醫(yī)藥廠房潔凈空調(diào)系統(tǒng)自動化控制

萬輝

摘要：本文結(jié)合工作實(shí)際，詳細(xì)介紹了醫(yī)藥廠房潔凈空調(diào)系統(tǒng)中的自動化控制過程，并對控制模式檢測內(nèi)容進(jìn)行了描述。

關(guān)鍵詞：醫(yī)藥廠房;潔凈空調(diào)系統(tǒng);自動化控制

藥品與人們的健康密切，人們對藥品的要求越來越高，對藥品質(zhì)量也越發(fā)重視。為保證醫(yī)藥廠房藥品生產(chǎn)和藥品存放的質(zhì)量，應(yīng)嚴(yán)格遵照藥品法規(guī)GMP的生產(chǎn)存放要求，對醫(yī)藥廠房的溫度、濕度、壓差等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并根據(jù)現(xiàn)場情況適當(dāng)調(diào)整環(huán)境控制參數(shù)，使醫(yī)藥廠房環(huán)境達(dá)到GMP標(biāo)準(zhǔn)[1]。單靠手工作業(yè)是不可能完成復(fù)雜的操作內(nèi)容和要求的，潔凈空調(diào)自動化控制系統(tǒng)在醫(yī)藥行業(yè)中應(yīng)用廣泛，隨著科技控制技術(shù)的發(fā)展，基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和自動化的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)越來越完善，這種改進(jìn)大大提高了潔凈空調(diào)系統(tǒng)的自動化控制，同時也保證了藥品生產(chǎn)存放的質(zhì)量。

一、醫(yī)藥廠房潔凈空調(diào)系統(tǒng)要求

醫(yī)藥廠房的凈化環(huán)境涉及許多因素：①溫度和相對濕度。廠房的溫度和相對濕度應(yīng)適合藥品的生產(chǎn)和存放。一般來說，廠房的溫度控制在18℃—26℃之間，相對濕度控制在45%—65%之間。②壓差要求。醫(yī)藥廠房要求將高級別區(qū)域的空氣流向低級別區(qū)域，從而形成一定的氣壓梯度，防止干凈的空氣被污染。一般來說，不同潔凈程度區(qū)域的壓差設(shè)計(jì)值為10PA ，同一凈化區(qū)的壓差設(shè)計(jì)值為5PA。③清潔度要求。醫(yī)藥廠房清潔區(qū)域的設(shè)計(jì)必須滿足相關(guān)清潔度要求，包括“動態(tài)”和“靜態(tài)”要求的標(biāo)準(zhǔn)[2]。

二、醫(yī)藥廠房潔凈空調(diào)自動化系統(tǒng)要求

根據(jù)潔凈環(huán)境技術(shù)指標(biāo)和GMP認(rèn)證要求，結(jié)合醫(yī)藥廠房的特點(diǎn)，總結(jié)出以下具體的自動化控制要求：

（一）控制空調(diào)新風(fēng)機(jī)組

潔凈空調(diào)新風(fēng)機(jī)組監(jiān)控的主要目的是控制機(jī)組的恒定溫濕度和恒定風(fēng)量，主要內(nèi)容包括：風(fēng)機(jī)狀態(tài)、室內(nèi)溫濕度、回風(fēng)溫濕度、風(fēng)機(jī)頻率、送風(fēng)量、熱水閥、冷水閥、新風(fēng)閥、回風(fēng)閥、風(fēng)機(jī)頻率調(diào)節(jié)、風(fēng)機(jī)啟停控制、過濾器阻力報警。根據(jù)醫(yī)藥廠房潔凈空調(diào)自動化系統(tǒng)工藝和保護(hù)要求，將系統(tǒng)內(nèi)的風(fēng)機(jī)和閥門聯(lián)鎖控制，確保廠房室內(nèi)的壓差。

（二）控制時間程序

根據(jù)各廠房的生產(chǎn)、存放需求，要求潔凈空調(diào)自動化系統(tǒng)具有時間程序自動切換功能，潔凈空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行方式有夏季運(yùn)行方式、冬季運(yùn)行方式、正常運(yùn)行方式、消毒運(yùn)行方式和值班運(yùn)行方式。潔凈空調(diào)自動化控制系統(tǒng)不僅能滿足生產(chǎn)、存放的工藝要求，而且能起到節(jié)能優(yōu)化效果。

