医药厂房洁净空调系统自动化控制

万辉

摘要：本文结合工作实际，詳细介绍了医药厂房洁净空调系统中的自动化控制过程，并对控制模式检测内容进行了描述。

关键词：医药厂房;洁净空调系统;自动化控制

药品与人们的健康密切，人们对药品的要求越来越高，对药品质量也越发重视。为保证医药厂房药品生产和药品存放的质量，应严格遵照药品法规GMP的生产存放要求，对医药厂房的温度、湿度、压差等参数进行实时监测，并根据现场情况适当调整环境控制参数，使医药厂房环境达到GMP标准[1]。单靠手工作业是不可能完成复杂的操作内容和要求的，洁净空调自动化控制系统在医药行业中应用广泛，随着科技控制技术的发展，基于现代计算机技术、通信技术和自动化的空气调节系统越来越完善，这种改进大大提高了洁净空调系统的自动化控制，同时也保证了药品生产存放的质量。

一、医药厂房洁净空调系统要求

医药厂房的净化环境涉及许多因素：①温度和相对湿度。厂房的温度和相对湿度应适合药品的生产和存放。一般来说，厂房的温度控制在18℃—26℃之间，相对湿度控制在45%—65%之间。②压差要求。医药厂房要求将高级别区域的空气流向低级别区域，从而形成一定的气压梯度，防止干净的空气被污染。一般来说，不同洁净程度区域的压差设计值为10PA ，同一净化区的压差设计值为5PA。③清洁度要求。医药厂房清洁区域的设计必须满足相关清洁度要求，包括“动态”和“静态”要求的标准[2]。

二、医药厂房洁净空调自动化系统要求

根据洁净环境技术指标和GMP认证要求，结合医药厂房的特点，总结出以下具体的自动化控制要求：

（一）控制空调新风机组

洁净空调新风机组监控的主要目的是控制机组的恒定温湿度和恒定风量，主要内容包括：风机状态、室内温湿度、回风温湿度、风机频率、送风量、热水阀、冷水阀、新风阀、回风阀、风机频率调节、风机启停控制、过滤器阻力报警。根据医药厂房洁净空调自动化系统工艺和保护要求，将系统内的风机和阀门联锁控制，确保厂房室内的压差。

（二）控制时间程序

根据各厂房的生产、存放需求，要求洁净空调自动化系统具有时间程序自动切换功能，洁净空调机组的运行方式有夏季运行方式、冬季运行方式、正常运行方式、消毒运行方式和值班运行方式。洁净空调自动化控制系统不仅能满足生产、存放的工艺要求，而且能起到节能优化效果。

（三）控制时间累积

中央制冷系统中的每个制冷单元都设置了时间积累器，当洁净空调机组运行时，累计时间最少的机组自动启动，当机组出现故障时，系统自动切换到运行时间最短的机组。另一方面，系统根据分水器的供水温度、集水器的回水温度、流量，系统将自行计算实际冷却量，通过时间积累和冷负荷，控制冷水机组运行的数量。

（四）控制温度

洁净空调系统中使用的加热介质和制冷介质分别为蒸汽和冷冻水。当医药厂房环境温度较高时，使用冷冻水降低被控对象的温度，系统调节器设定为正作用状态，空气调节机组冷冻水电动阀门由窄调控制系统回风管上的温度传感器控制，当回风温度高于设定值时，打开冷水电动阀，当回风温度低于设定值时，关闭冷水电动阀。当医药厂房环境温度较低时，系统使用蒸汽提高被控对象的温度，调节器被设置成反作用状态，空气调节单元蒸汽热交换器上的电动阀门由加热器后的回风温度传感器控制，当温度大于设定值时，关闭电动阀，当温度小于设定值时，打开电动阀。设计中应考虑死区的控制问题，当回风温度降至死区时，冷热水阀门均关闭，死区范围可通过温度控制的准确性来确定。

