浅谈安科瑞EMS2.0能效管理平台在制药厂洁净室的电气设计与选型

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发布时间： 2023-06-27 11:06 更新时间： 2024-11-21 08:50

安科瑞马香霞

安科瑞电气股份有限公上海嘉定 201801

摘要：从设计原则、动力配电、照明配电和通信等方面分析了在洁净室电气设计中应遵循的原则和应注意的问题，并通过附图详细表明了医药洁净室管线的密封处理方法。

关键词：医药洁净室；药品生产质量管理规范；密封；照度；应急照明；防静电接地

0 引言

随着国民经济的不断发展,为了确保药品的生产质量,国家要求制药厂需要严格地执行“GMP"的要求。我国的制药行业也逐步走向标准化、规范化，而一个制药厂要达到国家的“GMP”标准,其设计达标是前提,为此国家出台了《医药工业洁净厂房设计标准》等相关规定，本文将结合在制药厂洁净室的电气设计中的实际问题，做些粗浅的探讨。

1 设计原则

医药洁净室电气系统的设计首先可用几条基本原则来进行指导:分设在不同空气洁净度等级区域内的设备一般不宜由同一配电回路供电:大型配电箱、接线盒、导线管及其他元器件应尽量避免置于洁净室内，需要安装的电器部件应隐藏在墙壁吊顶夹层内,需要明装于洁净室内的管件,需采用不宜积尘、易于清洗的不锈钢材料。并且以能保证洁净室的洁净度和完整性来进行设计。此设计并能达到如下要求:

(1)防止灰尘积聚。

(2)防止外部空气进入。

(3)防止任何材料在破损时散布开来。

(4)防止表面剥落、碎裂、生锈及其他形式。

(5)易于用水和化学物品来洗净,并能防止这些清洗物的渗漏。

2 动力配电

由于医药洁净室通常要用水冲洗，在清洗过程中地板承受强烈的冲击，所以一般应避免在地板上安置电器部件。现在许多设备为移动式，它们的配电方式主要是通过墙上安装的密闭插座，其安装应在地板以上且水管冲洗时所能达到的范围之外，一般安装在距地1.2m的位置，在设计中医药洁净室应预留一定数量的插座避免以后要用时添加。对于固定于地板上的设备，电源线可直接穿过用电设备底下的地板来提供电源,或沿设备管架敷设引至电源点。进入医药洁净室的导管应该有一密封装置密封剂应填满导管与墙、导管与电缆之间的缝隙，这样就有效地防止了室外空气通过电器部件的电线导管进人洁净室，仅靠接线盒上的密封盖并不能有效地防止脏空气渗入洁净室。管线从非洁净区进入洁净室的做法及隔离密封示意图如图1~图3所示。

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3 照明

我国现行的照明设计标准对于制药生产中的配置、清洗灭菌、灌装等使用洁净空气的场所有明确的照度规定。国外现行的GMP照度标准较高,洁净室的照度要求达到60~75英尺烛光(Foot-candle),约650~800lx。结合我国的具体情况，医药洁净室的照明应具有以下特点：

(1)提供的照度对医药洁净室主要工作室、辅助工作室内进行的工作应是足够的。在一般情况下，主要工作室平均照度值宜为300lx，辅助工作室、走廊等平均照度值宜为200lx。

(2)医药洁净室主要工作室一般照明的照度均匀度不应小于0.7。

(3)照明灯具的安装方式一般为吸顶或嵌入式,灯具与顶棚接逢处应用密封材料加以密封。

(4)医药洁净室天然采光少，照明光源宜采用高效荧光灯,因为其光谱分布宜接近于自然光有助于提高洁净的气氛,这不仅影响室内的自然环境，同时也影响洁净室工作人员的精神状态。

(5)为避免因正常照明停电引起的误操作，医药洁净室应根据需要设置备用照明，一般场所备用照明的照度不应低于正常照明照度标准的1/10。正常时该灯具由工作照明电源供电，并对灯具内的蓄电池长期充电。停电时，蓄电池电源自动接通,放电时间宜达30min以上。

