Part

1

引言藥品是特殊的商品，它的生產(chǎn)過程有著嚴(yán)格要求。除了必須嚴(yán)格控制藥品的成份外，還必須保證生產(chǎn)環(huán)境符合藥品GMP（Good Manufacturing Practice，藥品生產(chǎn)規(guī)范）要求，其中潔凈空調(diào)機(jī)組是保證藥廠潔凈度的關(guān)鍵設(shè)備。盤管作為中央空調(diào)系統(tǒng)的一種末端裝置，由于結(jié)構(gòu)緊湊、布置靈活、易于獨立控制等特點[1]，在藥廠潔凈空調(diào)內(nèi)廣泛應(yīng)用。但是隨著使用年限的增加，空調(diào)機(jī)組內(nèi)的盤管故障日漸增多，給潔凈空調(diào)的使用帶來很多問題，如箱體漏水、換熱效果不理想等。因此，從設(shè)備改進(jìn)方面研究藥廠潔凈空調(diào)盤管故障率降低的方法和措施，希望在保證潔凈空調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定運行的前提下，降低空調(diào)系統(tǒng)的運維成本。

圖1 空調(diào)箱體盤管

(資料圖)

Part

2

制藥廠潔凈空調(diào)盤管故障問題空調(diào)盤管一般由換熱管、翅片、接水盤、分集水管、擋水板等部分組成，根據(jù)其中介質(zhì)的不同，盤管可以分為蒸汽換熱器盤管和表冷器盤管等類型。目前潔凈空調(diào)盤管故障率高的問題，一直困擾著藥企的正常生產(chǎn)，影響盤管故障的因素較多，如排水環(huán)節(jié)、控制環(huán)節(jié)、進(jìn)水氣環(huán)節(jié)、換熱環(huán)節(jié)及其他環(huán)節(jié)。從大量數(shù)據(jù)分析可知，造成盤管故障率偏高的關(guān)鍵原因在于排水環(huán)節(jié)，故障率占比超過80%。

圖2 潔凈空調(diào)盤管各環(huán)節(jié)故障時間排列

Part

3

從排水環(huán)節(jié)入手分析凈化空調(diào)盤管故障原因和措施

3.1

蒸汽盤管排水管設(shè)計不合理

藥廠中央空調(diào)機(jī)組往往采取集中管控方式，其中蒸汽冷凝水排管的安裝方式通常采取多臺并聯(lián)，匯總在同一根主排水管上排泄。這樣的安裝方式使不同溫度、不同壓力的冷凝水在主管匯集，易引發(fā)冷凝水倒灌回流造成蒸汽盤管內(nèi)部水錘效應(yīng)。由于冷凝水夾帶蒸汽泡，當(dāng)蒸汽泡由于冷凝突然塌縮（其體積約為蒸汽時的1/1000）而形成真空，周圍的冷凝水會高速集聚沖向真空區(qū)域而形成水錘撞擊，造成蒸汽換熱器損壞。據(jù)工廠統(tǒng)計，85.2%以上的蒸汽換熱器的損壞來自于水錘效應(yīng)的影響。為了阻止不同溫度、不同壓力的冷凝水匯集產(chǎn)生水錘效應(yīng)，可采取以下兩種改進(jìn)措施： （1）更改蒸汽盤管并聯(lián)排水管路設(shè)計，切斷現(xiàn)有的排水管路，每臺機(jī)組設(shè)置獨立外排管路，阻絕高溫高壓冷凝水回流現(xiàn)象。 （2）針對空間有限、無法設(shè)置獨立外排管路的情況，可以采取疏水器支管進(jìn)入冷凝水總管前先安裝高溫止回閥方式。從物理學(xué)角度來看，這兩種方式都可以阻絕回流水錘的發(fā)生。

圖3 兩種溫度環(huán)境下水流速與完全凍結(jié)時間關(guān)系

3.2

盤管在冬季易發(fā)生凍裂

在冬季空調(diào)盤管防凍是一項關(guān)乎盤管壽命長短的關(guān)鍵工作。對于蒸汽/熱水盤管，藥廠一般采取增加防凍保護(hù)裝置：在新風(fēng)管道上或者盤管前端配置加熱裝置，并在加熱裝置后換熱器前加裝防凍報警裝置，報警溫度一般設(shè)定為5 ℃，一旦溫度傳感器檢測到溫度低于預(yù)設(shè)溫度，則應(yīng)急程序啟動聯(lián)動風(fēng)機(jī)關(guān)閉、新風(fēng)電動閥門關(guān)閉并進(jìn)行報警。但是在實際使用中，因很多藥廠只使用了普通電動新風(fēng)密閉閥而未使用電動密閉保溫閥，這樣即使閥門達(dá)到報警溫度時及時關(guān)閉，但是由于其密閉性達(dá)不到要求，仍有相當(dāng)冷風(fēng)滲透進(jìn)空調(diào)箱體。當(dāng)新風(fēng)溫度過低、新風(fēng)較大時，盤管迎風(fēng)斷面內(nèi)局部區(qū)域管壁依然會出現(xiàn)低于0 ℃的情況。特別是在盤管彎頭處，水速較低，層流嚴(yán)重，首先聚結(jié)冰層，然后隨著冰層加厚進(jìn)一步阻礙水流通，使整管內(nèi)流速更低，冰層聚積越來越厚[2]。由圖3 可以看出，在一定條件下盤管內(nèi)的水可以在4 min 內(nèi)完全凍結(jié)。 改進(jìn)措施：①把普通電動新風(fēng)閥改為電動密閉保溫閥，使?jié)B透進(jìn)箱體的冷風(fēng)量降為最低；②將溫度傳感器感溫位置由新風(fēng)處改為新回風(fēng)混合段處，使溫度保護(hù)措施更加準(zhǔn)確有效。 對于表冷器盤管，因其內(nèi)部充滿冷凍水且在冬季基本上處于不工作、不流動的狀態(tài)，同時表冷器更靠近新風(fēng)位置，如果存水溫度低于0 ℃則會把冷盤管凍裂，所以藥廠一般會在冬季來臨前把冷凍水放光。但是某些表冷盤管因安裝不到位、設(shè)計不合理等原因，盤管內(nèi)的冷凍水不會全部放空，殘留的冷凍水更易凍壞盤管，尤其是彎頭位置。針對這種問題可以采取壓縮空氣吹干方式：對表冷器外接管路進(jìn)行改造，利用壓力表緩沖彎增加一套壓縮空氣吹掃裝置，將適合壓力的壓縮空氣打入盤管內(nèi)部，用以去除盤管內(nèi)部殘水，降低設(shè)備凍壞的風(fēng)險（圖4）。

