血液制品生產(chǎn)廠房的電氣設(shè)計要點(diǎn)分析

黃　磊

（上海朗脈潔凈技術(shù)股份有限公司，上海201100）

0　引言

血液制品是指由健康人的血液、血漿或特異免疫人的血漿，經(jīng)采用分離、提純或重組DNA技術(shù)制成的血漿蛋白組分或血細(xì)胞組分制品。血液制品主要包括人血白蛋白、免疫球蛋白和凝血因子三大類產(chǎn)品。血液制品是采用人的血漿經(jīng)過多次分離純化而得，由于個體人血液中可能攜帶病毒，因此在生產(chǎn)過程中檢測出或滅活去除掉病毒就顯得極為重要。2010版GMP及其附錄4，對于血液制品的工程設(shè)計，從原料血漿的檢測、生產(chǎn)過程中病毒的滅活或去除到分裝等都提出了嚴(yán)格的要求。

本文結(jié)合筆者以往設(shè)計的多個血液制品工程，總結(jié)血液制品生產(chǎn)廠房在電氣方面的設(shè)計要點(diǎn)，并加以闡述和分析，以期為血液制品生產(chǎn)企業(yè)的廠房設(shè)計提供參考。

1　二級負(fù)荷

二級負(fù)荷是指一旦中斷供電，將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失的負(fù)荷。符合下列情況之一時，應(yīng)為二級負(fù)荷：（1）中斷供電將導(dǎo)致主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需較長時間才能恢復(fù)、重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等；（2）中斷供電將影響重要用電單位的正常工作，如交通樞紐、通信樞紐等用電單位中的重要電力負(fù)荷，以及中斷供電將造成大型影劇院、大型商場等較多人員集中的重要公共場所秩序混亂。

血液制品生產(chǎn)廠房常見的二級負(fù)荷包括：消防負(fù)荷（如防排煙系統(tǒng)、應(yīng)急照明、消防弱電、防火卷簾門等）、弱電設(shè)備、冷庫、溫室、防爆區(qū)空調(diào)、事故風(fēng)機(jī)、工藝?yán)鋮s系統(tǒng)、重要工藝設(shè)備（如灌裝機(jī)、軋蓋機(jī)、滅活單元、自動進(jìn)出料系統(tǒng)、隧道烘箱、凍干機(jī)、洗瓶機(jī)、粗制單元等）、自動控制系統(tǒng)。

與其他潔凈廠房相比，血液制品生產(chǎn)廠房的二級負(fù)荷較多且負(fù)荷較大。因此，在進(jìn)行廠房電氣設(shè)計時應(yīng)考慮此特點(diǎn)，以確保發(fā)生電力故障時，不會導(dǎo)致中斷供電或供電中斷后能迅速恢復(fù)。由于血液制品生產(chǎn)廠房的用電負(fù)荷大，故應(yīng)在廠房內(nèi)設(shè)置變電所。

2　防爆設(shè)計

在血液制品的蛋白分離、乙醇存放、清洗消毒、配液等工序中，會大量使用乙醇。因此，在進(jìn)行電氣設(shè)計時需考慮電氣設(shè)備的防爆措施。例如，采用防爆型燈具、開關(guān)、插座等。同時，設(shè)置乙醇和氧氣濃度報警裝置，將氣體報警與消防報警、事故風(fēng)機(jī)聯(lián)動，以達(dá)到安全生產(chǎn)的目的。

防爆區(qū)設(shè)計需考慮防靜電接地，在防爆區(qū)出入口設(shè)置人體靜電消除裝置。

3　低溫空調(diào)化霜

血液制品生產(chǎn)廠房有較多的低溫空調(diào)，低溫凈化空調(diào)系統(tǒng)常見的冷媒，如-15℃乙二醇、-5℃乙二醇，在使用過程中常發(fā)生結(jié)霜現(xiàn)象。暖通設(shè)計時宜采用循環(huán)風(fēng)除霜的方式，電氣設(shè)計過程中將其與空調(diào)系統(tǒng)、自控系統(tǒng)緊密配合，輔助以電加熱化霜，除霜效果更佳。電加熱控制宜采用無級調(diào)節(jié)方式，以便更精確地控制溫度。

