CN113639345A - 一种洁净室的压力控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种洁净室的压力控制系统及方法，该系统包括：洁净室及在所述洁净室内设置的工艺设备，所述洁净室的排风机组至少包括第一排风管和第二排风管；第一排风管设置有开环控制件，第二排风管设置有闭环控制组件；所述开环控制件使所述第一排风管排风量调整至预设值；当所述风机的工作对室内气压产生扰动时，所述闭环控制组件根据所述洁净室内的气压反馈信号，对所述第二排风管排风量进行调节，该调节结合所述预设值使得所述洁净室气压达到额定气压值；本发明通过开环控制件和闭环控制组件对第一排风管和第二排风管的排风量进行调节，使得洁净室内的压差处于允许值范围内。

Description

一种洁净室的压力控制系统及方法
技术领域
本发明属于洁净室技术领域，尤其是涉及一种洁净室的压力控制系统及方法。
背景技术
洁净室是指空气中的尘埃粒子数量和微生物数量严格受限，同时将室内的温度、湿度、压力等控制在某一需求范围内的房间；按受控粒子的性质划分，洁净室分为工业洁净室和生物洁净室。
为防止污染和交叉污染,洁净室都需要保持稳定的压力，压力控制的方法是利用进出的风量差，得到正压或负压的结果；目前，洁净室压力的主流控制方法有两种: 开环控制和闭环控制；在多数洁净室开环控制和闭环控制取得了很好的效果；但在一些较为特殊的洁净室，仍不能满足压力控制的要求；以制药洁净室为例，洁净室内部自带风机的工艺设备的启停,会对洁净室进出风量产生较大的影响；如果采用开环控制，会因为预设风量无法克服干扰因素的影响，而导致压力偏离；而如果采用闭环控制，也会因为调节过慢，导致有几十秒时间压力偏离，而几十秒的压力偏离将足以导致洁净室污染和交叉污染的风险，进而导致无菌药品的微生物污染。
因此，需要一种压力控制系统及方法以解决洁净室因工艺设备导致压差偏离允许值范围的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种洁净室的压力控制系统及方法，能够解决洁净室因工艺设备启停导致室内压力超出允许值范围的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种洁净室的压力控制系统, 该系统包括：洁净室及在所述洁净室内设置的工艺设备，所述工艺设备设有风机；
所述洁净室的排风机组至少包括第一排风管和第二排风管；
第一排风管设置有开环控制件，所述第二排风管设置有闭环控制组件；
所述开环控制件使所述第一排风管排风量调整至预设值；
当所述风机的工作对室内气压产生扰动时，所述闭环控制组件根据所述洁净室内的气压反馈信号，对所述第二排风管的排风量进行调节，该调节结合所述预设值使得所述洁净室气压在预设气压范围内。
进一步的，所述开环控制件配置为第一变风量阀，与工艺设备的开关联锁控制；
工艺设备处于关闭状态时，第一变风量阀调节所述第一排风管的排风量达到第一预设值,所述第一预设值使得所述洁净室气压处于所述预设气压范围内；
工艺设备处于开启状态时，利用所述开关调整开度,使第一排风管的排风量调整至第二预设值，所述第二预设值使得所述洁净室气压处于所述预设气压范围内。
进一步的，所述闭环控制组件包括第二变风量阀和压差传感器；
通过所述压差传感器反馈的压差信号调整第二变风量阀的开度。
进一步的，对第二排风管的排风量进行调节，该调节结合所述预设值使得所述洁净室气压在预设气压范围内，具体配置为：
所述压差传感器在所述洁净室的当前气压超出所述预设气压范围时，将压差信号反馈至所述第二变风量阀以调整第二排风管的排风量，此时第一排风管的排风量已调整至所述工艺设备开启时所设置的预设值，所述第一排风管和第二排风管的当前总排风量使所述洁净室气压在预设气压范围内。
进一步的，所述风机的工作对所述洁净室内气压产生扰动形成所述洁净室的预设气压容忍波动区间；
所述工艺设备开启时所设置的预设值匹配所述预设气压容忍波动区间设置所述开关调整开度。
进一步的，所述第一变风量阀为文丘里阀。
