血液制品生產廠房的電氣設計要點分析

黃　磊

（上海朗脈潔凈技術股份有限公司，上海201100）

0　引言

血液制品是指由健康人的血液、血漿或特異免疫人的血漿，經采用分離、提純或重組DNA技術制成的血漿蛋白組分或血細胞組分制品。血液制品主要包括人血白蛋白、免疫球蛋白和凝血因子三大類產品。血液制品是采用人的血漿經過多次分離純化而得，由于個體人血液中可能攜帶病毒，因此在生產過程中檢測出或滅活去除掉病毒就顯得極為重要。2010版GMP及其附錄4，對于血液制品的工程設計，從原料血漿的檢測、生產過程中病毒的滅活或去除到分裝等都提出了嚴格的要求。

本文結合筆者以往設計的多個血液制品工程，總結血液制品生產廠房在電氣方面的設計要點，并加以闡述和分析，以期為血液制品生產企業的廠房設計提供參考。

1　二級負荷

二級負荷是指一旦中斷供電，將在政治、經濟上造成較大損失的負荷。符合下列情況之一時，應為二級負荷：（1）中斷供電將導致主要設備損壞、大量產品報廢、連續生產過程被打亂需較長時間才能恢復、重點企業大量減產等；（2）中斷供電將影響重要用電單位的正常工作，如交通樞紐、通信樞紐等用電單位中的重要電力負荷，以及中斷供電將造成大型影劇院、大型商場等較多人員集中的重要公共場所秩序混亂。

血液制品生產廠房常見的二級負荷包括：消防負荷（如防排煙系統、應急照明、消防弱電、防火卷簾門等）、弱電設備、冷庫、溫室、防爆區空調、事故風機、工藝冷卻系統、重要工藝設備（如灌裝機、軋蓋機、滅活單元、自動進出料系統、隧道烘箱、凍干機、洗瓶機、粗制單元等）、自動控制系統。

與其他潔凈廠房相比，血液制品生產廠房的二級負荷較多且負荷較大。因此，在進行廠房電氣設計時應考慮此特點，以確保發生電力故障時，不會導致中斷供電或供電中斷后能迅速恢復。由于血液制品生產廠房的用電負荷大，故應在廠房內設置變電所。

2　防爆設計

在血液制品的蛋白分離、乙醇存放、清洗消毒、配液等工序中，會大量使用乙醇。因此，在進行電氣設計時需考慮電氣設備的防爆措施。例如，采用防爆型燈具、開關、插座等。同時，設置乙醇和氧氣濃度報警裝置，將氣體報警與消防報警、事故風機聯動，以達到安全生產的目的。

防爆區設計需考慮防靜電接地，在防爆區出入口設置人體靜電消除裝置。

3　低溫空調化霜

血液制品生產廠房有較多的低溫空調，低溫凈化空調系統常見的冷媒，如-15℃乙二醇、-5℃乙二醇，在使用過程中常發生結霜現象。暖通設計時宜采用循環風除霜的方式，電氣設計過程中將其與空調系統、自控系統緊密配合，輔助以電加熱化霜，除霜效果更佳。電加熱控制宜采用無級調節方式，以便更精確地控制溫度。

4　諧波治理

隨著經濟的高速發展，大功率可控硅（晶閘管、硅閥）的廣泛應用，大量非線性負荷增加，特別是電力電子技術、節能技術和控制技術的進步，各行業大量使用了各種整流設備、交直流換流設備、電子電壓調整設備等，還有種類繁多的節能照明電器、UPS、電腦、電梯、空調和復印機等。這些非線性負荷會產生大量的諧波電流并注入到電網中，使電網電壓產生畸變，這種電力公害——諧波污染會對電網和用戶帶來干擾和影響。