医药洁净室的照明灯具需要做到以下几点:

(1)灯具外罩没有孔眼、缝隙。照明装置需要是封闭的,以防空气渗漏和破碎时碎片向四周散射

(2)灯具内罩应有硅橡胶或其它高密度的密封材料沿整个端面顶盖的四周将缝隙堵住，并在沿灯具外框四周加垫片以阻止湿气和空气通过。

(3)灯具应具有可擦净消毒的表面,吸顶灯具应具有方便的下开盖检修功能，嵌人式灯具应具有方便的上开盖检修功能。由于B级洁净区房间的洁净度及其微生物限度严格受控，为避免无菌环境被破坏，B级洁净室应采用嵌人式灯具。

(4)灯具的外框应采用不锈钢或经处理的防锈、防腐的钢板。

火灾应急及疏散照明方面由于医药工业洁净厂房是密闭厂房,内部分隔多.室内人员流动路线复杂，为便于事故情况下人员的疏散及火灾时能救灾灭火,所以厂房内应设置供人员疏散用的火灾应急照明。在安全出口、疏散口和疏散通道设置标志灯以便于蔬散人员辨认通行方向。在消防救援窗设红色应急灯,以便于消防人员及时进人厂房进行灭火3]。

4 洁净防爆场所

洁净室内所用的某些工艺过程如是易爆的，则洁净室内用于这些工艺过程的电气系统的设计除满足本文叙述的要求外,还需要满足国标GB50058《爆炸危险环境电力装置设计规范》所规定的要求。根据工艺要求，洁净室防爆级别大部分为防爆2区，由于具有隔爆IB或IC级的电气装置密闭要求高,与用于潮湿场所的电气装置相类似,所以,在洁净室中并不产生任何特殊问题。照明灯具采用一种新型的防爆洁净灯,能达到即防爆又美观的要求,但是,其他如防爆插座、防爆灯开关等电气装置结构较为笨重，形状也复杂，一般不能隐蔽安装,在洁净室内显得不太雅观。所以,应遵循避免在洁净防爆场所安装这些装置的原则。如确需在洁净防爆区内安装此类装置,应采用外型美观且耐腐蚀、耐冲击、抗老化的优质不锈钢制成的产品。

5 洁净室的通信

由于洁净区的工作人员不允许随意进出,所以,在洁净区设置与外界联系的通信电话十分必要。如果洁净室内需要电话,应将电话安装在隐蔽的,有较链转动盖的定制不锈钢盒内,这些盒子应钻孔以便可以听到铃声。这些开孔可透出电话机的轮廓,以示指盒子里装有电话机，同时应选用表面光滑、不易集尘、便于擦试并可消毒灭菌的电话机。

为确保生产环境的空气洁净度级别，防止不必要人员进入,医药洁净室可设置闭路电视监视系统，以对生产过程进行必要的监控。

医药洁净室内人员进出迂回曲折，疏散比较困难，火情不易被外部发现，设置火灾自动报警装置十分重要。洁净厂房应设置消防应急广播和独立的消防通信系统。

6 防静电接地

医药洁净厂房室内许多场所存在着静电，为避免静电导致如电子设备损坏、人体遭受电击、引燃引爆易燃易爆物质、因尘埃吸附影响空气洁净度等情况的发生，医药洁净厂房内净化空调系统的风口、风管，流动液体、气体或粉体的管道，应采取防静电接地措施”。洁净区的净化空调系统的风口、风管，应通过防静电接地线与吊顶内及空调机房的接地预埋块或等电位接地箱相连。洁净区内的所有设备流动液体、气体或粉体管道应通过防静电接地线与吊顶内的接地预埋块相连。