4　諧波治理

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，大功率可控硅（晶閘管、硅閥）的廣泛應(yīng)用，大量非線性負(fù)荷增加，特別是電力電子技術(shù)、節(jié)能技術(shù)和控制技術(shù)的進(jìn)步，各行業(yè)大量使用了各種整流設(shè)備、交直流換流設(shè)備、電子電壓調(diào)整設(shè)備等，還有種類繁多的節(jié)能照明電器、UPS、電腦、電梯、空調(diào)和復(fù)印機(jī)等。這些非線性負(fù)荷會產(chǎn)生大量的諧波電流并注入到電網(wǎng)中，使電網(wǎng)電壓產(chǎn)生畸變，這種電力公害——諧波污染會對電網(wǎng)和用戶帶來干擾和影響。

4.1　諧波危害

4.1.1對供電設(shè)備的危害

（1）電力變壓器和發(fā)電機(jī)損耗增大，過熱，降低輸出功率；

（2）電纜過熱，絕緣老化，形成火災(zāi)隱患；

（3）保護(hù)裝置產(chǎn)生誤動、拒動，直接危及電網(wǎng)的安全運(yùn)行；

（4）電抗器、電力電容器過流發(fā)熱，甚至燒毀；

（5）傳統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置不能投入運(yùn)行，系統(tǒng)功率因數(shù)降低。

4.1.2對用電設(shè)備的危害

（1）伺服電機(jī)產(chǎn)生脈動，交流電機(jī)產(chǎn)生振動，噪聲增大，甚至燒毀；

（2）晶閘管觸發(fā)裝置發(fā)生觸發(fā)錯誤，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障；

（3）電網(wǎng)中廣泛使用的各種儀表，如電壓表、電流表、功率表和電度表等產(chǎn)生誤差；

（4）對通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，降低信號的傳輸質(zhì)量，破壞信號的正常傳遞，甚至損壞通信設(shè)備；

（5）照明設(shè)備和顯示器閃爍，照明效率降低；

（6）計算機(jī)程序錯誤，無故重啟、死機(jī)，醫(yī)療設(shè)備失靈、誤動作或非正常停機(jī)。

4.1.3對電網(wǎng)的危害

諧波電流在電網(wǎng)中流動，增加電網(wǎng)損耗，影響電網(wǎng)及各種電氣設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，大大增加電網(wǎng)中發(fā)生諧振的可能，導(dǎo)致過電壓或過電流，引發(fā)嚴(yán)重的事故。

由于在血液制品生產(chǎn)廠房大量使用變頻技術(shù)、LED燈具等，均會產(chǎn)生諧波污染。因此，在電氣設(shè)計中尤其需要考慮此特點(diǎn)。

4.2　諧波治理的方法

（1）主動治理，即從諧波源出發(fā)，使諧波源不產(chǎn)生諧波或減少諧波源產(chǎn)生的諧波；

（2）受端治理，即從受到諧波影響的設(shè)備或系統(tǒng)出發(fā)，提高它們的抗諧波干擾能力；

（3）被動治理，即外加濾波裝置，阻止諧波源產(chǎn)生的諧波注入電網(wǎng)，或者阻止電力系統(tǒng)的諧波流入負(fù)載端。

目前，治理諧波最常用的方法是被動治理，即外加濾波裝置。濾波裝置主要分為無源濾波器和有源濾波器。雖然無源濾波器具有投資少、效率高、結(jié)構(gòu)簡單及維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)階段被廣泛應(yīng)用于配電網(wǎng)。但是，由于濾波器特性受系統(tǒng)參數(shù)影響大，只能消除特定的幾次諧波，而對某些諧波會產(chǎn)生放大作用，甚至出現(xiàn)諧振現(xiàn)象等，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，人們將濾波研究方向逐步轉(zhuǎn)向有源濾波器。因此，血液制品生產(chǎn)廠房宜在低壓側(cè)配置有源濾波器。

5　A級潔凈區(qū)控制

血液制品的灌裝、軋蓋、滅菌等工序，均需在A級潔凈區(qū)下完成，由于A級區(qū)面積較大且分散，故對A級區(qū)的控制宜進(jìn)行集中管理，且實現(xiàn)以下功能：