4.1　諧波危害

4.1.1對供電設備的危害

（1）電力變壓器和發電機損耗增大，過熱，降低輸出功率；

（2）電纜過熱，絕緣老化，形成火災隱患；

（3）保護裝置產生誤動、拒動，直接危及電網的安全運行；

（4）電抗器、電力電容器過流發熱，甚至燒毀；

（5）傳統無功補償裝置不能投入運行，系統功率因數降低。

4.1.2對用電設備的危害

（1）伺服電機產生脈動，交流電機產生振動，噪聲增大，甚至燒毀；

（2）晶閘管觸發裝置發生觸發錯誤，導致設備出現故障；

（3）電網中廣泛使用的各種儀表，如電壓表、電流表、功率表和電度表等產生誤差；

（4）對通信系統產生干擾，降低信號的傳輸質量，破壞信號的正常傳遞，甚至損壞通信設備；

（5）照明設備和顯示器閃爍，照明效率降低；

（6）計算機程序錯誤，無故重啟、死機，醫療設備失靈、誤動作或非正常停機。

4.1.3對電網的危害

諧波電流在電網中流動，增加電網損耗，影響電網及各種電氣設備的經濟運行，大大增加電網中發生諧振的可能，導致過電壓或過電流，引發嚴重的事故。

由于在血液制品生產廠房大量使用變頻技術、LED燈具等，均會產生諧波污染。因此，在電氣設計中尤其需要考慮此特點。

4.2　諧波治理的方法

（1）主動治理，即從諧波源出發，使諧波源不產生諧波或減少諧波源產生的諧波；

（2）受端治理，即從受到諧波影響的設備或系統出發，提高它們的抗諧波干擾能力；

（3）被動治理，即外加濾波裝置，阻止諧波源產生的諧波注入電網，或者阻止電力系統的諧波流入負載端。

目前，治理諧波最常用的方法是被動治理，即外加濾波裝置。濾波裝置主要分為無源濾波器和有源濾波器。雖然無源濾波器具有投資少、效率高、結構簡單及維護方便等優點，在現階段被廣泛應用于配電網。但是，由于濾波器特性受系統參數影響大，只能消除特定的幾次諧波，而對某些諧波會產生放大作用，甚至出現諧振現象等，隨著電力電子技術的發展，人們將濾波研究方向逐步轉向有源濾波器。因此，血液制品生產廠房宜在低壓側配置有源濾波器。

5　A級潔凈區控制

血液制品的灌裝、軋蓋、滅菌等工序，均需在A級潔凈區下完成，由于A級區面積較大且分散，故對A級區的控制宜進行集中管理，且實現以下功能：

（1）在每個房間內可以啟動和關閉風機、照明系統。

（2）可遠程監控風機、過濾器的狀態、故障、壓差。在A級潔凈區下布置實時監控傳感器，對空氣潔凈度、風速等參數進行監控。

（3）風機需能自動調速，風速均勻。

6　照明控制

血液制品生產廠房與其他潔凈廠房相比，有面積較大、房間較多等特點，對照明控制及節能的要求較高。傳統的照明控制方式難以達到節能及集中控制的要求，所以智能照明控制系統更適用于血液制品生產廠房。

6.1　智能照明控制系統的優點

（1）分布式的系統結構，系統內各智能模塊不依賴于其他模塊，能夠獨立工作，模塊之間是對等關系，系統可靠性更高；

（2）實現多點共同控制時，不需要增加連接線的數量，系統內任何一點的控制，只需通過設置設備參數即可實現；

（3）可在移動終端上實現智能控制，控制界面可選擇語言，可加入圖片，控制更便捷、更人性化；

（4）智能照明控制系統既可自成體系，也可與BA系統互聯；

（5）系統維護方便，更換或升級系統內元件時，不需要關閉整個系統；

（6）系統有多種控制方式，例如，可以實現就地智能面板控制、人體感應控制、光線感應控制、定時控制、場景預設控制及集中控制等；

（7）系統能與消防系統進行聯動，在出現消防報警時，可由系統強制打開所有回路，方便人員疏散；

（8）總線元件及現場控制面板在30 V DC低電壓下安全運行；

（9）系統中的多種控制方式可靈活結合使用，使得管理更方便、更人性化。

6.2　智能照明控制系統的特點

6.2.1符合GMP要求

系統采用智能開關或觸摸屏集中控制，不需要每個房間設置照明開關，解決了傳統模式下照明開關存在衛生死角的問題，符合GMP易清潔的要求。

6.2.2靈活性

系統采用樹狀結構拓展，每個總線設備的位置在系統中基本可以隨意擺放。另外，整個系統架構可大可小，適用于不同類型、不同規模的項目。

6.2.3穩定性

系統中的每個線路有自己的供電電源，這些電源在電氣上是相互隔離的，一條線路上發生的故障不會影響其他線路，確保系統的穩定性。

7　結語

在今后相當長的時期內，由人血分離的天然血液制品仍將是臨床使用血液制品的主要來源。面對激烈的市場競爭，血液制品生產企業只有確保廠房、設施設計先進，生產品種多、規模大，管理規范，產品質量安全、穩定，才能穩步發展。在參考常規潔凈廠房設計的基礎上，在滿足工藝需求的前提下，血液制品生產廠房的電氣設計還應滿足節能、安全要求，使系統設計更符合長期使用和發展的需求。