7 AcrelEMS-BP 生物制药能效管理系统

7.1平台概述

AcrelEMS-BP能效管理系统，集电力监控、能源管理、设备运维于一体。平台采用自动化、信息化技术和集中管理模式，对企业的生产、输配和消耗环节实行集中扁平化的动态监控和数据化管理，监测企业电、水、气、冷热量及压缩空气等各类能源的消耗情况，通过数据分析、挖掘和趋势分析，帮助企业针对各种能源需求及用能情况、能源质量、产品能源单耗、各工序能耗、工艺、车间、产线、班组、重大能耗设备等的能源利用情况等进行能耗统计、同环比分析、能源成本分析、碳排分析，为企业加强能源管理，提高能源利用效率、挖掘节能潜力、节能评估提供基础数据和支持。

7.2平台组成

安科瑞生物制药能效管理系统是一个深度集成的自动化平台，它集成35KV/10KV的10KV/O.4KV电力监控系统、智能马达监控系统、能耗管理系统、电气火灾监控系统、防火门监控系统、消防设备电源系统、消防应急照明和疏散指示系统，充电桩管理系统。用户可通过浏览器、手机APP获取数据，通过一个平台即可对制药厂区全局的用电和用电安全进行集中监控、统一管理、统一调度，同时满足用户用电可靠、安全、稳定、高效、有序的要求。

7.3平台拓扑图

TOP

7.4平台子系统

（1）电力监控主要针对10/0.4kV地面或地下变电所，对变电所高压回路配置微机保护装置及多功能仪表进行保护和监控，对0.4kV出线配置多功能计量仪表，用于测控出线回路电气参数和用能情况，可实时监控高低压供配电系统开关柜、变压器微机保护测控装置、发电机控制柜、ATS/STS、UPS，包括遥控、遥信、遥测、遥调、事故报警及记录

（2）能耗管理系统

建立的能耗监测管理系统，对生物制药各点位的能源使用、报警等情况进行实时的监控。以便生物制药用户能够实时的监测各个点位的运作情况，同时能更快速的掌握点位的报警，并为生物制药削峰填谷、调整负载等技改措施提供数据支撑。

（3）马达监控

马达监控实现对管廊电机的保护、遥测、遥信、遥控功能，实现对电机过载、短路、缺相、漏电等异常情况的保护、监测和报警。在需要的情况下可以设置联动控制。

综合管廊智能马达控制系统

（4）智慧消防

智慧消防云平台基于物联网、大数据、云计算等现代信息技术，将分散的火灾自动报警设备、电气火灾监控设备、智慧烟感探测器、智慧消防用水等设备连接形成网络，并对这些设备的状态进行智能化感知、识别、定位，实时动态采集消防信息，通过云平台进行数据分析、挖掘和趋势分析，帮助实现科学预警火灾、网格化管理、落实多元责任监管等目标。实现了无人化值守智慧消防，实现智慧消防“自动化”、“智能化”、“系统化”需求。从火灾预防，到火情报警，再到控制联动，在统一的系统大平台内运行，用户、安保人员、监管单位都能够通过平台直观地看到每一栋建筑物中各类消防设备和传感器的运行状况，并能够在出现细节隐患、发生火情等紧急和非紧急情况下，在几秒时间内，相关报警和事件信息通过手机短信、语音电话、邮件提醒和APP推送等手段，就迅速能够迅速通知到达相关人员。

