某品牌干熱滅菌柜技術(shù)改造要點分析

李鴻琪 李守軍 彭景峰 鮑家樂

（蘭州生物制品研究所有限責(zé)任公司，甘肅蘭州730030）

0 引言

干熱滅菌柜是疫苗生產(chǎn)行業(yè)的重要滅菌設(shè)備，其運行狀態(tài)直接影響疫苗生產(chǎn)中不銹鋼器皿、玻璃器皿、金屬部件的干燥、滅菌和除熱原的結(jié)果。我公司現(xiàn)使用部分干熱滅菌柜，近期故障頻發(fā)，部分非標(biāo)配件損壞后選用其他配件替代，對設(shè)備的正常使用造成較大影響。為徹底解決設(shè)備非標(biāo)配件的問題，進(jìn)一步提高設(shè)備運行質(zhì)量，對設(shè)備進(jìn)行整體評估與分析后，決定對設(shè)備采用通用標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行整體升級改造。

1 方案的制定

1.1 加熱系統(tǒng)改造措施

將原位于設(shè)備箱體頂部盤管式加熱管改造為如圖1所示的多組并聯(lián)式加熱管，并安裝在柜體側(cè)方，消除原先加熱管損壞后需要將加熱管整體托起，潔凈室與夾層多人配合才能更換加熱管的難點。改造后加熱管每根為獨立單位，出現(xiàn)損壞后，只需打開一側(cè)對流壁便可以對特定的一根或一組加熱管進(jìn)行檢查或維修工作，避免了原先損壞一組后需要將三組整體進(jìn)行更換造成的材料浪費。

圖1 加熱管改造圖

1.2 循壞系統(tǒng)改造措施

（1）拆除原單一循環(huán)風(fēng)機，并對頂部重新進(jìn)行焊接加工，增加為兩臺主循環(huán)風(fēng)機，在內(nèi)部配置雙聯(lián)蝸殼改變送風(fēng)路線，在內(nèi)部形成以逆時針為主要流向的循環(huán)方向，同時因為有兩臺風(fēng)機增加風(fēng)量風(fēng)壓，能夠很好地提高內(nèi)部熱空氣循環(huán)效率，保證內(nèi)部熱分布的均勻性。

（2）取消原位于加熱盤管外圍的水冷盤管，將其安裝在主循環(huán)風(fēng)機風(fēng)向上游，并改為直管增強散熱效果。在進(jìn)出水端口加裝手動控制閥門，消除原先角座閥打開冷卻水循環(huán)時無法對漏水點進(jìn)行緊急處理的難點。

（3）原進(jìn)風(fēng)位置及方式、排風(fēng)位置及方式不變，繼續(xù)利用原公用進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)口，節(jié)省項目成本及避免改造后對公用系統(tǒng)的影響。對進(jìn)風(fēng)初效過濾器、中效過濾器、高效過濾器位置進(jìn)行重新選定改造，增強進(jìn)風(fēng)速率，并重新加工安裝內(nèi)腔循環(huán)高效結(jié)構(gòu)架，增強密封性及穩(wěn)定性。

（4）取消原盤管式加熱管，改為帶翅片電加熱管。

滅菌器改造后內(nèi)部循環(huán)風(fēng)循環(huán)路徑、風(fēng)機安裝位置、初效過濾器、中效過濾器、高效過濾器、內(nèi)腔循環(huán)高效過濾器的安裝位置、加熱管安裝位置示意圖如圖2、圖3所示。

