實(shí)驗室安全建設| 走好穩步抗疫第一步

2021-08-20

前言

南京疫情傳播鏈延長(cháng)！再延長(cháng)！正在國內流行的德?tīng)査儺惗局?，傳播速度快！體內復制快！轉陰時(shí)間長(cháng)！南京疫情傳播鏈仍在繼續延伸，且呈多點(diǎn)擴散外溢態(tài)勢，除此之外，剛剛經(jīng)歷了暴雨災害的鄭州，疫情形勢也不容樂(lè )觀(guān)，截至8月4日，鄭州已累計感染101人，目前此次疫情至少波及15省超22個(gè)城市，7月全國累計報告新增本土確診病例328例，接近此前5個(gè)月的總和，防控形勢嚴峻。

此次疫情來(lái)勢兇猛，實(shí)驗室的病毒測序及相關(guān)研究是查明病毒來(lái)源、研發(fā)疫苗、臨床診治等工作順利進(jìn)行的前提。而隨互聯(lián)網(wǎng)以及人工智能、大數據應運而生的智慧實(shí)驗室也給病毒數據的采集以及相關(guān)技術(shù)的研究帶來(lái)更多可能。

高品質(zhì)的空氣質(zhì)量和濕度正是“智慧實(shí)驗室”安全實(shí)驗的一個(gè)重要的起點(diǎn)保障。實(shí)驗室的排風(fēng)機控制系統的升級設置確保最佳能耗的同時(shí)最大化的安全運行，保證實(shí)驗室空氣質(zhì)量，為工作人員創(chuàng )建更高效、舒適、安全的實(shí)驗室環(huán)境。

淺談實(shí)驗室排風(fēng)機壓力控制

今天，我們就來(lái)談一下實(shí)驗室的排風(fēng)機控制，用科學(xué)有效的排風(fēng)機控制的基礎設施建設確保將在實(shí)驗過(guò)程中危害人體和環(huán)境的有害氣體，經(jīng)過(guò)排風(fēng)管道及過(guò)濾系統將有害物質(zhì)過(guò)濾掉再經(jīng)排風(fēng)機排到大氣中，有效確保實(shí)驗室空氣質(zhì)量，保障實(shí)驗室安全。

在排風(fēng)過(guò)程中根據系統的大小和多少就會(huì )產(chǎn)生大小不一的排風(fēng)管道，針對單個(gè)房間的排風(fēng)相對比較容易控制（如加一個(gè)固定風(fēng)量的排風(fēng)系統就可以解決），對于稍微大點(diǎn)的系統，如在一個(gè)實(shí)驗室中有 1 個(gè)排風(fēng)柜，2 個(gè)萬(wàn)向罩，這樣就需要通過(guò)各個(gè)風(fēng)口的風(fēng)閥開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)設定風(fēng)機的頻率，使排風(fēng)量達到各自的要求。

但是對于較大的系統再這樣控制就比較麻煩和難以控制了，如有 3個(gè)實(shí)驗室，每個(gè)實(shí)驗室之中都有 2 個(gè)到 3 個(gè)萬(wàn)向罩和 3 到 4 個(gè)實(shí)驗柜，再用單個(gè)排風(fēng)機的數量做排列組合控制風(fēng)機的頻率控制排風(fēng)量就不現實(shí)了，因為在這個(gè)過(guò)程不是所有的設備都單獨使用或者同時(shí)使用，而是隨機性比較大。在這種情況下我們就通過(guò)排風(fēng)壓力來(lái)控制風(fēng)機的頻率，相對于其它的方式要簡(jiǎn)單一些。

通過(guò)排風(fēng)壓力來(lái)控制風(fēng)機的頻率從而達到控制風(fēng)量的目的，在這一系統中有排風(fēng)管道系統，過(guò)濾系統，動(dòng)力及控制系統。在該系統中管道的分布及口徑大小的設計最為重要，如在管道的排風(fēng)近端與遠端的距離很長(cháng)，就會(huì )導致在排風(fēng)量一定的情況下，近端的排風(fēng)量就會(huì )很大，遠端就會(huì )很??；

