血液制品生产厂房的电气设计要点分析

黄  磊

上海朗脉洁净技术股份有限公司

上海201100

摘  要：根据血液制品生产工艺的特点，从二级负荷、防爆设计、低温空调化霜、谐波治理、A级洁净区控制、照明控制等方面，分析了血液制品生产厂房在电气方面的设计要点，以期为血液制品生产企业的厂房设计提供参考。

关键词：血液制品；电气设计；要点；二级负荷；防爆；谐波治理

 

0  引言

血液制品是指由健康人的血液、血浆或特异免疫人的血浆，经采用分离、提纯或重组DNA技术制成的血浆蛋白组分或血细胞组分制品。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类产品。血液制品是采用人的血浆经过多次分离纯化而得，由于个体人血液中可能携带病毒，因此在生产过程中检测出或灭活去除掉病毒就显得极为重要。2010版GMP及其附录4，对于血液制品的工程设计，从原料血浆的检测、生产过程中病毒的灭活或去除到分装等都提出了严格的要求。

本文结合笔者以往设计的多个血液制品工程，总结血液制品生产厂房在电气方面的设计要点，并加以阐述和分析，以期为血液制品生产企业的厂房设计提供参考。

 

1  二级负荷

二级负荷是指一旦中断供电，将在政治、经济上造成较大损失的负荷。符合下列情况之一时，应为二级负荷：

（1）中断供电将导致主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等；

（2）中断供电将影响重要用电单位的正常工作，如交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要公共场所秩序混乱。

血液制品生产厂房常见的二级负荷包括：消防负荷（如防排烟系统、应急照明、消防弱电、防火卷帘门等）、弱电设备、冷库、温室、防爆区空调、事故风机、工艺冷却系统、重要工艺设备（如灌装机、轧盖机、灭活单元、自动进出料系统、隧道烘箱、冻干机、洗瓶机、粗制单元等）、自动控制系统。

与其他洁净厂房相比，血液制品生产厂房的二级负荷较多且负荷较大。因此，在进行厂房电气设计时应考虑此特点，以确保发生电力故障时，不会导致中断供电或供电中断后能迅速恢复。由于血液制品生产厂房的用电负荷大，故应在厂房内设置变电所。

 

2  防爆设计

在血液制品的蛋白分离、乙醇存放、清洗消毒、配液等工序中，会大量使用乙醇。因此，在进行电气设计时需考虑电气设备的防爆措施。例如，采用防爆型灯具、开关、插座等。同时，设置乙醇和氧气浓度报警装置，将气体报警与消防报警、事故风机联动，以达到安全生产的目的。

防爆区设计需考虑防静电接地，在防爆区出入口设置人体静电消除装置。

 

3  低温空调化霜

血液制品生产厂房有较多的低温空调，低温净化空调系统常见的冷媒，如-15 ℃乙二醇、-5 ℃乙二醇，在使用过程中常发生结霜现象。暖通设计时宜采用循环风除霜的方式，电气设计过程中将其与空调系统、自控系统紧密配合，辅助以电加热化霜，除霜效果更佳。电加热控制宜采用无级调节方式，以便更精确地控制温度。

 

4  谐波治理

随着经济的高速发展，大功率可控硅（晶闸管、硅阀）的广泛应用，大量非线性负荷增加，特别是电力电子技术、节能技术和控制技术的进步，各行业大量使用了各种整流设备、交直流换流设备、电子电压调整设备等，还有种类繁多的节能照明电器、UPS、电脑、电梯、空调和复印机等。这些非线性负荷会产生大量的谐波电流并注入到电网中，使电网电压产生畸变，这种电力公害——谐波污染会对电网和用户带来干扰和影响。

