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實(shí)驗(yàn)室安全建設(shè)| 走好穩(wěn)步抗疫第一步

2021-08-200

前言


南京疫情傳播鏈延長!再延長!正在國內(nèi)流行的德爾塔變異毒株,傳播速度快!體內(nèi)復(fù)制快!轉(zhuǎn)陰時(shí)間長!南京疫情傳播鏈仍在繼續(xù)延伸,且呈多點(diǎn)擴(kuò)散外溢態(tài)勢,除此之外,剛剛經(jīng)歷了暴雨災(zāi)害的鄭州,疫情形勢也不容樂觀,截至8月4日,鄭州已累計(jì)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(jì)報(bào)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(yán)峻。


此次疫情來勢兇猛,實(shí)驗(yàn)室的病毒測序及相關(guān)研究是查明病毒來源、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(shù)據(jù)應(yīng)運(yùn)而生的智慧實(shí)驗(yàn)室也給病毒數(shù)據(jù)的采集以及相關(guān)技術(shù)的研究帶來更多可能。


高品質(zhì)的空氣質(zhì)量和濕度正是“智慧實(shí)驗(yàn)室”安全實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要的起點(diǎn)保障。實(shí)驗(yàn)室的排風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的升級(jí)設(shè)置確保最佳能耗的同時(shí)最大化的安全運(yùn)行,保證實(shí)驗(yàn)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(yàn)室環(huán)境。

圖片



淺談實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)機(jī)壓力控制


今天,我們就來談一下實(shí)驗(yàn)室的排風(fēng)機(jī)控制,用科學(xué)有效的排風(fēng)機(jī)控制的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)確保將在實(shí)驗(yàn)過程中危害人體和環(huán)境的有害氣體,經(jīng)過排風(fēng)管道及過濾系統(tǒng)將有害物質(zhì)過濾掉再經(jīng)排風(fēng)機(jī)排到大氣中,有效確保實(shí)驗(yàn)室空氣質(zhì)量,保障實(shí)驗(yàn)室安全。


1

在排風(fēng)過程中根據(jù)系統(tǒng)的大小和多少就會(huì)產(chǎn)生大小不一的排風(fēng)管道,針對(duì)單個(gè)房間的排風(fēng)相對(duì)比較容易控制(如加一個(gè)固定風(fēng)量的排風(fēng)系統(tǒng)就可以解決),對(duì)于稍微大點(diǎn)的系統(tǒng),如在一個(gè)實(shí)驗(yàn)室中有 1 個(gè)排風(fēng)柜,2 個(gè)萬向罩,這樣就需要通過各個(gè)風(fēng)口的風(fēng)閥開關(guān)狀態(tài)來設(shè)定風(fēng)機(jī)的頻率,使排風(fēng)量達(dá)到各自的要求。


但是對(duì)于較大的系統(tǒng)再這樣控制就比較麻煩和難以控制了,如有 3個(gè)實(shí)驗(yàn)室,每個(gè)實(shí)驗(yàn)室之中都有 2 個(gè)到 3 個(gè)萬向罩和 3 到 4 個(gè)實(shí)驗(yàn)柜,再用單個(gè)排風(fēng)機(jī)的數(shù)量做排列組合控制風(fēng)機(jī)的頻率控制排風(fēng)量就不現(xiàn)實(shí)了,因?yàn)樵谶@個(gè)過程不是所有的設(shè)備都單獨(dú)使用或者同時(shí)使用,而是隨機(jī)性比較大。在這種情況下我們就通過排風(fēng)壓力來控制風(fēng)機(jī)的頻率,相對(duì)于其它的方式要簡單一些。


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通過排風(fēng)壓力來控制風(fēng)機(jī)的頻率從而達(dá)到控制風(fēng)量的目的,在這一系統(tǒng)中有排風(fēng)管道系統(tǒng),過濾系統(tǒng),動(dòng)力及控制系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中管道的分布及口徑大小的設(shè)計(jì)最為重要,如在管道的排風(fēng)近端與遠(yuǎn)端的距離很長,就會(huì)導(dǎo)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(yuǎn)端就會(huì)很小;


再就是管道的粗細(xì)和風(fēng)口的大小同樣影響著各個(gè)排風(fēng)口的排風(fēng)量,故在設(shè)計(jì)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,否則自控根本無法實(shí)現(xiàn)!動(dòng)力及控制系統(tǒng)是決定系統(tǒng)能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵部分,這就要求根據(jù)工藝特點(diǎn)進(jìn)行控制,一般用風(fēng)速和風(fēng)壓來控制風(fēng)機(jī),其中風(fēng)速在運(yùn)行過程中相對(duì)于風(fēng)壓不是很穩(wěn)定,故選風(fēng)壓來控制。


