楼宇自控系统在制药企业洁净空调中的应用

摘要： 介绍了某制药企业洁净空调系统工程，详细阐述了其空调控制系统的结构、功能和实现方式。并指出在空调自动控制设计中，了解具体工程的空调工作原理及工艺流程对电气系统设计工程师的重要性。

关键词： 制药；洁净空调；自动控制；DDC

中图分类号：TU831. 3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）16-0058-02

0 引言

洁净空调，就是采用专用设备对空气进行处理，为室内或密闭空间制造人工环境，使其空气的温度、湿度、流速、洁净度达到生产工艺所需的要求。

制药企业的粉剂洁净区域，对区域内的空气温度、湿度、洁净度等有严格的要求，空气洁净处理成为实现洁净区域洁净目标的关键。因此制药企业对洁净空调控制技术要求远远高于一般舒适性空调。必须有完善可靠的自动控制系统，才能保证空调系统的正常运行，使洁净区域达到技术指标要求。本文就工程实例-山东省济宁市某制药企业氨曲南车间洁净空调的自动控制系统设计做简单的介绍和分析。

1 洁净空调系统简述

氨曲南车间总计两层，一层为设备层，安装有净化水系统、洁净空调系统、供配电系统等。二层为洁净区域，主要有百级、千级、万级、十万级区域。

洁净空调系统设有两台组合式洁净空调机组分别用于千级、万级、十万级区域，两台转轮除湿机用于千级区域的除湿干燥，同时在三个级别的洁净区域分别安装了防爆排风机。整个洁净区域安装一台消毒排风机。

2 空调自动控制系统功能及其技术指标

洁净空调实现如下功能：

2.1 监测功能 ①送风温湿度、回风温湿度监测；②房间内温度、湿度、压力、压差监测；③空调机、排风机、除湿机的运行状态、故障报警、手/自动信号监测；④空调机、排风机、除湿机的变频器频率监测；⑤新风阀的开度监测；⑥空调机组的初中高效过滤的堵塞报警信号检测。

2.2 控制功能 ①新风阀的模拟量控制；②送风阀的开关控制；③冷水阀、蒸汽加湿阀、蒸汽阀的模拟量控制；④空调机、排风机、除湿机的变频器频率设定。

2.3 联动控制功能 生产工艺流程分正常生产工况、消毒工况、检修工况。在不同的工况下，洁净区域的温湿度、压力等要求不同。操作人员在控制室根据不同的工况设定对应的温湿度值和压力值，通过控制策略控制风机的频率、风阀的开启度、风阀的开启数量、冷水阀热水阀的开启度。

2.4 技术指标

3 各空调控制系统设计

3.1 组合式净化空调机组的控制设计

3.1.1 组合式净化空调机组的组成 组合式净化空调机组设置了新风段、初效过滤段、回风段、表冷段、蒸汽加热段、蒸汽加湿段、送风机段、中效段、高效过滤段、出风段。

3.1.2 组合式空调机组的DDC控制 组合式净化空调机组主要为了实现温度调节、湿度调节、压差调节及空气的净化处理。其目的是对空调系统的新风风量、温度、湿度进行控制，为洁净区域提供合适的温度、湿度、洁净度和气流速度。

组合式净化空调机组的各类模拟量输入量（AI）、模拟输出量（AO）、数字输入量（DI）、数字输出量（DO）的设置如图1所示。

组合式净化空调机组的监控功能及控制方式如图1。

①状态监测。监测初效、中效、高效过滤器和风机的压差开关状态，风机的变频器运行状态和故障报警。

②温、湿度调节。1）送风温度的自动控制。以回风温度为调节控制的基础，根据设定的温度值，自动调节冷水阀、蒸汽加热阀的开度，保证回风温度与设定值一致。2）送风湿度的自动控制。洁净区域的的环境以湿度为优先。以回风湿度为调节控制的基础，根据设定的湿度值自动调节蒸汽加湿阀，以保证回风湿度与设定值一致，满足洁净区域对湿度的需求。同时，根据温度的需求调节冷水阀及蒸汽加热阀进行再处理，保证湿度达到指标要求。

