洁净室中的仪器仪表.doc

洁净室中的控制用仪器仪表蒋万冬 随着科学技术的进步，经济的发展，洁净技术的应用越来越广泛。目前在电子、制药、食品、生物工程、医疗等领域对洁净室的要求也越来越高，它综合了工艺、 建筑、装饰、给排水、空气净化、暖通空调及自动化控制测量等各方面的技术。本文从洁净室的角度，谈谈自动化仪表控制与监测技术在洁净室的应用。 现代洁净室技术将洁净室设计建造、洁净室测试与检测、洁净室运行分为三大范畴， 每一范畴内都包含了自动化仪表控制与监测技术。净化工程是系统性很强的一项工程，它包括净化围护结构、净化空调系统。整个系统是否合理、是否最终能够满足空气净化级别和生产工艺所要求的各项指标或参数，取决仪器仪表的检测和自动化程度的高低。对于整个净化空调系统来说，净化空调机组和风管是这个系统的重要组成部分。它的作用是对空气进行过滤、加热或降温，加湿或减湿后送至各需要的场所。但是送入房间的空气是否达到了洁净要求，空气的温度、湿度是否满足生产要求，则需要由检测和控制设备来实现。1洁净室空调系统的特点 风机的压头高，风量大 温度，湿度控制精度高 正负微差压控制精度高 过滤系统效能要求高 变风量调节要求高 要求具备高的稳定性和可靠性 针对于洁净室工程的特点，在控制仪表和检测仪表方面需要更高的可靠性能和稳定性能，这样不仅经能达到工艺生产的目的，还能节能降耗，降低生产成本，保护环境。 图1是空气处理系统中需要仪表控制的原理图。图1 空气处理系统原理图2 洁净室的微差压的控制： 按工艺要求维持洁净室与周围空间一定的微小差压，可正压或负压。微差压可通过送风口，回风口或余压阀来控制。 压差控制在净化空调系统中是一个非常重要的环节。只有通过对净化区域的压差进行控制，保证合理的气流组织，才能达到净化和工艺的要求。例如洁净厂房必须保 持一定的正压使外界未经净化的空气不会进人净化区域，保证洁净级别；并且通过对各净化区域的不同的压差控制，达到净化分区的作用，在GMP中就要求不同净 化级别区域的压差应得到控制不小于+5Pa。在生物安全洁净室中，压差控制更是保证安全防护屏障的关键手段，生物安全实验室建筑技术规范要求必须使实验室的负压梯度得到稳定可靠的控制。因此对于净化空调系统来说，压差控制是非常重要的。 根据洁净室设计规范（以下简称规范），洁净室室内压力保持高于外部压力，则为正压洁净室：反之称为负压洁净室。正压与负压是相对而言的，一个洁净室对大气而言是正压洁净室，但对另外一个房间而言可能是负压洁净室。规范规定不同等级的洁净室以及洁净区与非洁净区之间的压差不小于5Pa，洁净区与室外的压差不小于 10Pa。洁净室内走廊与非洁净区至少维持30Pa正压压差。这种压差建立的基本原理是送风量大于回风量、排风量、渗漏风量来实现的。3 洁净室的洁净度控制： 洁净度的控制主要通过过滤器和室内需达到一定的换气量来实现。过滤器的性能及长时间的堵塞，会影响空气的洁净度。因此需要检测过滤器的状态，同时也要掌握风机的运行状态及各风管的风压。表1为微差压监测和控制典型产品：表1微差压监测和控制典型产品微差压表医药行业GMP认证的专用仪表；用于制药厂、电子厂洁净室的微差压指示， 量程范围包括： -30 - +30Pa, 0 - 60Pa、-60 - +60Pa、 0-125Pa、 -125 - +125Pa、0-250Pa、-250Pa - +250Pa、0-500Pa、0-750Pa等400多种规格和量程范围规格。 用于洁净室内外微差压指示 过滤器清洁状态指示 风管压力指示 风机两端差压指示 风速指示（配合皮托管）微差压变送器将微差压变送成4-20mA信号输出，可现场更换量程，可现场更改成带液晶数码显示或不带显示，可选英制或公制工程单位单位。最小量程0-25Pa，误差小于0.5Pa。 洁净室内外微差压指示，信号远传。 过滤器清洁状态指示，信号远传。 风管风速（配合皮托管）指示，信号远传。 风管风压指示，信号远传。