上。即靜態時,在滿足室內換氣次數的前提下,自控回風閥開度設定高于50%時,能通過調節送回風手閥,使室內壓差接近于給定值。對一臺機組控制的房間數較多時,須在調試中特別注意,因支管風量的相互影響,此調試步驟是一個反復進行,逐步逼近設定值的過程。待所有房間經測試均達到要求時,方可固定送回風手閥,再投入壓差自控系統。
(3)避免因風管設計不當,產生渦流,使檢測靜壓差處于不穩定狀態,系統無法給出準確的調節信號。風管防火閥應安裝在易檢修位置,以保證防火閥狀態改變影響風壓時,可以及時調整。這是設計中易忽略的問題。
(4)自控制節系統的靈敏性與穩定性問題。壓差的閉環調節,旨在克服千擾引起的變化。要求調節系統具有良好的定值調節功能。如:采用可編程控制器作為調節器,可按系統要求設定調節功能,充分發揮其可靠性高,抗千擾能力強的特點,達到精確穩定的調節水平。對于采用PID控制方式的調節器,因為調節對象干擾因素不同,影響大小也不同,應注意調節參數的整定。如某生物制品生產廠房,采用可編程控制器對房間壓差進行閉環控制,各房間均設計采用同一PID參數,調試中出現部分房間壓差波動過大,無法穩定控制的問題。后針對不同的情況,重新調整了調節參數,使部分房間靜壓差值波動范圍減小,達到驗證允許范圍。
(5)壓差檢測點的位置選擇。一般應根據送回風口位置,選擇氣流相對穩定,瞬間波動影響較小的位置,使取壓點相對穩定地反映房間的真實壓差。特別要注意室內設備,尤其是帶局部排風的設備,對氣流走向的影響。以免因誤檢測,造成壓差失衡,甚至逆轉的現象。
(6)潔凈室門的開關對壓差的影響很大,特別對空間較小的潔凈間。應加強運行管理,工作人員應嚴格按GMP要求進出潔凈間,隨手關門,避免頻繁出人及在室內快速走動,以防系統誤調節,造成壓差關系解體。對于采用氣鎖門聯鎖控制的潔凈間,為防止因門的失控造成長開狀態,應在監測過程中首先檢查門的狀態。通過實踐證明,采取以上措施,可使壓差控制值基本穩定在調節值附近(正負2Pa之間),壓差的定值控制是可行的。但同時狀污染物附著在上面是很難清洗的。部分空調場所由于管理不善,員工素質低,使空調系統在運行中達不到設計要求。
三、改進措施
通過調查發現,空調凈化回風口過濾器的過濾效果是影響室內空氣品質的一個重要因素。尤其是在保護末端設備及防止污染物交叉污染上具有重要意義。在潔凈工程中,增大回風口過濾器的效率有助于防止不同車間污染物交叉污染的程度,并延長中高效過濾器的使用壽命。回風口過濾器的安裝位置應方便拆卸更換,不影響整個空調系統的運行,便于分散管理和控制。不利因素是,回風口過濾器過濾效果和效率的提高將使其阻力增大,國外部分設計通常采用增大回風口面積的方式來減小回風速度,從而抵消因此對風機壓頭的要求,在經濟上是合理的。
設計人員應對空調凈化回風口過濾的作用引起重視,以保證末端設備的使用壽命及換熱效率。從而保證室內空氣品質及空調系統的正常運行。有關部門也應組織專家及技術人員制定相關的行業標準,對回風過濾器的效率加以限定,以便更好地滿足人們生活、工作的需要及產品生產工藝對生產環境的要求。
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