圖4 壓縮空氣吹掃裝置

進(jìn)行壓縮空氣吹掃工作時，結(jié)合運用類正交實驗法可以尋找到排水效果最佳組合。實驗以某藥廠8 號空調(diào)機(jī)組表冷器為實驗對象，分別在兩個因素（壓縮空氣壓力和通氣時間）下選取4 個水平進(jìn)行全部枚舉實驗，并制定因素水平表，從實驗結(jié)果表中判斷最佳組合（表1~表2）。

表1 因素水平

表2 實驗結(jié)果

由實驗結(jié)果可以判斷出，排水因素最佳組合為B2A3。

3.3

表冷器冷凝水管路排水不暢

圖5 未達(dá)要求的S形存水彎

藥廠某些空調(diào)機(jī)組箱體因安裝條件所限造成S 形存水彎高度差達(dá)不到實際使用要求，機(jī)組運轉(zhuǎn)時由于表冷段及集水盤處于空調(diào)箱的負(fù)壓側(cè)，會出現(xiàn)對冷凝管的水封產(chǎn)生倒吸的現(xiàn)象（圖5）[3]。冷凝水盤的出口處不斷有空氣進(jìn)入，冷凝水無法排出導(dǎo)致水位上升，而溢出冷凝水流至下面的保溫底板，因為此處位于負(fù)壓區(qū)，造成箱體內(nèi)部大量積水，影響機(jī)組運行（圖6）。

圖6 風(fēng)機(jī)運行時冷凝水盤大量積水

解決方案：對原有表冷器冷凝水管路進(jìn)行改造，一是重新計算高度差不達(dá)要求的S 彎，根據(jù)計算結(jié)果合理管地對管路進(jìn)行改造；二是對于因原有場地所限、無法增加S 彎水封高低差的冷凝水排管，采用新型乒乓球水封裝置，讓冷凝水排泄更有效、流暢（圖7）。

圖7 S形存水彎結(jié)構(gòu)

S 形存水彎的總高度計算公式為： L=X+H+1.5D其中，X≥1/2H，H≥機(jī)組靜壓/10+安全余量（35Pa），D 為冷凝水管直徑。 圖8 改造后符合要求的S形存水彎 以某藥廠7號空調(diào)機(jī)組為例，其機(jī)外余壓為300 Pa，根據(jù)計算公式可得S形存水彎的最小高度L=1.5（300/10+35+32）=145.5 mm。 X+H+1.5D=1.5H+1.5D=1.5（H+D）乒乓球水封總高度計算要求為：L≥1.2×機(jī)組靜壓/10+D。 同樣以7號空調(diào)機(jī)組為例，其機(jī)外余壓為300 Pa，根據(jù)計算公式可得乒乓球水封最小高度： 。 對比原S形存水彎最小高度為145.5 mm，乒乓球水封最小高度為0.48×（S 形存水彎最小高度），高度要求大大減少，因此更有利于環(huán)境不理想的場地安裝使用（圖8~圖9）。 圖9 乒乓球水封排管結(jié)構(gòu)

Part

4

結(jié)束語盤管是藥廠潔凈空調(diào)最重要的組件之一，它的故障率決定了整臺空調(diào)的正常使用率。但是因為其維修停機(jī)時間較長、影響范圍大、費用高等問題一直困擾著藥廠的正常生產(chǎn)，因此需根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)實際情況和當(dāng)?shù)靥攸c，如南北地區(qū)氣溫差異等，采取合適的改進(jìn)措施降低盤管故障率，滿足GMP凈化環(huán)境要求。

參考文獻(xiàn)

［1］魏光恒，李洪鑫.風(fēng)機(jī)盤管的常見故障分析［J］.科技傳播，2011（13）：24，10.

［2］林琳，邢新剛，孫紹蕾.潔凈空調(diào)機(jī)組防凍保護(hù)自動控制裝置的改進(jìn)［J］.制冷空調(diào)與電力機(jī)械，2004，25（4）：53-54，40.

［3］王斌.空調(diào)箱存水彎的設(shè)置分析與改進(jìn)［J］.建筑施工，2018，40（4）：570-572.

撰稿人 | 唐準(zhǔn)

責(zé)任編輯 | 胡靜

審核人 | 何發(fā)

關(guān)鍵詞：