圖2 滅菌器改造圖

圖3 滅菌器頂部改造圖

1.3 電氣系統(tǒng)改造措施

控制柜在潔凈室內(nèi)的位置及柜體外部保持不變，能夠在控制成本的同時進(jìn)一步減小因改造對潔凈區(qū)域造成的污染和影響，控制系統(tǒng)電氣配件（如PLC、晶閘管調(diào)壓器、接觸器、空氣開關(guān)等）及控制線路全部更換，并增加調(diào)壓器、變頻器、曲線記錄儀、加熱電流監(jiān)測等元件，保證電氣系統(tǒng)的良好運行，減少原先加熱系統(tǒng)損壞后維修人員判斷故障位置時需對加熱線路上元件進(jìn)行逐一排除的時間，能夠更加精確判斷損壞原因并進(jìn)行維修。同時，要求改造廠家所用元件均為國內(nèi)一線品牌，保障設(shè)備在高頻率使用的工作狀態(tài)下的穩(wěn)定性。

2 改造后系統(tǒng)運行與調(diào)試

2.1 進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)

由頂部初效過濾器、中效過濾器、高效過濾器、進(jìn)風(fēng)風(fēng)機、送風(fēng)風(fēng)道組成[1]。通過進(jìn)風(fēng)風(fēng)機抽取潔凈區(qū)室內(nèi)的空氣，經(jīng)由高效過濾器過濾后進(jìn)入風(fēng)道，送入滅菌器內(nèi)部。

設(shè)備升溫過程中在室溫～260 ℃時向腔體內(nèi)送入潔凈空氣，使滅菌器內(nèi)保持正壓，保證滅菌效果。在降溫過程中開啟冷風(fēng)風(fēng)機與冷卻水氣動閥體，送入冷風(fēng)及向冷卻直管內(nèi)送入冷卻水，在風(fēng)冷和水冷的共同作用下，加快冷卻過程。

2.2 內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)

由兩個內(nèi)循環(huán)風(fēng)機、側(cè)高效過濾器、風(fēng)道、加熱管組、對流壁組成。先由進(jìn)風(fēng)風(fēng)機抽取潔凈室內(nèi)空氣進(jìn)入風(fēng)道流入滅菌器內(nèi)，而后經(jīng)過初、中、高效過濾器的潔凈風(fēng)在兩臺循環(huán)風(fēng)機的共同作用下經(jīng)過側(cè)高效過濾器過濾后進(jìn)入工作室[2]。在此期間由對流壁對風(fēng)速風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，使風(fēng)平流進(jìn)入工作室，風(fēng)出內(nèi)腔后經(jīng)過加熱器加熱再經(jīng)過循環(huán)風(fēng)機與循環(huán)風(fēng)道作用送入工作室內(nèi)，連續(xù)按照此順序?qū)ぷ魇覂?nèi)潔凈空氣進(jìn)行循環(huán)，能夠保證工作室熱分布的均勻及滅菌效果。

2.3 電氣控制元件

由晶閘管調(diào)壓器、PLC、交流接觸器、觸摸屏、打印機、曲線記錄儀、壓差計等元件共同組成。

HMI含有三級密碼保護（操作人員、主管和維修人員）、三級超溫保護（超溫開關(guān)、PLC、終端）、聲光報警。三種工藝流程設(shè)置選擇分別為干燥程序、滅菌程序、處熱源程序。能夠?qū)崟r顯示各部件運行情況。程序運行后設(shè)置參數(shù)不能被更改，防止誤操作。

打印機：實時打印溫度及顯示時間、流程、批次、操作人、處方、壓差等。

觸摸屏：在干燥、滅菌、除熱原過程中的溫度、時間和腔內(nèi)、外壓差等信息可在觸摸屏上顯示。

2.4 控制方式

采用自動與手動兩種方式控制，自動程序應(yīng)用在干燥、滅菌、除熱原的日常使用中；手動程序可以手動開啟循環(huán)風(fēng)機、冷卻風(fēng)機、加熱系統(tǒng)，應(yīng)用于設(shè)備元件逐一檢查和損壞后元件判斷。