（五）控制湿度

洁净空调自动化系统回风管上的湿度传感器控制空气调节的蒸汽加湿器，以确保厂房的相对湿度要求，但当回风湿度大于设定值时，应考虑系统的除湿问题。洁净空调空气调节系统中，一般采用冷却减湿或干燥冷却的调节方式，打开表冷却器上的冷冻水阀门，直到表面温度低于处理过的空气的露点温度，空气中的水蒸气将凝结成水，降低空气中的水分含量，随着含水量的降低，空气温度也随之降低，要求蒸汽加热器的后端电动阀门打开时间良好。当然，在实际运行中，自动化系统控制过程比较复杂，一个参数的变化会引起其他参数的变化。特别是在过渡季节，必须考虑新回风阀对系统的影响，必须根据焓值来控制阀门，当风机停止时，确定其状态信号为“OFF”，因此，在设计自动控制方案时应充分考虑这一特点，以达到最佳的控制效果。

（六）初中效过滤器堵塞报警系统

在初中效过滤器前后安装气压采样管，将其连接到压差开关上，压差开关根据过滤器类型设置报警值，当过滤器过脏时，过滤器前后的压差会增大，此时压差值大于压差开关的设定值，压差开关将向DDC和中心站发出警报信号，通知空调设备维护人员及时清洗和更换过滤器。

（七）自动化报警系统

为了确保洁净空调系统的正常运行，空气调节系统需要设置大量的故障报警点，运用在线电子差压表实时监测空气调节箱的过滤器是否堵塞，并通过控制站接口报警，提示工作人员清洗和更换设备。当温度、湿度超过报警范围，气阀、风机故障也会报警。

（八）优化控制系统

医药厂房洁净空调自动化空气调节系统是一个具有大惯性、大延时性的系统，系统的主要控制对象是一个典型的大迟延回风温湿度。因此，简单的过程控制方法不能用于自动控制系统的设计。医药厂房洁净空调自动化系统必须充分考虑其控制原理，采用串级PID控制、补偿调节控制、选择控制和分段控制，从而达到最佳控制效果。

三、医药厂房洁净空调自动化控制检测内容

对于医药厂房洁净空调自动化来说，空气调节单元的组成可分为四种形式：无预热、预冷形式;有预热、预冷形式;有预热形式;有预热、预冷、除湿形式。

洁净空调自动化检测系统主要检测这四种形式的送、回风总管的风量、温度和相对湿度，检测新风相对湿度和温度，检测各过滤段压差和压差报警，送风机前后压差及报警，根据回风温度调节加热蒸汽阀、加湿蒸汽阀和回风湿度调节表冷阀。检测新风电动阀门控制与反馈、总管防火阀状态，检测恒定风量频率，根据送风量控制风机频率，保持送风量稳定。检测变频信号，包括风机频率控制、风机频率反馈、风机启停控制、风机运行状态、风机故障状态和风机遥控状态这六种信号。洁净空调自动化系统在检测定风压变频的排风机时，主要检测其排风机前压力，根据排风压力调节排风机的频率，使排风压力保持稳定。出于安全考虑，规定要求防爆排风机在可燃气体浓度报警后直接启动，可燃气体浓度报警器硬启动排风机，以控制事故状态下排风机的分配面板。同时，空调机组供风机联锁启动，新风马达阀门和排风马达阀门EMD-a打开，防爆排风机在正常工作状态下仍由自动控制系统控制。

四、结束语

总而言之，通过洁净空调自动化控制系统，可以将洁净空气调节机组供给的空气温度、湿度一直稳定，使医药厂房的温度、湿度、压力满足GMP要求。同时，通过监测洁净空调系统的运行状态，可以判断空调是否需要维护，大大减少洁净空调系统停机的频率和时间。环境监测系统能够实时记录每个医药厂房的环境参数，从而满足GMP检测要求。

参考文献：

[1]吕湘晔.医药厂房洁净空调系统自动化控制[J].建筑工程技术与设计，2018，（2）：1535.

[2]冯智，钟汉云，芮庆忠.洁净空调控制系统的设计及应用[J].自动化与信息工程，2013，（1）：45-48.

[3]文世硕，浅谈医药厂房洁净空调设计中的洁净区内部污染控制，2018，（2）：152.

[4]王晓娟，医药厂房洁净空调设计中的洁净区内部污染控制，2017，（1）：132.

（作者单位：中国电子系统工程第二建设有限公司）