（1）在每個房間內(nèi)可以啟動和關(guān)閉風(fēng)機(jī)、照明系統(tǒng)。

（2）可遠(yuǎn)程監(jiān)控風(fēng)機(jī)、過濾器的狀態(tài)、故障、壓差。在A級潔凈區(qū)下布置實時監(jiān)控傳感器，對空氣潔凈度、風(fēng)速等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。

（3）風(fēng)機(jī)需能自動調(diào)速，風(fēng)速均勻。

6　照明控制

血液制品生產(chǎn)廠房與其他潔凈廠房相比，有面積較大、房間較多等特點(diǎn)，對照明控制及節(jié)能的要求較高。傳統(tǒng)的照明控制方式難以達(dá)到節(jié)能及集中控制的要求，所以智能照明控制系統(tǒng)更適用于血液制品生產(chǎn)廠房。

6.1　智能照明控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

（1）分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)內(nèi)各智能模塊不依賴于其他模塊，能夠獨(dú)立工作，模塊之間是對等關(guān)系，系統(tǒng)可靠性更高；

（2）實現(xiàn)多點(diǎn)共同控制時，不需要增加連接線的數(shù)量，系統(tǒng)內(nèi)任何一點(diǎn)的控制，只需通過設(shè)置設(shè)備參數(shù)即可實現(xiàn)；

（3）可在移動終端上實現(xiàn)智能控制，控制界面可選擇語言，可加入圖片，控制更便捷、更人性化；

（4）智能照明控制系統(tǒng)既可自成體系，也可與BA系統(tǒng)互聯(lián)；

（5）系統(tǒng)維護(hù)方便，更換或升級系統(tǒng)內(nèi)元件時，不需要關(guān)閉整個系統(tǒng)；

（6）系統(tǒng)有多種控制方式，例如，可以實現(xiàn)就地智能面板控制、人體感應(yīng)控制、光線感應(yīng)控制、定時控制、場景預(yù)設(shè)控制及集中控制等；

（7）系統(tǒng)能與消防系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動，在出現(xiàn)消防報警時，可由系統(tǒng)強(qiáng)制打開所有回路，方便人員疏散；

（8）總線元件及現(xiàn)場控制面板在30 V DC低電壓下安全運(yùn)行；

（9）系統(tǒng)中的多種控制方式可靈活結(jié)合使用，使得管理更方便、更人性化。

6.2　智能照明控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

6.2.1符合GMP要求

系統(tǒng)采用智能開關(guān)或觸摸屏集中控制，不需要每個房間設(shè)置照明開關(guān)，解決了傳統(tǒng)模式下照明開關(guān)存在衛(wèi)生死角的問題，符合GMP易清潔的要求。

6.2.2靈活性

系統(tǒng)采用樹狀結(jié)構(gòu)拓展，每個總線設(shè)備的位置在系統(tǒng)中基本可以隨意擺放。另外，整個系統(tǒng)架構(gòu)可大可小，適用于不同類型、不同規(guī)模的項目。

6.2.3穩(wěn)定性

系統(tǒng)中的每個線路有自己的供電電源，這些電源在電氣上是相互隔離的，一條線路上發(fā)生的故障不會影響其他線路，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

7　結(jié)語

在今后相當(dāng)長的時期內(nèi)，由人血分離的天然血液制品仍將是臨床使用血液制品的主要來源。面對激烈的市場競爭，血液制品生產(chǎn)企業(yè)只有確保廠房、設(shè)施設(shè)計先進(jìn)，生產(chǎn)品種多、規(guī)模大，管理規(guī)范，產(chǎn)品質(zhì)量安全、穩(wěn)定，才能穩(wěn)步發(fā)展。在參考常規(guī)潔凈廠房設(shè)計的基礎(chǔ)上，在滿足工藝需求的前提下，血液制品生產(chǎn)廠房的電氣設(shè)計還應(yīng)滿足節(jié)能、安全要求，使系統(tǒng)設(shè)計更符合長期使用和發(fā)展的需求。