3 改造后的特點

3.1 主體結(jié)構(gòu)特點

設(shè)備滅菌器內(nèi)表面材質(zhì)為304不銹鋼，采用框架支撐，使有效載荷能夠轉(zhuǎn)移至底座，最高耐受溫度為300 ℃，內(nèi)側(cè)氣流通過帶孔對流壁進(jìn)行調(diào)節(jié)。外表面材質(zhì)為304不銹鋼，且表面處理方式為粗拋形成亞光面，運行時外表面最高溫度不超過40 ℃，運行噪聲低于85 dB。

3.2 加熱系統(tǒng)特點

采用晶閘管調(diào)壓器進(jìn)行比例控制加熱，加熱管功率為2 500 W×15根，總功率為37.5 kW，采用220 V交流電供電，加熱介質(zhì)為空氣，加熱管采用304不銹鋼材質(zhì)。加熱系統(tǒng)配有電流監(jiān)測儀監(jiān)測加熱功能，當(dāng)加熱過程出現(xiàn)故障時，設(shè)備上會自動生成聲音報警信號，并能夠在觸摸屏顯示詳細(xì)報警信息。

3.3 控制柜特點

原有控制柜和滅菌器為分體設(shè)置，材質(zhì)為不銹鋼304，控制元件固定于控制柜柜體上的支撐機構(gòu)，并根據(jù)不同的功能和用途按順序多排依次排布。電源和控制電氣線路分開放置，避免因操作誤觸產(chǎn)生的危險。每個線路根據(jù)其設(shè)計的電氣控制作用的不同都進(jìn)行數(shù)字標(biāo)碼，并能與PID圖相對應(yīng)。不同的線路放置在不同的透明纏繞管內(nèi)，防止相互接觸。外部電器為鑲嵌在控制面板上的操作屏幕和曲線記錄儀、打印機等。控制柜和滅菌器分開放置，避免了滅菌器運行時振動對控制柜產(chǎn)生影響。

3.4 電氣控制特點

（1）可編程控制器（PLC）用于執(zhí)行工作程序。PLC控制設(shè)備的輸出裝置和與工作程序有關(guān)的傳感器。

（2）安裝在面板上的曲線記錄儀與打印機用于實時記錄設(shè)備運行的數(shù)值。

（3）觸摸屏可以動態(tài)顯示運行情況，在線對溫度、時間、壓差、FH值、運行曲線、風(fēng)機工作狀態(tài)、報警信息進(jìn)行準(zhǔn)確顯示與記錄。

（4）控制電路采用弱電控制強電的方式，用DC24 V直流供電控制220 V與380 V動力電輸出，還用于信號裝置/輔助線路的控制。

（5）工作室采用一個控制溫度探頭，其布置于內(nèi)腔下游對整體升溫狀態(tài)進(jìn)行控制，同時采用5個參考溫度探頭對冷點進(jìn)行監(jiān)測。

3.5 安全裝置特點

（1）加熱系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置聯(lián)鎖功能，在風(fēng)機不打開的情況下，加熱系統(tǒng)處于鎖定狀態(tài)，不能被開啟。

（2）本設(shè)備為單扉柜體，程序開始運行時，限位開關(guān)處于鎖止?fàn)顟B(tài)，柜門無法被打開。

（3）運行結(jié)束后，未達(dá)到設(shè)定的冷卻溫度時，柜門無法被打開。

（4）配有急停按鈕、告警蜂鳴器、熔斷器、過載繼電器等元件，保護設(shè)備的正常運行。

4 結(jié)語

在本次改造中，配件都選用標(biāo)準(zhǔn)件，既保證了設(shè)備配件的質(zhì)量，又避免了非標(biāo)件造成的后續(xù)影響，同時將設(shè)備原設(shè)計上不利于維護維修的部分重新進(jìn)行設(shè)計改造，加強對電氣線路的保護，更利于使用人員及維修人員開展工作。改造后，設(shè)備在運行過程中故障率大幅降低，保障了生產(chǎn)的有序進(jìn)行，還為以后設(shè)備的改造留下了寶貴的參考經(jīng)驗。