实验室安全建设| 走好稳步抗疫第一步

2021-08-200

前言


南京疫情传播链延长!再延长!正在国内流行的德尔塔变异毒株,传播速度快!体内复制快!转阴时间长!南京疫情传播链仍在继续延伸,且呈多点扩散外溢态势,除此之外,刚刚经历了暴雨灾害的郑州,疫情形势也不容乐观,截至8月4日,郑州已累计感染101人,目前此次疫情至少波及15省超22个城市,7月全国累计报告新增本土确诊病例328例,接近此前5个月的总和,防控形势严峻。


此次疫情来势凶猛,实验室的病毒测序及相关研究是查明病毒来源、研发疫苗、临床诊治等工作顺利进行的前提。而随互联网以及人工智能、大数据应运而生的智慧实验室也给病毒数据的采集以及相关技术的研究带来更多可能。


高品质的空气质量和湿度正是“智慧实验室”安全实验的一个重要的起点保障。实验室的排风机控制系统的升级设置确保最佳能耗的同时最大化的安全运行,保证实验室空气质量,为工作人员创建更高效、舒适、安全的实验室环境。

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浅谈实验室排风机压力控制


今天,我们就来谈一下实验室的排风机控制,用科学有效的排风机控制的基础设施建设确保将在实验过程中危害人体和环境的有害气体,经过排风管道及过滤系统将有害物质过滤掉再经排风机排到大气中,有效确保实验室空气质量,保障实验室安全。


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在排风过程中根据系统的大小和多少就会产生大小不一的排风管道,针对单个房间的排风相对比较容易控制(如加一个固定风量的排风系统就可以解决),对于稍微大点的系统,如在一个实验室中有 1 个排风柜,2 个万向罩,这样就需要通过各个风口的风阀开关状态来设定风机的频率,使排风量达到各自的要求。


但是对于较大的系统再这样控制就比较麻烦和难以控制了,如有 3个实验室,每个实验室之中都有 2 个到 3 个万向罩和 3 到 4 个实验柜,再用单个排风机的数量做排列组合控制风机的频率控制排风量就不现实了,因为在这个过程不是所有的设备都单独使用或者同时使用,而是随机性比较大。在这种情况下我们就通过排风压力来控制风机的频率,相对于其它的方式要简单一些。


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通过排风压力来控制风机的频率从而达到控制风量的目的,在这一系统中有排风管道系统,过滤系统,动力及控制系统。在该系统中管道的分布及口径大小的设计最为重要,如在管道的排风近端与远端的距离很长,就会导致在排风量一定的情况下,近端的排风量就会很大,远端就会很小;


再就是管道的粗细和风口的大小同样影响着各个排风口的排风量,故在设计时要考虑管道的口径、分布是否均匀及排风口选型是否合理,否则自控根本无法实现!动力及控制系统是决定系统能否正常运行的关键部分,这就要求根据工艺特点进行控制,一般用风速和风压来控制风机,其中风速在运行过程中相对于风压不是很稳定,故选风压来控制。


控制器(RWG)通过风压来控制排风的调试是比较常见的,一般控制思路是测量管道风压(风压传感器要安装到直管段上,防止测量不准),通过风压来控制风机的转速,通过风阀的开启(通过风阀的开到位信号来实现)来控制风机的启停。


这一控制与我们正常的压差控制循环泵很相似,但是它也有自身的一些特点:

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数据采集不稳定

风的压力不稳,与管道的口径、安装材料的好坏等都有密切关系,从而造成采集数据的不稳定,对后续的频率调节造成很大的影响。


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系统反应速度快

系统的控制速度要求反应很快,主要是风速的变化很快。


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由这两点就决定着 PID 调节要注意以下几点:

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设定合理的PID值

设定合理的 PID 值,在开机调节时,风机的转速对风压影响还不是很大,此时 PID 的输出信号会增强很快,当风压到达设定值时,信号输出存在一定的延迟会导致整个系统的压力急剧上升,如果控制不及时会导致风机将通风管道吸扁或管道破裂,当输出信号下降过程中也同样会导致风压急剧下降,所以在调试时一定要将 PID 值设定到合理的区间内。


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设置合理死区

为了减少系统的波动,可以设置合理的死区,防止由于风压的不稳导致风机频率的频繁变化。


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系统开机时设置开机频率

系统开机时设置开机频率,该频率值要大于单开任何一个风口的压力,此时在风机启动后就会直接达到所需要的频率,当风机频率达到设定频率后再将频率转为 PID 调节,此时调节会躲过一开机启动的震荡,从而使系统能比较稳定的运行。


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调试系统设定最大频率

在调试时系统要设定最大频率,防止系统在使用过程中由于参数设定不合理从而发生频率过大对管道造成的伤害。如何设定最大频率,此时的方法是将该系统中的所有阀门都打开,让风机全频运行,测试排风口的风量,使各个风口均达到风机设定风速,此时的风机频率就是风机的最大频率。


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总之,排风机的压差控制风量在应用中是比较好实现的,但是与参数设定和系统工艺有很大的关系,这就要求我们在应用中不断总结经验来完善控制,使系统能够更加稳定的运行。

面对疫情的肆意侵扰,科学人员的实验室研究成果是抵御疫情的一剂良药,为科研人员营造安全可靠的研究场所,保证实验室内空气流通的安全性是十分必要的。相信在各界同仁的共同努力下,我们将会在短时间内取得有效的战疫成果。济南工达也将继续为实验室安全建设做出应有的贡献。


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