再就是管道的粗細和風(fēng)口的大小同樣影響著(zhù)各個(gè)排風(fēng)口的排風(fēng)量，故在設計時(shí)要考慮管道的口徑、分布是否均勻及排風(fēng)口選型是否合理，否則自控根本無(wú)法實(shí)現！動(dòng)力及控制系統是決定系統能否正常運行的關(guān)鍵部分，這就要求根據工藝特點(diǎn)進(jìn)行控制，一般用風(fēng)速和風(fēng)壓來(lái)控制風(fēng)機，其中風(fēng)速在運行過(guò)程中相對于風(fēng)壓不是很穩定，故選風(fēng)壓來(lái)控制。

控制器（RWG）通過(guò)風(fēng)壓來(lái)控制排風(fēng)的調試是比較常見(jiàn)的，一般控制思路是測量管道風(fēng)壓（風(fēng)壓傳感器要安裝到直管段上，防止測量不準），通過(guò)風(fēng)壓來(lái)控制風(fēng)機的轉速，通過(guò)風(fēng)閥的開(kāi)啟（通過(guò)風(fēng)閥的開(kāi)到位信號來(lái)實(shí)現）來(lái)控制風(fēng)機的啟停。

這一控制與我們正常的壓差控制循環(huán)泵很相似，但是它也有自身的一些特點(diǎn)：

數據采集不穩定

風(fēng)的壓力不穩，與管道的口徑、安裝材料的好壞等都有密切關(guān)系，從而造成采集數據的不穩定，對后續的頻率調節造成很大的影響。

系統反應速度快

系統的控制速度要求反應很快，主要是風(fēng)速的變化很快。

由這兩點(diǎn)就決定著(zhù) PID 調節要注意以下幾點(diǎn)：

設定合理的PID值

設定合理的 PID 值，在開(kāi)機調節時(shí)，風(fēng)機的轉速對風(fēng)壓影響還不是很大，此時(shí) PID 的輸出信號會(huì )增強很快，當風(fēng)壓到達設定值時(shí)，信號輸出存在一定的延遲會(huì )導致整個(gè)系統的壓力急劇上升，如果控制不及時(shí)會(huì )導致風(fēng)機將通風(fēng)管道吸扁或管道破裂，當輸出信號下降過(guò)程中也同樣會(huì )導致風(fēng)壓急劇下降，所以在調試時(shí)一定要將 PID 值設定到合理的區間內。

設置合理死區

為了減少系統的波動(dòng)，可以設置合理的死區，防止由于風(fēng)壓的不穩導致風(fēng)機頻率的頻繁變化。

系統開(kāi)機時(shí)設置開(kāi)機頻率

系統開(kāi)機時(shí)設置開(kāi)機頻率，該頻率值要大于單開(kāi)任何一個(gè)風(fēng)口的壓力，此時(shí)在風(fēng)機啟動(dòng)后就會(huì )直接達到所需要的頻率，當風(fēng)機頻率達到設定頻率后再將頻率轉為 PID 調節，此時(shí)調節會(huì )躲過(guò)一開(kāi)機啟動(dòng)的震蕩，從而使系統能比較穩定的運行。

調試系統設定最大頻率

在調試時(shí)系統要設定最大頻率，防止系統在使用過(guò)程中由于參數設定不合理從而發(fā)生頻率過(guò)大對管道造成的傷害。如何設定最大頻率，此時(shí)的方法是將該系統中的所有閥門(mén)都打開(kāi)，讓風(fēng)機全頻運行，測試排風(fēng)口的風(fēng)量，使各個(gè)風(fēng)口均達到風(fēng)機設定風(fēng)速，此時(shí)的風(fēng)機頻率就是風(fēng)機的最大頻率。

總之，排風(fēng)機的壓差控制風(fēng)量在應用中是比較好實(shí)現的，但是與參數設定和系統工藝有很大的關(guān)系，這就要求我們在應用中不斷總結經(jīng)驗來(lái)完善控制，使系統能夠更加穩定的運行。

面對疫情的肆意侵擾，科學(xué)人員的實(shí)驗室研究成果是抵御疫情的一劑良藥，為科研人員營(yíng)造安全可靠的研究場(chǎng)所，保證實(shí)驗室內空氣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，我們將會(huì )在短時(shí)間內取得有效的戰疫成果。濟南工達也將繼續為實(shí)驗室安全建設做出應有的貢獻。