（三）控制時間累積

中央制冷系統(tǒng)中的每個制冷單元都設(shè)置了時間積累器，當(dāng)潔凈空調(diào)機(jī)組運(yùn)行時，累計(jì)時間最少的機(jī)組自動啟動，當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)自動切換到運(yùn)行時間最短的機(jī)組。另一方面，系統(tǒng)根據(jù)分水器的供水溫度、集水器的回水溫度、流量，系統(tǒng)將自行計(jì)算實(shí)際冷卻量，通過時間積累和冷負(fù)荷，控制冷水機(jī)組運(yùn)行的數(shù)量。

（四）控制溫度

潔凈空調(diào)系統(tǒng)中使用的加熱介質(zhì)和制冷介質(zhì)分別為蒸汽和冷凍水。當(dāng)醫(yī)藥廠房環(huán)境溫度較高時，使用冷凍水降低被控對象的溫度，系統(tǒng)調(diào)節(jié)器設(shè)定為正作用狀態(tài)，空氣調(diào)節(jié)機(jī)組冷凍水電動閥門由窄調(diào)控制系統(tǒng)回風(fēng)管上的溫度傳感器控制，當(dāng)回風(fēng)溫度高于設(shè)定值時，打開冷水電動閥，當(dāng)回風(fēng)溫度低于設(shè)定值時，關(guān)閉冷水電動閥。當(dāng)醫(yī)藥廠房環(huán)境溫度較低時，系統(tǒng)使用蒸汽提高被控對象的溫度，調(diào)節(jié)器被設(shè)置成反作用狀態(tài)，空氣調(diào)節(jié)單元蒸汽熱交換器上的電動閥門由加熱器后的回風(fēng)溫度傳感器控制，當(dāng)溫度大于設(shè)定值時，關(guān)閉電動閥，當(dāng)溫度小于設(shè)定值時，打開電動閥。設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮死區(qū)的控制問題，當(dāng)回風(fēng)溫度降至死區(qū)時，冷熱水閥門均關(guān)閉，死區(qū)范圍可通過溫度控制的準(zhǔn)確性來確定。

（五）控制濕度

潔凈空調(diào)自動化系統(tǒng)回風(fēng)管上的濕度傳感器控制空氣調(diào)節(jié)的蒸汽加濕器，以確保廠房的相對濕度要求，但當(dāng)回風(fēng)濕度大于設(shè)定值時，應(yīng)考慮系統(tǒng)的除濕問題。潔凈空調(diào)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，一般采用冷卻減濕或干燥冷卻的調(diào)節(jié)方式，打開表冷卻器上的冷凍水閥門，直到表面溫度低于處理過的空氣的露點(diǎn)溫度，空氣中的水蒸氣將凝結(jié)成水，降低空氣中的水分含量，隨著含水量的降低，空氣溫度也隨之降低，要求蒸汽加熱器的后端電動閥門打開時間良好。當(dāng)然，在實(shí)際運(yùn)行中，自動化系統(tǒng)控制過程比較復(fù)雜，一個參數(shù)的變化會引起其他參數(shù)的變化。特別是在過渡季節(jié)，必須考慮新回風(fēng)閥對系統(tǒng)的影響，必須根據(jù)焓值來控制閥門，當(dāng)風(fēng)機(jī)停止時，確定其狀態(tài)信號為“OFF”，因此，在設(shè)計(jì)自動控制方案時應(yīng)充分考慮這一特點(diǎn)，以達(dá)到最佳的控制效果。

（六）初中效過濾器堵塞報警系統(tǒng)

在初中效過濾器前后安裝氣壓采樣管，將其連接到壓差開關(guān)上，壓差開關(guān)根據(jù)過濾器類型設(shè)置報警值，當(dāng)過濾器過臟時，過濾器前后的壓差會增大，此時壓差值大于壓差開關(guān)的設(shè)定值，壓差開關(guān)將向DDC和中心站發(fā)出警報信號，通知空調(diào)設(shè)備維護(hù)人員及時清洗和更換過濾器。