智慧消防

（5）充电桩管理平台

充电桩在“源、网、荷、储、充”信息能源结构中是必不可缺的。充电桩应用管理同样是校园生活服务中必不可缺的一部分。

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7.5相关平台部署硬件选型清单

7.5.1电力监控及马达保护系统

应用场合（10KV）		产品	型号	功能
	10KV进/馈线		AM6-L	相间电流速断保护，相间限时电流速断保护（可带低压闭锁），相间过电流保护（可带低压闭锁），两段式零序过流保护，反时限相间过流保护（可带低压闭锁），零序反时限过流保护，过负荷保护，控制回路异常告警。
	10/0.4KV变压器		AML-S	分合闸位置、手车工作/试验位置、接地刀闸位置、硬接点信号(保护跳闸、装置告警、控制回路断线、装置异常、未储能、事故总等)、报文(过流、过负荷、超温报警、过温报警、装置告警、PT断线、CT断线、对时异常等)、遥控开关、故障波形分析(故障录波、故障波形、故障记录、跳闸、故障电流电压)等。
	智能操控装置		ASD500	一次回路动态模拟图、弹簧储能指示、高压带电显示及闭锁、验电、核相、自动温湿度控制及显示（标配一路强制加热）、远方/就地旋钮、分合闸旋钮、储能旋钮、人体感应、柜内照明控制、RS485接口、高压柜内电气接点无线测温。
	10KV计量		PZ72L- E4/UT	该仪表采用交流采样技术，能分别测量电网中的电流、电压、功率、功率因数和电能等参数，可通过面板薄膜开关设置倍率。带RS-485通讯接口，采用Modbus协议;也可将电量信号转换成标准的直流模拟信号输出;或带开关量输入/输出，继电器报警输出等功能。具有许昌开普研究院有限公司、国家继电保护及自动化设备质量监督检验中心检测合格的型式检验报告证书和电磁兼容检验证书，产品防护等级均达到IP65，符合管廊综合监控系统中对相关产品功能、防护等级及电磁兼容的要求。
应用场合（0.4KV）		产品	型号	功能
	0.4KV进/出线		PZ72L- E4/UT	该仪表采用交流采样技术，能分别测量电网中的电流、电压、功率、功率因数和电能等参数，可通过面板薄膜开关设置倍率。带RS-485通讯接口，采用Modbus协议;也可将电量信号转换成标准的直流模拟信号输出;或带开关量输入/输出，继电器报警输出等功能。具有许昌开普研究院有限公司、国家继电保护及自动化设备质量监督检验中心检测合格的型式检验报告证书和电磁兼容检验证书，产品防护等级均达到IP65，符合管廊综合监控系统中对相关产品功能、防护等级及电磁兼容的要求。
	无功补偿		ARC	测量I、U、Hz、cosΦ，具备过电压保护、欠流锁定、电网谐波过大保护功能,可控制电容器的投切，RS485/Modbus协议
			ANSVC	ANSVC低压无功功率补偿装置并联在整个供电系统中，能根据电网中负载功率因数的变化通过控制器控制电力电容器投切进行补偿,无功功率补偿装置采用散件组成方案，主要以电容电抗、投切开关、控制器等组成。
			ANSVG	补偿方式:线性补偿，全响应时间<5ms，瞬时响应时间≤100us;补偿效果:≥0.99，可补偿容性无功和感性无功，滤除5、7、9、11、13次以内的谐波;自身损耗:≤2%，效率:>98%;监控以及显示具备远程通讯接口，可以通过PC机实时监控;具有人性化的人机交互界面，可通过该界面看到系统和本体的实时电能质量信息，操作简单，可以远控，也可以本控;标准模块化设计，缩短交付周期，同时提高了使用的可靠性和可维护性。
	温湿度控制器		WHD72- 11/UT	智能型温湿度控制器以数码管方式显示温湿度值，有加热器、传感器故障指示、变送功能、带有RS485通讯接口可供远程监控，用户可通过按键编程自行设定系统参数。该仪表集测量、显示、控制及通讯于一体，精度高、测量范围宽，是一种适合于各个行业和领域的温湿度测量控制仪表。具有许昌开普研究院有限公司、国家继电保护及自动化设备质量监督检验中心检测合格的型式检验报告证书和电磁兼容检验证书，产品防护等级均达到IP65，符合管廊综合监控系统中对相关产品功能、防护等级及电磁兼容的要求。
电动机保护器	电机回路		ARD2F-UT	智能电动机保护器（以下简称保护器）适用于额定电压至660V的低压电动机回路，集保护、测量、控制、通讯、运维于一体。其完善的保护功能确保电动机安全运行，带有逻辑可编程功能，可以满足多种控制方式。可选配不同通讯模块适应现场通讯需求。该产品采用分体式结构，由主体、显示单元、互感器组成，可适应各种柜体的安装。具有许昌开普研究院有限公司、国家继电保护及自动化设备质量监督检验中心检测合格的型式检验报告证书和电磁兼容检验证书，产品防护等级均达到IP65，符合管廊综合监控系统中对相关产品功能、防护等级及电磁兼容的要求。
配套附件	0.4kV电流互感器		AKH-0.66	测量型互感器，采集交流电流信号
智能网关			Anet系列	8个RS485串口2kV隔离，2个以太网接口，支持ModbusRTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通讯协议设备的接入，支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上传协议、支持多中心不同数据服务要求，支持断点续传，装置电源:220VAC/DC。