带模拟显示的微差压变送器将微差压变送成4-20mA信号输出，并且现场指示。量程范围: -10Pa +50Pa, 0-60Pa, -60Pa - +60Pa, 等二十种不同量程，最高到0-1.5KPa 洁净室内外微差压指示，信号远传。 过滤器清洁状态指示，信号远传。 风管风速（配合皮托管）指示，信号远传。 风管风压指示，信号远传。经济型微差压变送器将微差压变送成4-20mA信号输出，量程范围从0-250Pa 到0-2500Pa. 过滤器清洁状态指示，信号远传。 风管风速（配合皮托管）指示，信号远传。 风管风压指示，信号远传。微差压变送控制器将微差压变送器，微差压开关，微差压表组合一体 过滤器状态指示控制，信号远传。 风管风速（配合皮托管）指示，信号远传。 风管风压指示，信号远传。 风机正常运行监测4 洁净室风量控制洁净室的送风量是由洁净度等级决定的，但送风量不可避免地会受到产尘量、压差等因素的影响而发生变化，造成设备能耗加大，运行费用增加， 如果系统采用变频装置，再根据生产工艺特点现场设置检测、控制装置来调节排风量，相继改变送风量，就可以避免因个别工序不生产时仍需开启排风机，造成电能的消耗。由于采用了变频装置，根据系统所需送风量值，来改变风机转速，从而大大降低电能消耗。图2是风量调节原理图。图2风量调节原理图5 其他自控仪表典型产品5.1 温湿度控制仪表：表2是温湿度检测和控制仪表典型产品。表2 温湿度检测和控制仪表典型产品 温湿度变送器风管安装式，2% 或3% 精度， 可选择带现场LCD指示 用于测量和指示风管内风的温湿度温湿度变送器墙装式，2%， 或3% 精度 用于测量房间的温湿度温度传感器有Pt100， Pt1000， Ni1000， Balco1000热电阻，3K， 5K， 10K， 20K， 100K等多种热敏元件选择， 测量风管、水管温度。温湿度，露点变送器有2%， 3%精度选择，多种输出， 带LCD液晶显示， 运行过程中可替换传感器 用于测量和指示房间的温湿度、露点值湿度开关液晶显示，可编程控制 用于湿度的控制5.2 风速，风机控制仪表：表3是风速测量，风机控制仪表典型产品表3风速测量，风机控制仪表典型产品风速/温度变送器可选五种风速量程：0-5m/s0-10m/s0-15m/s0-20m/s0-30m/s带LCD液晶显示， 监测风管风速和温度电流强度开关多种量程选择，可现场调整设定点值，有闭口式，或开启式。 风机故障连锁报警风门执行机构各种范围的转矩选择，带过载保护，强制手动，阀位反馈等功能。 风速变送器三种量程：0-4m/s0-8m/s0-16m/s可选4-20mA或0-10VDC输出 用于送风和排风控制靶式风速开关在2m/s 8 m/s的范围内可调整设定点值。用于风机运行状态连锁报警送排风系统的连锁报警5.3 热，冷水循环系统控制仪表： 对于一个中央空调系统，还会有配备热水，冷水的管路系统以及设备，这些都需要配备必须的自动化控制仪器仪表。 图3是热，冷循环水系统原理图 表4是热，冷水循环系统控制仪表典型产品图3 热，冷循环水系统原理图表4 热，冷水循环系统控制仪表典型产品电动两通阀带强制手动 用于热，冷循环水的控制靶式流量开关可安装于管径25 200mm, 循环水系统状态连锁报警电动三通球阀可选择气动或电动执行机构 循环水系统回水和供水混合 这些可构成净化工程空调的基本自控系统。根据工程项目的要求，可组成模拟仪表自动控制系统或计算机控制系统。5.4 施工验收和正常生产中需要维护，检修的仪器仪表5.4.1风量、风速检测 风量的检测是其他检测项目的前提，也是验证系统设计的合理性。5.4.2静压差检测： 不同级别的洁净室或洁净区与非洁净区之间的静压差应大于5Pa，洁净室（区）与室外应大于10Pa。有些区域按规范或工艺要求还需负压。5.4.3洁净度检测 对于每一洁净室（区）的采样次数要3次，根据洁净度级别所要求的粒径范围来选用不同的检测仪器。5.4.4便携式温湿度检测 根据洁