进一步的，所述第二变风量阀为变风量蝶阀。
进一步的，一种洁净室的压力控制方法，
控制所述开环控制件使所述第一排风管的排风量调整至预设值；
当所述风机的工作对洁净室内气压产生扰动时，控制所述闭环控制组件根据所述洁净室内的气压反馈信号，对所述第二排风管的排风量进行调节；
将该调节的结果结合所述预设值使得所述洁净室的气压在预设气压范围内。
进一步的，所述开环控制件配置为第一变风量阀，第一变风量阀为文丘里阀，与工艺设备的开关联锁控制，所述开关能够使文丘里阀处于两种开度，两种开度能够使第一排风管的排风量达到第一预设值和第二预设值；
所述控制所述开环控制件使所述第一排风管的排风量调整至预设值，具体实现为：
工艺设备处于关闭状态时，工艺设备的开关控制文丘里阀改变其开度，使所述第一排风管的排风量达到第一预设值,所述第一预设值使得所述洁净室的气压处于所述预设气压范围内；
工艺设备处于开启状态时，工艺设备的开关控制文丘里阀改变其开度，使所述第一排风管的排风量达到第二预设值，所述第二预设值使得所述洁净室的气压处于所述预设气压范围内。
进一步的，所述闭环控制组件包括第二变风量阀和压差传感器；
通过所述压差传感器反馈的压差信号调整第二变风量阀的开度；所述第二变风量阀为变风量蝶阀；
所述控制所述闭环控制组件根据所述洁净室内的气压反馈信号，对所述第二排风管的排风量进行调节；具体实现为：
所述压差传感器在所述洁净室的当前气压超出所述预设气压范围时，将压差信号反馈至所述变风量蝶阀以调整第二排风管的排风量，此时所述第一排风管和第二排风管的当前总排风量使所述洁净室的气压在预设气压范围内。
综上所述，本发明通过开环控制件对第一排风管的排风量进行调节，闭环控制组件对第二排风管的排风量进行调节,使得第一排风管接近所需排风量,在通过闭环控制组件根据洁净室内的气压反馈信号对第二排风管的风量进行调整,使得洁净室内的压差处于允许值范围内, 达到了快速、准确的控制洁净室压力的目标。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图。
图2为开环控制件的结构示意图。
图3为闭环控制组件的结构示意图。
图4为本发明的工艺设备处于开启状态时实施例五的控制方法流程图。
图5为本发明的工艺设备处于开启状态时实施例六的控制方法流程图。
图6为本发明的工艺设备处于开启状态时实施例七的控制方法流程图。
附图标记说明
1、洁净室；2、工艺设备；3、风机； 41、第一排风管；42、第二排风管；5、开环控制件；6、闭环控制组件；51、文丘里阀；61、压力传感器；62、变风量蝶阀。
具体实施方式
本发明的目的是提供一种洁净室的压力控制系统及方法，能够解决洁净室因工艺设备启停导致室内压力超出允许值范围的问题。
经研究发现，现有的压力控制方法中开环控制能够根据不同的运行工况，按预先设定的进风量与预先设定的出风量运行；开环控制因进出风量为预先设定，工况切换时可迅速到位；但一旦有扰动因素，预先设定的风量不能满足压力要求，便会导致洁净室内的压差偏离,超出允许值范围。
而闭环控制能够根据房间的压力传感器实时测量值与设定压力值的偏差，调整风阀的开度而改变风量，从而使洁净室压力达到设定的压力值；闭环控制抗干扰能力强，有扰动因素时，可通过偏差反馈控制，调整风阀的开度从而改变风量，使洁净室压力恢复至设定的压力值；但因系统的运行模式需要测量、对比、执行等步骤，洁净室的压力是逐步、震荡、回归设定值的过程，若碰到的干扰量较大，要求风量变化幅度较大时，压力要回归至设定值往往需要几十秒的时间，从而导致洁净室的污染和交叉污染的风险。
因此本实施提供一种洁净室的压力控制系统，使洁净室在工艺设备启停时压差波动范围不超过允许值范围。
实施例一：
如图1所示，一种洁净室的压力控制系统，该系统包括：洁净室1及在所述洁净室1内设置的工艺设备2，所述工艺设备2设有风机3；
所述洁净室1的排风机组至少包括第一排风管41和第二排风管42；第一排风管41设置有开环控制件5，所述第二排风管42设置有闭环控制组件6；