（七）自動化報警系統(tǒng)

為了確保潔凈空調(diào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)需要設(shè)置大量的故障報警點(diǎn)，運(yùn)用在線電子差壓表實(shí)時監(jiān)測空氣調(diào)節(jié)箱的過濾器是否堵塞，并通過控制站接口報警，提示工作人員清洗和更換設(shè)備。當(dāng)溫度、濕度超過報警范圍，氣閥、風(fēng)機(jī)故障也會報警。

（八）優(yōu)化控制系統(tǒng)

醫(yī)藥廠房潔凈空調(diào)自動化空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個具有大慣性、大延時性的系統(tǒng)，系統(tǒng)的主要控制對象是一個典型的大遲延回風(fēng)溫濕度。因此，簡單的過程控制方法不能用于自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。醫(yī)藥廠房潔凈空調(diào)自動化系統(tǒng)必須充分考慮其控制原理，采用串級PID控制、補(bǔ)償調(diào)節(jié)控制、選擇控制和分段控制，從而達(dá)到最佳控制效果。

三、醫(yī)藥廠房潔凈空調(diào)自動化控制檢測內(nèi)容

對于醫(yī)藥廠房潔凈空調(diào)自動化來說，空氣調(diào)節(jié)單元的組成可分為四種形式：無預(yù)熱、預(yù)冷形式;有預(yù)熱、預(yù)冷形式;有預(yù)熱形式;有預(yù)熱、預(yù)冷、除濕形式。

潔凈空調(diào)自動化檢測系統(tǒng)主要檢測這四種形式的送、回風(fēng)總管的風(fēng)量、溫度和相對濕度，檢測新風(fēng)相對濕度和溫度，檢測各過濾段壓差和壓差報警，送風(fēng)機(jī)前后壓差及報警，根據(jù)回風(fēng)溫度調(diào)節(jié)加熱蒸汽閥、加濕蒸汽閥和回風(fēng)濕度調(diào)節(jié)表冷閥。檢測新風(fēng)電動閥門控制與反饋、總管防火閥狀態(tài)，檢測恒定風(fēng)量頻率，根據(jù)送風(fēng)量控制風(fēng)機(jī)頻率，保持送風(fēng)量穩(wěn)定。檢測變頻信號，包括風(fēng)機(jī)頻率控制、風(fēng)機(jī)頻率反饋、風(fēng)機(jī)啟停控制、風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、風(fēng)機(jī)故障狀態(tài)和風(fēng)機(jī)遙控狀態(tài)這六種信號。潔凈空調(diào)自動化系統(tǒng)在檢測定風(fēng)壓變頻的排風(fēng)機(jī)時，主要檢測其排風(fēng)機(jī)前壓力，根據(jù)排風(fēng)壓力調(diào)節(jié)排風(fēng)機(jī)的頻率，使排風(fēng)壓力保持穩(wěn)定。出于安全考慮，規(guī)定要求防爆排風(fēng)機(jī)在可燃?xì)怏w濃度報警后直接啟動，可燃?xì)怏w濃度報警器硬啟動排風(fēng)機(jī)，以控制事故狀態(tài)下排風(fēng)機(jī)的分配面板。同時，空調(diào)機(jī)組供風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖啟動，新風(fēng)馬達(dá)閥門和排風(fēng)馬達(dá)閥門EMD-a打開，防爆排風(fēng)機(jī)在正常工作狀態(tài)下仍由自動控制系統(tǒng)控制。

四、結(jié)束語

總而言之，通過潔凈空調(diào)自動化控制系統(tǒng)，可以將潔凈空氣調(diào)節(jié)機(jī)組供給的空氣溫度、濕度一直穩(wěn)定，使醫(yī)藥廠房的溫度、濕度、壓力滿足GMP要求。同時，通過監(jiān)測潔凈空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，可以判斷空調(diào)是否需要維護(hù)，大大減少潔凈空調(diào)系統(tǒng)停機(jī)的頻率和時間。環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r記錄每個醫(yī)藥廠房的環(huán)境參數(shù)，從而滿足GMP檢測要求。

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（作者單位：中國電子系統(tǒng)工程第二建設(shè)有限公司）