③压差调节。空调系统的送回风管上装有电动开关量风阀。在不同的工况下，不同的风阀开启。同时风机的运行频率和不同的工况一一对应。保证洁净区域对压差的不同要求。

④空气洁净度控制。通过设置初效、中效、高效过滤器三级过滤，使空气达到所要求的洁净度。

⑤风机的运行控制。风机电控箱设有手/自动选择开关，平时设置在自动状态，操作人员可以远程控制风机的启停或者根据程序设定在相应的工况下按照一定的频率运行。

⑥连锁控制。模拟量新风阀和风机的启动连锁。当风起启动时，新风阀打开。新风阀、冷水阀、蒸汽阀与风机运行状态联动。当风机停止运行时，新风阀关闭，冷水阀、蒸汽阀开度定在10%，防止因天气原因造成设备损坏。风机运行中，过滤网堵塞报警信号发出后，连锁风机使其停止运行。

3.2 转轮除湿机的控制设计

3.2.1 转轮除湿机的组成 转轮除湿机由再生风进口、再生风蒸汽加热段、再生风风机、再生风出口、处理风进口、前表冷段、处理风机、除湿转轮及电机、后表冷段、处理风出口组成。

3.2.2 转轮除湿机的DDC控制

①状态监测。监测风机的运行状态。

②温、湿度调节。1）当温度高于设定值时，除湿机组会通过改变后表冷阀门开启度，增加后盘管的冷量，以满足洁净区域内部温度的要求和稳定。当温度低于温度设定值时，后表冷的阀门会逐渐减小直至关闭，减少后盘管的冷量，以满足洁净区域内部温度的要求和稳定。2）当湿度高于设定值时，除湿机组增加除湿机组再生蒸气的流量，提高除湿机组的再生加热温度，增加设备的除湿量，以满足湿度的要求；当湿度低于或等于湿度设定参数时，除湿机组的自控系统会自动减少再生蒸气流量，降低除湿机组的再生加热温度，从而减少设备的除湿负荷，以满足湿度的要求。

③风机的运行控制。根据工艺要求，除湿风机的再生风机、转轮电机、处理风机需要同时启动。风机电控箱设有手/自动选择开关，平时设置在自动状态，操作人员可以远程控制风机的启停或者根据程序设定按照一定的频率运行。

3.3 排风机的控制设计 排风机的控制设计包括了运行控制和连锁控制。运行控制中监测风机的运行状态，电控箱的手/自动状态，风机变频器的运行频率；通过远程启动变频器，设定响应的频率来控制风机的运行。风机的连锁控制主要体现在不同的工况要求不同风机的启停状态不同。

4 空调自控系统的构成

自动控制系统的控制方式有集散式和分布式现场总线控制。工程设计中应用的较多的是集散式控制系统。集散式控制系统是随着计算机技术在环境控制中的应用而发展起来的一种智能化控制系统。它有中央管理站、DDC控制器、传感器、执行机构等构成，能够完成多种管理和控制功能。具有集中操作、管理和分散控制的功能，能够实现设备自动化、智能化、安全化、节能化，为制药企业生产过程提供安全、高效的环境。该净化空调的自动控制方案如图2所示。

5 结束语

制药企业洁净空调自动控制系统的设计过程中，设计工程师要充分和生产工艺工程师沟通，全面深入的了解生产工艺对空调系统的控制要求。同时也要熟悉空调系统的运行原理，结合空调系统设计的空气处理流程方案提出对自动控制系统的要求，合理的设计方案。

参考文献：

[1]霍小平.中央空调自控系统设计.北京：中国电力出版社，2004.

[2]GB50314-2006.智能建筑设计标准.

[3]GB50457-2008.医药工业洁净厂房设计规范.

[4]GB50019-2003.采暖通风与空气调节设计规范.