7.5.2能源管理系统

应用场景	型号	图片	保护功能
能耗管理云平台	AcrelCloud-5000		采用泛在物联、云计算、大数据、移动通讯、智能传感等技术手段可为用户提供能源数据采集、统计分析、能效分析、用能预警、设备管理等服务，平台可以广泛应用于多种领域。
智能网关	Anet系列网管		采用嵌入式硬件计算机平台，具有多个下行通信接口及一个或者多个上行网络接口，作为信息采集系统中采集终端与平台系统间的桥梁，能够根据不同的采集规约进行水表、气表、电表、微机保护等设备终端的数据采集汇总，并使用相应的规约转发现场设备的数据给平台系统。
高压重要回路或低压进线柜	APM810		具有全电量测量，电能统计，电能质量分析及网络通讯等功能，主要用于对电网供电质量的综合监控诊断及电能管理。该系列仪表采用了模块化设计，当客户需要增加开关量输入输出，模拟量输入输出，SD卡记录，以太网通讯时，只需在背部插入对应模块即可。
高压重要回路或低压进线柜	APM520		三相全电量测量，2-63次谐波，不平衡度，需量，支持付费率，越限报警，SOE,4-20mA输出。
低压联络柜、出线柜	AEM96		三相多功能电能表，均集成三相电力参数测量及电能计量及考核管理，提供上24时、上31日以及上12月的电能数据统计。具有63次分次谐波与总谐波含量检测，带有开关量输入和继电器输出可实现“遥信”和“遥控”功能，并具备报警输出，可广泛应用于多种控制系统，SCADA系统和能源管理系统中。
动力柜	ACR120EL		测量所有的常用电力参数，如三相电流、电压，有功、无功功率，电度，谐波等，并具备完善的通信联网功能，非常适合于实时电力监控系统。
	DTSD1352		DIN35mm导轨式安装结构，体积小巧，能测量电能及其他电参量，可进行时钟、费率时段等参数设置，精度高、可靠性好、性能指标符合国标GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和电力行业标准DL/T614-2007对电能表的各项技术要求，并且具有电能脉冲输出功能；可用RS485通讯接口与上位机实现数据交换。
	AEW100		三相全电量测量，剩余电流、2-63次谐波，支持付费率，量值、电缆温度，可选2G/4G通讯。

7.5.3智慧消防系统

(1)电气火灾监控系统

应用场景		产品	型号	功能
各变电所、各动力箱	0.4KV出线	$C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\1457501z.jpg$	ARCM200 系列	用于检测TN-C-S、TN-S及局部TT系统中的剩余电流、温度等电气参数，从而预防电气火灾的发生。
区域变电所	区域分机		Acrel-6000/B3	接收电气火灾监控探测器信号，实现对被保护电气线路的报警、监视、控制与管理，采用485通讯
主变点所监控中心	控制主机		Acrel-6000/B	接收电气火灾监控探测器信号和各区域分机数据，实现对被保护电气线路的报警、监视、控制与管理，可采用485通讯。
配套	0.4kV电流互感器		AKH-0.66	测量型互感器，采集交流电流信号。

(2)消防设备电源监控系统

应用场景		产品	型号	功能
消防设备电源电压监控			AFPM3-2AVM	监测两路三相交流电压，二总线通讯。
区域变电所	区域分机		AFPM100/B3	接收消防设备电源监控探测器信号，实现对被保护电气线路的报警、监视、控制与管理，可采用二总线通讯。
主变点所监控中心	控制主机		AFPM100/B1	接收消防设备电源监控探测器信号和各区域分机数据，实现对被保护电气线路的报警、监视、控制与管理，可采用二总线通讯。