1 用定風量閥控制潔凈室負壓原則上,通過在送風管和排風管上采用定風量控制裝置的定風量系統在一定程度上可以主動、動態地調節流量,消除系統靜壓波動對流量的影響,從而保證流量恒定和控制穩定[7]。
1.1定風量閥精度對潔凈室壓差的影響
1)定風量閥工作原理定風量閥是機械式的定風量調節裝置,無需外部供電即可工作。控制閥片由管道中的軸桿支撐,流動空氣產生的動力使閥片定位,使得流量在允許的壓差范圍內恒定在設定值上。作用在控制閥片上的空氣動力使它閉合,充氣氣囊同時起著振蕩阻尼的作用。經過標定的彈簧片產生一個對抗關閉的力,彈簧片由凸輪調節,使得在壓差變化時,自動調整控制閥片角度,將流量控制在只有微小誤差的流量值上,通過調整定風量閥刻度盤的指針來設定風量。定風量閥的設計特點:定風量閥正常工作的壓差范圍從50Pa到1000Pa,安裝時不受位置限制,但是閥片軸要保證水平,即使入口條件或出口條件不利也能正常工作(要求有1.5B的直線入口長度和0.5B的直線出口長度,B為閥的寬度),流量比為4B1,外部指針指示流量刻度值的調節誤差為?4%[1]。
2)定風量閥定風量測試狀況為了驗證定風量閥能否使風量恒定,分別對某生物實驗室主實驗間的送風和排風的定風量閥做了幾組試驗。當保持排風的定風量閥刻度定在700m3/h不變時,分別記錄送風的定風量閥刻度在550,600,650,700,650,600m3/h時主實驗間與室外的壓差。
排風的定風量閥刻度在700m3/h不變,送風的定風量閥風量增大時,潔凈室與室外壓差越來越小,這種變化趨勢是正確的。當把送風的定風量閥刻度重新調到600m3/h時,主實驗間與室外壓差不能回到先前的狀態,兩次相差23Pa。當把送風的定風量閥刻度重新調到650m3/h時,主實驗間與室外壓差也不能重復先前的狀態,兩次相差30Pa。
由此可見,主實驗間送風的定風量閥在某一刻度時不能使風量恒定。
3)問題分析從定風量閥的設計特點看,外部指針指示流量刻度值的調節誤差為?4%,調節誤差的存在應該是風量定不住的主要原因。由圖3可見,采用定風量閥控制風量存在上下波動的情況。當該生物實驗室的設計送風量、排風量分別為670m3/h和700m3/h時,假設送風的定風量閥在系統運行時的調節誤差為上偏差,排風的定風量閥為下偏差,則可能會使房間出現正壓。在調試過程中也的確出現過這種情況,而這對于生物安全實驗室來說是絕對不允許的。從定風量閥的工作原理來看,該閥是一個很好的定風量調節裝置,但是從設計特點來看,有一定的局限性,并不適用于所有的壓差控制。參考:無塵車間www.iwuchen.com
1.2定風量閥適用條件筆者針對調試中出現的問題結合所選用的定風量閥的設計特點,分析了該定風量閥的適用條件。在此,筆者提出漏風量換氣次數的概念,漏風量換氣次數即漏入或漏出房間的風量與房間體積的比值。潔凈室的送風量與排風量之間保持一定的風量差(漏風量),就會使實驗室產生一定的壓差。
如前所述,房間的壓差與漏風量有很大的關系,筆者用房間的漏風量換氣次數作為判斷定風量閥是否適用的指標。設潔凈室的體積為V,換氣次數為n,漏風量為Lx,送風量為L,排風量為Lp,則Lp=L+Lx,L=nV,Lp=nV+Lx。已知定風量閥的調節誤差為。
按照最不利情況假設送、排風的定風量閥在系統運行時的調節誤差分別為上偏差和下偏差。那么,此時L=(1+$)nV,Lp=(1-$)(nV+Lx),保持房間負壓,則排風量應大于送風量,即:Lp>L](1-$)#(nV+Lx)>(1+$)nV]Lx/V>2n$/(1-$),即漏風量換氣次數m>2n$/(1-$)。
由上述理論分析可見,只有在房間的漏風量換氣次數大于2n$/(1-$)時,定風量閥才適用于潔凈室的負壓控制。
2變風量閥控制潔凈室負壓生產藥品的潔凈廠房要滿足一定的潔凈度要求。藥廠生產環境控制的主要目的是防止因污染或交叉污染等危及產品質量的情況發生[8]。對一些關鍵的生產工藝操作間,在減少房間內污染的同時,保證其相對于相鄰房間的壓差,就成為保證潔凈度從而保證藥品質量的重要因素。有污染物的車間保持低壓阻止污染物擴散,阻止污染物進入生產車間,即保持房間負壓。某些設有工藝排風的潔凈廠房出于生產工藝的需求,房間排風量是依據不同產品特點而變化的,保證這些房間對整個潔凈廠房的壓差平衡就顯得尤為重要。在這種風量變化的情況下,使用變風量閥控制房間負壓效果較好。
2.1變風量閥工作原理變風量末端裝置主要有節流式、旁通式、誘導式等幾種,目前使用最多的是節流式。典型的節流式調節風閥內部有一個彈簧的錐體構件,即風量調節機構。它具有兩個獨立的動作部分:一個是隨室內壓差變化由房間靜壓信號來動作的部分,由執行機構控制錐體中心的閥桿,使錐體在文氏管內移動,即調節錐體與管道間的開口面積來調節風量;另一部分是定風量機構,即不會因為調節其他風口而引起風量的再分配。定風量機構依靠錐體構件內彈簧的補償作用來實現,在上游靜壓的作用下彈簧伸縮使錐體構件沿閥桿位移,以平衡管內壓力的變化,維持要求的風量。節流式變風量閥還有百葉型,百葉型的調節原理和百葉風閥的調節原理一樣,一般做成單葉風閥,通過調節風閥的開度來調節風量,其控制原理同上。
2.2工程實例工程為某藥廠制劑車間的壓差平衡改造設計。
對于這種復雜的壓差控制系統,筆者采用變風量閥控制房間壓差,保證了生產中整體風量平衡、壓差穩定、氣流走向符合工藝流線要求。新設排風口風量隨原有排風口風量變化而變化。原有排風口排風量減少,則新設排風口閥門開大,新設排風管道排風量增加;原有排風口排風量增加,則新設排風口閥門關小,新設排風管道排風量減少。
本文介紹了幾種風量控制裝置的工作原理,討論了利用末端裝置控制潔凈室負壓的方法。文中給出了選用定風量閥控制房間壓差的房間漏風量換氣次數參考值,以供廣大技術人員參考、討論。控制潔凈室負壓是一個比較復雜的問題,要保持精確、穩定的壓差有許多制約因素,不但需要精確的理論計算,還需要在調試和運行中不斷調整和完善。在設計壓差控制系統時要根據不同情況選擇合適的控制方法。