所述开环控制件5使所述第一排风管41的排风量调整至预设值，
当所述风机3的工作对洁净室1内气压产生扰动时，洁净室1内的气压超出预设气压范围，所述闭环控制组件6根据所述洁净室1内的气压反馈信号，对所述第二排风管42的排风量进行调节，该调节结合所述预设值使得所述洁净室1的气压在预设气压范围内；
所述扰动是在工艺设备运转时，电压波动和操作人员进行生产干预等影响风机的进、排风量，使洁净室的气压产生波动；
所述气压反馈信号可以通过气压检测装置将洁净室1内的气压与预设气压范围作对比后发出的信号。
举例说明，假设洁净室1总排风量为3000m³/h,预设气压范围在40±5Pa内;当工艺设备2处于关闭状态时，洁净室1内的压力未受到工艺设备2的干扰，洁净室1的气压在40±5Pa内，闭环控制组件6未接收到气压反馈信号，故第二排风管42不排风；此时第一排风管41排风量的预设值为3000m³/h。
当工艺设备2处于开启状态时，假设风机3的额定排风量为1500 m³/h，风机3受到操作人员生产干预或电压波动等因素使洁净室1内的压力产生波动，洁净室1内的气压已超出40±5Pa内，通过闭环控制组件6检测到气压超出40±5Pa内，根据气压反馈信号改变第二排风管42的排风量，使第一排风管41、风机3及第二排风管42的排风量总和为3000m³/h，从而保证洁净室1的气压在40±5Pa内。
实施例二：
基于图1的图示及对应说明，图2示出了一种洁净室的压力控制系统，
所述开环控制件5配置为第一变风量阀，所述第一变风量阀为文丘里阀51，与工艺设备2的开关联锁控制，改变工艺设备2的开关状态能够使文丘里阀51处于两种不同的开度；
工艺设备2处于关闭状态时，文丘里阀51控制所述第一排风管41的排风量达到第一预设值, 所述第一预设值使得所述洁净室1的气压在40±5Pa内；第一预设值为3000 m³/h。
工艺设备2处于开启状态时，利用所述工艺设备2的开关调整文丘里阀51的开度,使第一排风管41的排风量调整至第二预设值，闭环控制组件6调整的第二排风管42的排风量风机3的排风量及第二预设值之和应为3000 m³/h，从而保证所述洁净室1的气压在40±5Pa内。
实施例三：
基于图1-2的图示及对应说明，图3示出了一种洁净室的压力控制系统，
所述闭环控制组件6包括第二变风量阀和压差传感器61，所述第二变风量阀为变风量蝶阀62；
工艺设备2处于开启状态时，风机3的排风量受到操作人员生产干预或电压波动等因素使洁净室1内的压力产生波动，洁净室1内的气压超出40±5Pa时，通过压差传感器61反馈的压差信号至所述变风量蝶阀62以调整第二排风管42的排风量，此时第一排风管41的排风量调整至工艺设备2开启时所设置的预设值，使得风机3、第二排风管42的排风量及第一排风管的排风量的总和为3000m³/h，从而保证洁净室1的气压在40±5Pa内。
实施例四：
基于图1-3的图示及对应说明，一种洁净室的压力控制系统，
所述风机3的工作对所述洁净室1内的气压产生扰动形成所述洁净室1的预设气压容忍波动区间；所述工艺设备2开启时所设置的预设值匹配所述预设气压容忍波动区间设置所述开关调整开度；
假设风机3的排风量受到操作人员生产干预或电压波动等因素最多影响10%；根据风机额定排风量为1500 m³/h计算，风机3的实际排风量为1350 m³/h—1650 m³/h，风机3的排风量小于总排风量，因此总排风量的波动区间小于10%，将开环控制的额定排风量定为总排风量的90%，为2700 m³/h，其中开环控制的额定排风量为风机3的额定排风量和工艺设备2开启时所设置的预设值之和，得出工艺设备2开启时所设置的预设值为1200 m³/h，开环控制的实际排风量为风管3的实际排风量和工艺设备2开启时所设置的预设值之和，为2550 m³/h—2850 m³/h，此时的排风量不足3000 m³/h，通过闭环控制组件6调节第二排风管42的排风量结合第一排风管41的排风量达到3000 m³/h，从而保证洁净室1的气压调整至40±5Pa内。
实施例五：
如图4所示，一种洁净室的压力控制方法,包括以下步骤；
