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如何利用洁净室末端装置来控制洁净室的负压?
如何利用洁净室末端装置来控制洁净室的负压?
1 用定风量阀控制洁净室负压原则上,通过在送风管和排风管上采用定风量控制装置的定风量系统在一定程度上可以主动、动态地调节流量,消除系统静压波动对流量的影响,从而保证流量恒定和控制稳定[7]。
1.1定风量阀精度对洁净室压差的影响
1)定风量阀工作原理定风量阀是机械式的定风量调节装置,无需外部供电即可工作。控制阀片由管道中的轴杆支撑,流动空气产生的动力使阀片定位,使得流量在允许的压差范围内恒定在设定值上。作用在控制阀片上的空气动力使它闭合,充气气囊同时起着振荡阻尼的作用。经过标定的弹簧片产生一个对抗关闭的力,弹簧片由凸轮调节,使得在压差变化时,自动调整控制阀片角度,将流量控制在只有微小误差的流量值上,通过调整定风量阀刻度盘的指针来设定风量。定风量阀的设计特点:定风量阀正常工作的压差范围从50Pa到1000Pa,安装时不受位置限制,但是阀片轴要保证水平,即使入口条件或出口条件不利也能正常工作(要求有1.5B的直线入口长度和0.5B的直线出口长度,B为阀的宽度),流量比为4B1,外部指针指示流量刻度值的调节误差为?4%[1]。
2)定风量阀定风量测试状况为了验证定风量阀能否使风量恒定,分别对某生物实验室主实验间的送风和排风的定风量阀做了几组试验。当保持排风的定风量阀刻度定在700m3/h不变时,分别记录送风的定风量阀刻度在550,600,650,700,650,600m3/h时主实验间与室外的压差。
排风的定风量阀刻度在700m3/h不变,送风的定风量阀风量增大时,洁净室与室外压差越来越小,这种变化趋势是正确的。当把送风的定风量阀刻度重新调到600m3/h时,主实验间与室外压差不能回到先前的状态,两次相差23Pa。当把送风的定风量阀刻度重新调到650m3/h时,主实验间与室外压差也不能重复先前的状态,两次相差30Pa。
由此可见,主实验间送风的定风量阀在某一刻度时不能使风量恒定。
3)问题分析从定风量阀的设计特点看,外部指针指示流量刻度值的调节误差为?4%,调节误差的存在应该是风量定不住的主要原因。由图3可见,采用定风量阀控制风量存在上下波动的情况。当该生物实验室的设计送风量、排风量分别为670m3/h和700m3/h时,假设送风的定风量阀在系统运行时的调节误差为上偏差,排风的定风量阀为下偏差,则可能会使房间出现正压。在调试过程中也的确出现过这种情况,而这对于生物安全实验室来说是绝对不允许的。从定风量阀的工作原理来看,该阀是一个很好的定风量调节装置,但是从设计特点来看,有一定的局限性,并不适用于所有的压差控制。参考:无尘车间www.iwuchen.com
1.2定风量阀适用条件笔者针对调试中出现的问题结合所选用的定风量阀的设计特点,分析了该定风量阀的适用条件。在此,笔者提出漏风量换气次数的概念,漏风量换气次数即漏入或漏出房间的风量与房间体积的比值。洁净室的送风量与排风量之间保持一定的风量差(漏风量),就会使实验室产生一定的压差。
如前所述,房间的压差与漏风量有很大的关系,笔者用房间的漏风量换气次数作为判断定风量阀是否适用的指标。设洁净室的体积为V,换气次数为n,漏风量为Lx,送风量为L,排风量为Lp,则Lp=L+Lx,L=nV,Lp=nV+Lx。已知定风量阀的调节误差为。
按照最不利情况假设送、排风的定风量阀在系统运行时的调节误差分别为上偏差和下偏差。那么,此时L=(1+$)nV,Lp=(1-$)(nV+Lx),保持房间负压,则排风量应大于送风量,即:Lp>L](1-$)#(nV+Lx)>(1+$)nV]Lx/V>2n$/(1-$),即漏风量换气次数m>2n$/(1-$)。
由上述理论分析可见,只有在房间的漏风量换气次数大于2n$/(1-$)时,定风量阀才适用于洁净室的负压控制。
2变风量阀控制洁净室负压生产药品的洁净厂房要满足一定的洁净度要求。药厂生产环境控制的主要目的是防止因污染或交叉污染等危及产品质量的情况发生[8]。对一些关键的生产工艺操作间,在减少房间内污染的同时,保证其相对于相邻房间的压差,就成为保证洁净度从而保证药品质量的重要因素。有污染物的车间保持低压阻止污染物扩散,阻止污染物进入生产车间,即保持房间负压。某些设有工艺排风的洁净厂房出于生产工艺的需求,房间排风量是依据不同产品特点而变化的,保证这些房间对整个洁净厂房的压差平衡就显得尤为重要。在这种风量变化的情况下,使用变风量阀控制房间负压效果较好。
2.1变风量阀工作原理变风量末端装置主要有节流式、旁通式、诱导式等几种,目前使用最多的是节流式。典型的节流式调节风阀内部有一个弹簧的锥体构件,即风量调节机构。它具有两个独立的动作部分:一个是随室内压差变化由房间静压信号来动作的部分,由执行机构控制锥体中心的阀杆,使锥体在文氏管内移动,即调节锥体与管道间的开口面积来调节风量;另一部分是定风量机构,即不会因为调节其他风口而引起风量的再分配。定风量机构依靠锥体构件内弹簧的补偿作用来实现,在上游静压的作用下弹簧伸缩使锥体构件沿阀杆位移,以平衡管内压力的变化,维持要求的风量。节流式变风量阀还有百叶型,百叶型的调节原理和百叶风阀的调节原理一样,一般做成单叶风阀,通过调节风阀的开度来调节风量,其控制原理同上。
2.2工程实例工程为某药厂制剂车间的压差平衡改造设计。
对于这种复杂的压差控制系统,笔者采用变风量阀控制房间压差,保证了生产中整体风量平衡、压差稳定、气流走向符合工艺流线要求。新设排风口风量随原有排风口风量变化而变化。原有排风口排风量减少,则新设排风口阀门开大,新设排风管道排风量增加;原有排风口排风量增加,则新设排风口阀门关小,新设排风管道排风量减少。
本文介绍了几种风量控制装置的工作原理,讨论了利用末端装置控制洁净室负压的方法。文中给出了选用定风量阀控制房间压差的房间漏风量换气次数参考值,以供广大技术人员参考、讨论。控制洁净室负压是一个比较复杂的问题,要保持精确、稳定的压差有许多制约因素,不但需要精确的理论计算,还需要在调试和运行中不断调整和完善。在设计压差控制系统时要根据不同情况选择合适的控制方法。
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