药品生产洁净厂房、特别是生物洁净室的设计中,以洁净度的指标要求为主。对影响产品质量的关键工艺操作间,在减少室内污染源的同时,保证其相对于外室的压差关系,成为保证洁净度的一项重要控制指标。由于生产工艺的要求不同,在同一生产区域内,常具有不同级别要求的洁净间。正压控制区内,局部可能有负压要求的房间,以限制污染空气向周围环境扩散。而负压区内(相对于室外)也有相对正压的要求,以保护暴露于环境中的产品免受污染。因此,要满足洁净度的要求,相对于室外洁净区之间有一个压力递增的关系。以最低级别为±10Pa为基准,按[规范]要求,最高静压差值应达到25Pa以上。为保证级别不同的房间(区域)之间有一个明确的压差值,并在生产中保持一定的稳定性,需以压差作为控制指标,对每一控制对象(即不同的洁净室的压差)建立一控制系统,保持其相对于室外的压差值,从而达到压差关系的平衡。实施过程中,有两个问题:①设定值的选取;②控制值的稳定性。
一、设定值的选取
设定值的选取,应从保证洁净度及节能两方面考虑。因[规范]中,只给出了要求静压差的下限值,而无上限要求,因而系统的风量设计往往考虑控制中的波动因素,设计压差值易选取过大。如相邻级别不同的洁净间之间,以10Pa为控制基准(考虑干扰因素引起的滞后调节),则最高级别房间的压差设定值相对室外可达40Pa以上。为了可靠,有可能将设定值选的更高。其结果是,虽满足了[规范]要求,却因加大送风量,增加了净化空调系统中新风的处理量,降低了回风的利用率,增加了处理为保证静压而需要的新风量所消耗的冷热量,造成不必要的能源浪费。
二、控制值的稳定性
要达到压差控制目标,压差控制的稳定性成为重要因素。在以压差作为控制对象的闭环控制系统中,有许多影响其稳定的干扰因素。
①静态调试中机组总送回风量的波动,如靠调节新风量控制洁净室风压的单风机空调机组,当新风量波动时,必然影响到回风量的波动。②送回风支管的风量波动,由于一台空调机组控制多个房间,部分洁净室压差变化使自控回风阀调节,改变了风管回风量,势必影响到其它房间的压差稳定。③生产过程中局部排风设备的开停,会破坏房间的压差平衡,系统需重新调节回风量,以使压差回到设定值。④洁净室门的开关,特别是对面积较小的房间,影响较大。⑤室内人员走动频繁及设备运转,会影响气流走向,从而使压差检测值处于不稳定状态,给出波动的压差调节信号,影响压差的稳定性。
针对以上干扰因素,应从设计、安装、调试、运行等多方面来考虑压差控制的稳定性问题。现就实际应用中控制方法问题讨论如下:
(1)循环机组送回风量应满足要求,并能自动调节,保证定值送风。即设计总风量需有一个调节余度,使用过程中风量减少空气过滤器阻力增加时仍可自动调至需要的风量。而送风设定值,可在调试过程中,在静压差测试平衡的基础上确定。这里需注意的是,在以新风阀自动调节送风压力的循环机组中,应以新风阀最小开度时(满足洁净室最小新风需求量时的开度)测定的压差平衡值,作为送风风压的参考设定值。此时,需反复观察其设定值在压差调试过程中,能杏满足新风量的要求,必要时,可对比设定值不同时的调节情况,避免因风压的调节使新风补入量低于设定值。
(2)压差的定值调节,建立在风量测试平衡的基础上。即静态时,在满足室内换气次数的前提下,自控回风阀开度设定高于50%时,能通过调节送回风手阀,使室内压差接近于给定值。对一台机组控制的房间数较多时,须在调试中特别注意,因支管风量的相互影响,此调试步骤是一个反复进行,逐步逼近设定值的过程。待所有房间经测试均达到要求时,方可固定送回风手阀,再投入压差自控系统。
(3)避免因风管设计不当,产生涡流,使检测静压差处于不稳定状态,系统无法给出准确的调节信号。风管防火阀应安装在易检修位置,以保证防火阀状态改变影响风压时,可以及时调整。这是设计中易忽略的问题。
(4)自控制节系统的灵敏性与稳定性问题。压差的闭环调节,旨在克服千扰引起的变化。要求调节系统具有良好的定值调节功能。如:采用可编程控制器作为调节器,可按系统要求设定调节功能,充分发挥其可靠性高,抗千扰能力强的特点,达到精确稳定的调节水平。对于采用PID控制方式的调节器,因为调节对象干扰因素不同,影响大小也不同,应注意调节参数的整定。如某生物制品生产厂房,采用可编程控制器对房间压差进行闭环控制,各房间均设计采用同一PID参数,调试中出现部分房间压差波动过大,无法稳定控制的问题。后针对不同的情况,重新调整了调节参数,使部分房间静压差值波动范围减小,达到验证允许范围。
(5)压差检测点的位置选择。一般应根据送回风口位置,选择气流相对稳定,瞬间波动影响较小的位置,使取压点相对稳定地反映房间的真实压差。特别要注意室内设备,尤其是带局部排风的设备,对气流走向的影响。以免因误检测,造成压差失衡,甚至逆转的现象。
(6)洁净室门的开关对压差的影响很大,特别对空间较小的洁净间。应加强运行管理,工作人员应严格按GMP要求进出洁净间,随手关门,避免频繁出人及在室内快速走动,以防系统误调节,造成压差关系解体。对于采用气锁门联锁控制的洁净间,为防止因门的失控造成长开状态,应在监测过程中首先检查门的状态。通过实践证明,采取以上措施,可使压差控制值基本稳定在调节值附近(正负2Pa之间),压差的定值控制是可行的。但同时状污染物附着在上面是很难清洗的。部分空调场所由于管理不善,员工素质低,使空调系统在运行中达不到设计要求。
三、改进措施
通过调查发现,空调净化回风口过滤器的过滤效果是影响室内空气品质的一个重要因素。尤其是在保护末端设备及防止污染物交叉污染上具有重要意义。在洁净工程中,增大回风口过滤器的效率有助于防止不同车间污染物交叉污染的程度,并延长中高效过滤器的使用寿命。回风口过滤器的安装位置应方便拆卸更换,不影响整个空调系统的运行,便于分散管理和控制。不利因素是,回风口过滤器过滤效果和效率的提高将使其阻力增大,国外部分设计通常采用增大回风口面积的方式来减小回风速度,从而抵消因此对风机压头的要求,在经济上是合理的。
设计人员应对空调净化回风口过滤的作用引起重视,以保证末端设备的使用寿命及换热效率。从而保证室内空气品质及空调系统的正常运行。有关部门也应组织专家及技术人员制定相关的行业标准,对回风过滤器的效率加以限定,以便更好地满足人们生活、工作的需要及产品生产工艺对生产环境的要求。
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