S41：控制所述开环控制件5使所述第一排风管41的排风量调整至预设值；
工艺设备2处于关闭状态时，工艺设备2的开关控制开环控制件5处于第一开度，保证洁净室1的气压在预设气压范围内；
工艺设备2处于开启状态时，工艺设备2的开关控制开环控制件5从第一开度调整为第二开度；
S42：当所述风机3的工作对洁净室1内气压产生扰动时，工艺设备2的开关控制开环控制件5从第一开度调整为第二开度后，控制所述闭环控制组件6根据所述洁净室1内的气压反馈信号，对所述第二排风管42的排风量进行调节；
S43：将该调节的结果结合所述第二开度的预设值及风机3的排风量使得所述洁净室1的气压在预设气压范围内。
实施例六：
如图5所示，基于实施例五对应说明，一种洁净室的压力控制方法；
S41中所述开环控制件5配置为第一变风量阀，第一变风量阀为文丘里阀51，与工艺设备2的开关联锁控制，所述开关能够使文丘里阀51处于两种开度，两种开度能够使第一排风管41的排风量达到第一预设值和第二预设值；
所述控制所述开环控制件5使所述第一排风管41的排风量调整至预设值，包括以下步骤：
S51：控制所述开环控制件5使所述第一排风管41的排风量调整至预设值；
工艺设备2处于关闭状态时，工艺设备2的开关控制文丘里阀51改变其开度，使所述第一排风管41的排风量达到第一预设值,所述第一预设值使得所述洁净室1的气压处于所述预设气压范围内；
工艺设备2处于开启状态时，工艺设备2的开关控制文丘里阀51改变其开度，使所述第一排风管41的排风量达到第二预设值；
S52：当所述风机3的工作对洁净室1内气压产生扰动时，控制所述闭环控制组件6根据所述洁净室1内的气压反馈信号，对所述第二排风管42的排风量进行调节；
S53：将闭环控制组件6调节所述第二排风管42的排风量、第二预设值及风机3的排风量结合保证所述洁净室1的气压在预设气压范围内。
实施例七：
如图6所示，基于实施例五对应说明，一种洁净室的压力控制方法；
S42中所述闭环控制组件6包括第二变风量阀和压差传感器61；所述第二变风量阀为变风量蝶阀62；通过所述压差传感器61反馈的压差信号调整变风量蝶阀62的开度；
包括以下步骤：
S61: 控制所述开环控制件5使所述第一排风管41的排风量调整至预设值；
工艺设备2处于关闭状态时，工艺设备2的开关控制开环控制件5处于第一开度，保证洁净室1的气压在预设气压范围内；
工艺设备2处于开启状态时，工艺设备2的开关控制开环控制件5从第一开度调整为第二开度；
S62：当工艺设备2的开关控制开环控制件5从第一开度调整为第二开度后，所述压差传感器61检测到所述洁净室1的当前气压超出所述预设气压范围，将压差信号反馈至所述变风量蝶阀62，改变变风量蝶阀62的开度以调整第二排风管42的排风量;
S63:将变风量蝶阀62调节第二排风管42的排风量、第二开度的预设值及风机3的排风量结合保证所述洁净室1的气压在预设气压范围内。
作为示例地，在本说明书实施例中，所述风机可根据洁净室的工艺需求进行设置，可为风机机组或风机设备；所述第一排风管和第二排风管可以是根据洁净室的构造所设置得排风管组或排风管道系统，因而并不以举例作为本发明范围的限制条件。

Claims (10)

1.一种洁净室的压力控制系统，该系统包括：洁净室（1）及在所述洁净室（1）内设置的工艺设备（2），所述工艺设备（2）设有风机（3），其特征在于：
所述洁净室（1）的排风机组至少包括第一排风管（41）和第二排风管（42）；
第一排风管（41）设置有开环控制件（5），所述第二排风管（42）设置有闭环控制组件（6）；
所述开环控制件（5）使所述第一排风管（41）的排风量调整至预设值；
当所述风机（3）的工作对洁净室（1）内气压产生扰动时，所述闭环控制组件（6）根据所述洁净室（1）内的气压反馈信号，对所述第二排风管（42）的排风量进行调节，该调节结合所述预设值使得所述洁净室（1）的气压在预设气压范围内。
2.根据权利要求1所述的一种洁净室的压力控制系统，其特征在于：所述开环控制件（5）配置为第一变风量阀，与工艺设备（2）的开关联锁控制；