控制器(RWG)通過風(fēng)壓來控制排風(fēng)的調(diào)試是比較常見的,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(zhǔn)),通過風(fēng)壓來控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,通過風(fēng)閥的開啟(通過風(fēng)閥的開到位信號(hào)來實(shí)現(xiàn))來控制風(fēng)機(jī)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):

01

數(shù)據(jù)采集不穩(wěn)定

風(fēng)的壓力不穩(wěn),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(shù)據(jù)的不穩(wěn)定,對(duì)后續(xù)的頻率調(diào)節(jié)造成很大的影響。


02

系統(tǒng)反應(yīng)速度快

系統(tǒng)的控制速度要求反應(yīng)很快,主要是風(fēng)速的變化很快。


3


由這兩點(diǎn)就決定著 PID 調(diào)節(jié)要注意以下幾點(diǎn):

01

設(shè)定合理的PID值

設(shè)定合理的 PID 值,在開機(jī)調(diào)節(jié)時(shí),風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速對(duì)風(fēng)壓影響還不是很大,此時(shí) PID 的輸出信號(hào)會(huì)增強(qiáng)很快,當(dāng)風(fēng)壓到達(dá)設(shè)定值時(shí),信號(hào)輸出存在一定的延遲會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的壓力急劇上升,如果控制不及時(shí)會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)將通風(fēng)管道吸扁或管道破裂,當(dāng)輸出信號(hào)下降過程中也同樣會(huì)導(dǎo)致風(fēng)壓急劇下降,所以在調(diào)試時(shí)一定要將 PID 值設(shè)定到合理的區(qū)間內(nèi)。


02

設(shè)置合理死區(qū)

為了減少系統(tǒng)的波動(dòng),可以設(shè)置合理的死區(qū),防止由于風(fēng)壓的不穩(wěn)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)頻率的頻繁變化。


03

系統(tǒng)開機(jī)時(shí)設(shè)置開機(jī)頻率

系統(tǒng)開機(jī)時(shí)設(shè)置開機(jī)頻率,該頻率值要大于單開任何一個(gè)風(fēng)口的壓力,此時(shí)在風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后就會(huì)直接達(dá)到所需要的頻率,當(dāng)風(fēng)機(jī)頻率達(dá)到設(shè)定頻率后再將頻率轉(zhuǎn)為 PID 調(diào)節(jié),此時(shí)調(diào)節(jié)會(huì)躲過一開機(jī)啟動(dòng)的震蕩,從而使系統(tǒng)能比較穩(wěn)定的運(yùn)行。


04

調(diào)試系統(tǒng)設(shè)定最大頻率

在調(diào)試時(shí)系統(tǒng)要設(shè)定最大頻率,防止系統(tǒng)在使用過程中由于參數(shù)設(shè)定不合理從而發(fā)生頻率過大對(duì)管道造成的傷害。如何設(shè)定最大頻率,此時(shí)的方法是將該系統(tǒng)中的所有閥門都打開,讓風(fēng)機(jī)全頻運(yùn)行,測試排風(fēng)口的風(fēng)量,使各個(gè)風(fēng)口均達(dá)到風(fēng)機(jī)設(shè)定風(fēng)速,此時(shí)的風(fēng)機(jī)頻率就是風(fēng)機(jī)的最大頻率。


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總之,排風(fēng)機(jī)的壓差控制風(fēng)量在應(yīng)用中是比較好實(shí)現(xiàn)的,但是與參數(shù)設(shè)定和系統(tǒng)工藝有很大的關(guān)系,這就要求我們在應(yīng)用中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)來完善控制,使系統(tǒng)能夠更加穩(wěn)定的運(yùn)行。

面對(duì)疫情的肆意侵?jǐn)_,科學(xué)人員的實(shí)驗(yàn)室研究成果是抵御疫情的一劑良藥,為科研人員營造安全可靠的研究場所,保證實(shí)驗(yàn)室內(nèi)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(nèi)取得有效的戰(zhàn)疫成果。濟(jì)南工達(dá)也將繼續(xù)為實(shí)驗(yàn)室安全建設(shè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。


濟(jì)南工達(dá)捷能科技發(fā)展有限公司

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