4.1  谐波危害

4.1.1 对供电设备的危害

（1）电力变压器和发电机损耗增大，过热，降低输出功率；

（2）电缆过热，绝缘老化，形成火灾隐患；

（3）保护装置产生误动、拒动，直接危及电网的安全运行；

（4）电抗器、电力电容器过流发热，甚至烧毁；

（5）传统无功补偿装置不能投入运行，系统功率因数降低。

4.1.2 对用电设备的危害

（1）伺服电机产生脉动，交流电机产生振动，噪声增大，甚至烧毁；

（2）晶闸管触发装置发生触发错误，导致设备出现故障；

（3）电网中广泛使用的各种仪表，如电压表、电流表、功率表和电度表等产生误差；

（4）对通信系统产生干扰，降低信号的传输质量，破坏信号的正常传递，甚至损坏通信设备；

（5）照明设备和显示器闪烁，照明效率降低；

（6）计算机程序错误，无故重启、死机，医疗设备失灵、误动作或非正常停机。

4.1.3 对电网的危害

谐波电流在电网中流动，增加电网损耗，影响电网及各种电气设备的经济运行，大大增加电网中发生谐振的可能，导致过电压或过电流，引发严重的事故。

由于在血液制品生产厂房大量使用变频技术、LED灯具等，均会产生谐波污染。因此，在电气设计中尤其需要考虑此特点。

4.2  谐波治理的方法

（1）主动治理，即从谐波源出发，使谐波源不产生谐波或减少谐波源产生的谐波；

（2）受端治理，即从受到谐波影响的设备或系统出发，提高它们的抗谐波干扰能力；

（3）被动治理，即外加滤波装置，阻止谐波源产生的谐波注入电网，或者阻止电力系统的谐波流入负载端。

目前，治理谐波最常用的方法是被动治理，即外加滤波装置。滤波装置主要分为无源滤波器和有源滤波器。虽然无源滤波器具有投资少、效率高、结构简单及维护方便等优点，在现阶段被广泛应用于配电网。但是，由于滤波器特性受系统参数影响大，只能消除特定的几次谐波，而对某些谐波会产生放大作用，甚至出现谐振现象等，随着电力电子技术的发展，人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器。因此，血液制品生产厂房宜在低压侧配置有源滤波器。

 

5  A级洁净区控制

血液制品的灌装、轧盖、灭菌等工序，均需在A级洁净区下完成，由于A级区面积较大且分散，故对A级区的控制宜进行集中管理，且实现以下功能：

（1）在每个房间内可以启动和关闭风机、照明系统。

（2）可远程监控风机、过滤器的状态、故障、压差。在A级洁净区下布置实时监控传感器，对空气洁净度、风速等参数进行监控。

（3）风机需能自动调速，风速均匀。

 

6  照明控制

血液制品生产厂房与其他洁净厂房相比，有面积较大、房间较多等特点，对照明控制及节能的要求较高。传统的照明控制方式难以达到节能及集中控制的要求，所以智能照明控制系统更适用于血液制品生产厂房。

6.1  智能照明控制系统的优点

（1）分布式的系统结构，系统内各智能模块不依赖于其他模块，能够独立工作，模块之间是对等关系，系统可靠性更高；

（2）实现多点共同控制时，不需要增加连接线的数量，系统内任何一点的控制，只需通过设置设备参数即可实现；

（3）可在移动终端上实现智能控制，控制界面可选择语言，可加入图片，控制更便捷、更人性化；

（4）智能照明控制系统既可自成体系，也可与BA系统互联；

（5）系统维护方便，更换或升级系统内元件时，不需要关闭整个系统；

（6）系统有多种控制方式，例如，可以实现就地智能面板控制、人体感应控制、光线感应控制、定时控制、场景预设控制及集中控制等；

（7）系统能与消防系统进行联动，在出现消防报警时，可由系统强制打开所有回路，方便人员疏散；

（8）总线元件及现场控制面板在30 V DC低电压下安全运行；

（9）系统中的多种控制方式可灵活结合使用，使得管理更方便、更人性化。

6.2  智能照明控制系统的特点

6.2.1 符合GMP要求

系统采用智能开关或触摸屏集中控制，不需要每个房间设置照明开关，解决了传统模式下照明开关存在卫生死角的问题，符合GMP易清洁的要求。

6.2.2 灵活性

系统采用树状结构拓展，每个总线设备的位置在系统中基本可以随意摆放。另外，整个系统架构可大可小，适用于不同类型、不同规模的项目。

6.2.3 稳定性

系统中的每个线路有自己的供电电源，这些电源在电气上是相互隔离的，一条线路上发生的故障不会影响其他线路，确保系统的稳定性。

 

7  结语

在今后相当长的时期内，由人血分离的天然血液制品仍将是临床使用血液制品的主要来源。面对激烈的市场竞争，血液制品生产企业只有确保厂房、设施设计先进，生产品种多、规模大，管理规范，产品质量安全、稳定，才能稳步发展。在参考常规洁净厂房设计的基础上，在满足工艺需求的前提下，血液制品生产厂房的电气设计还应满足节能、安全要求，使系统设计更符合长期使用和发展的需求。

 

[参考文献]

[1] 中国航空规划设计研究总院有限公司.工业与民用供配电设计手册[M].4版.北京：中国电力出版社，2016.

[2] 药品生产质量管理规范（2010年修订）：卫生部令第79号[A].

[3] 杨勇，董秀芳，邢志涛.血液制品生产厂房设计特点[J].化工与医药工程，2016，37（2）：20-24.

 

作者简介：

黄磊（1981—），男，安徽人，工程师

研究方向：

电气设计