工艺设备（2）处于关闭状态时，第一变风量阀调节所述第一排风管（41）的排风量达到第一预设值,所述第一预设值使得所述洁净室（1）的气压处于所述预设气压范围内；
工艺设备（2）处于开启状态时，利用所述开关调整开度,使第一排风管（41）的排风量调整至第二预设值，所述第二预设值使得所述洁净室（1）的气压处于所述预设气压范围内。
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种洁净室的压力控制系统，其特征在于：所述闭环控制组件（6）包括第二变风量阀和压差传感器（61）；
通过所述压差传感器（61）反馈的压差信号调整第二变风量阀的开度。
4.根据权利要求3所述的一种洁净室的压力控制系统，其特征在于：对第二排风管（42）的排风量进行调节，该调节结合所述预设值使得所述洁净室（1）的气压在预设气压范围内，具体配置为：
所述压差传感器（61）在所述洁净室（1）的当前气压超出所述预设气压范围时，将压差信号反馈至所述第二变风量阀以调整第二排风管（42）的排风量，此时第一排风管（41）的排风量已调整至工艺设备（2）开启时所设置的预设值，所述第一排风管（41）和第二排风管（42）的当前总排风量使所述洁净室（1）的气压在预设气压范围内。
5.根据权利要求2或4任一项所述的一种洁净室的压力控制系统，其特征在于：所述风机（3）的工作对所述洁净室（1）内的气压产生扰动形成所述洁净室（1）的预设气压容忍波动区间；
所述工艺设备（2）开启时所设置的预设值匹配所述预设气压容忍波动区间设置所述开关调整开度。
6.根据权利要求2所述的一种洁净室的压力控制系统，其特征在于：所述第一变风量阀为文丘里阀（51）。
7.根据权利要求3所述的一种洁净室的压力控制系统，其特征在于：所述第二变风量阀为变风量蝶阀（62）。
8.一种洁净室的压力控制方法，其特征在于：
控制所述开环控制件（5）使所述第一排风管（41）的排风量调整至预设值；
当所述风机（3）的工作对洁净室（1）内气压产生扰动时，控制所述闭环控制组件（6）根据所述洁净室（1）内的气压反馈信号，对所述第二排风管（42）的排风量进行调节；
将该调节的结果结合所述预设值使得所述洁净室（1）的气压在预设气压范围内。
9.根据权利要求8所述的一种洁净室的压力控制方法，其特征在于：
所述开环控制件（5）配置为第一变风量阀，第一变风量阀为文丘里阀（51），与工艺设备（2）的开关联锁控制，所述开关能够使文丘里阀（51）处于两种开度，两种开度能够使第一排风管（41）的排风量达到第一预设值和第二预设值；
所述控制所述开环控制件（5）使所述第一排风管（41）的排风量调整至预设值，具体实现为：
工艺设备（2）处于关闭状态时，工艺设备（2）的开关控制文丘里阀（51）改变其开度，使所述第一排风管（41）的排风量达到第一预设值,所述第一预设值使得所述洁净室（1）的气压处于所述预设气压范围内；
工艺设备（2）处于开启状态时，工艺设备（2）的开关控制文丘里阀（51）改变其开度，使所述第一排风管（41）的排风量达到第二预设值，所述第二预设值使得所述洁净室（1）的气压处于所述预设气压范围内。
10.根据权利要求8-9任一项所述的一种洁净室的压力控制方法，其特征在于：所述闭环控制组件（6）包括第二变风量阀和压差传感器（61）；
通过所述压差传感器（61）反馈的压差信号调整第二变风量阀的开度；
所述第二变风量阀为变风量蝶阀（62）；
所述控制所述闭环控制组件（6）根据所述洁净室（1）内的气压反馈信号，对所述第二排风管（42）的排风量进行调节；具体实现为：
所述压差传感器（61）在所述洁净室（1）的当前气压超出所述预设气压范围时，将压差信号反馈至所述变风量蝶阀（62）以调整第二排风管（42）的排风量，此时所述第一排风管（41）和第二排风管（42）的当前总排风量使所述洁净室（1）的气压在预设气压范围内。
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