醫藥工業潔凈廠房配電系統設計與節能應用

摘要：本文作者根據多年醫藥工業廠房設計經驗，對動力、照明、接地在潔凈廠房內的設計作了簡要的論述。

關鍵字：潔凈廠房、配電、照明、接地

 

       自國家重新制定了《藥品生產質量管理規范》后，為貫徹該規范，醫藥藥品生產需要潔凈生產，那么電氣設計同樣要符合藥品生產的潔凈要求。下面就醫藥工業潔凈廠房中的電氣設計作一簡要論述。

醫藥工業潔凈廠房空氣潔凈度等級，分一百級、一萬級、十萬級和大于十萬級（相當于三十萬級）。

 

       醫藥工業潔凈廠房的配電室應設在非潔凈區便于操作管理。醫藥工業生產的設備大多數用電功率小，但數量多，并且自帶控制箱，設計上采用直接式配電或插座式配電。從經濟合理角度，一般選用就地設置小型組合配電箱配給。一般單相用電設備在2.5kW以下、三相用電設備在5～6kW以下由組合配電箱放射式供電。組合配電箱選用嵌入式，且放在非潔凈區。組合配電箱不得不放在潔凈區域時，也應該嵌入在低一等級潔凈區域墻內，這時組合配電箱應選用密閉的，外殼應光滑，便于揩拭清潔。不直接用于設備的插座均應有漏電保護。低壓動力箱、低壓配電柜不宜放在潔凈區域內，設備配套的控制箱也應該選用密閉的，外殼光滑，便于揩拭清潔。

       組合配電箱到設備或插座的配線采用阻燃交聯聚乙烯絕緣銅芯電線（或阻燃聚氯乙烯絕緣銅芯電線）穿鍍鋅鋼管暗敷。

       潔凈區內一般都有吊平頂，在電氣設計前應該與相關專業商量，確定好電纜橋架在吊頂內的安裝高度，一般空調風管和送排風風管放在吊頂內下半部?上半部設置電纜橋架和工藝管道。

      大功率用電設備、不帶控制箱的用電設備和組合配電箱、照明配電箱供電由配電室動力箱（或低壓配電柜）放射式供給。配線均選用阻燃交聯聚乙烯絕緣電力電纜（或阻燃聚氯乙烯絕緣電力電纜），控制線選用阻燃交聯聚乙烯控制電纜（或阻燃聚氯乙烯絕緣控制電纜）從配電室沿電纜橋架敷設，出橋架后穿鍍鋅鋼管暗敷或明敷至用電設備。在設計長春高斯達生物科技集團股份有限公司技術改造項目中，在潔凈區內電纜出橋架后在吊頂內穿鍍鋅鋼管，出吊頂前至用電設備換接成不銹鋼管明敷。

       為了保證醫藥產品生產質量，防止生產環境對產品的污染，要求藥品生產環境需要凈化空氣，因此凈化空調系統、送排風系統用電量有時超過藥品生產設備的用電量。為了節能和保證環境的溫濕度，空調系統、送排風系統的電機采用變頻調速。根據藥品的要求和業主的投資狀況，采用手動調頻或自動調頻。自動調頻用溫濕度信號或風量信號調頻。

       在火災時，通過防火閥或火災報警系統信號切除空調系統和送排風系統電源，以免火借風勢。在桂林集琦藥業股份有限公司集琦科技園設計項目中，根據當地消防局的要求還增加了排煙系統控制。近期合肥第六制藥廠改造項目設計中也設計了排煙系統，利于火災初期時排除煙霧、人員疏散和消防人員救火。如果火災溫度上升到280度時，應自動關閉排煙系統。

       排煙風機、消防泵的配線采用耐火電纜，疏散誘導燈配線采用耐火電線。凡是與消防有關的用電設備和疏散照明均應兩路電源供電，末端自切。

       在潔凈區藥品生產中有時要用有機溶媒乙醇、丙酮等有爆炸性危險物質，設計中需要按照國家標準GB50058－92《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》進行設計。以前的規范（包括八部規范）都不應再用，加一門斗后降為非防爆區的作法應廢止。特別是制劑生產車間房間小、多，又要劃分防爆區域是較困難，但只要藥品工藝合理安排布置，要求工藝設備容積小于95m3、壓力小于3．5 MPa、流量小于38l/s，以釋放源為中心，半徑為4.5m，至地坪以上范圍內劃為2區，是能夠滿足設計規范的要求。近幾年設計原料藥車間、制劑車間均按照此方法?即滿足了生產，又符合了規范要求。近期在合肥第六制藥廠改造項目和上海雅培制藥有限公司二期工程（b）項目設計中，將門斗保持正壓送風，防爆區內采用機械排風，降低爆炸濃度的方法，也能符合設計規范的要求。如果潔凈區中又需要防爆，應先考慮防爆要求同時兼顧到潔凈區的要求。電氣設備選型仍按照爆炸性介質的級別和組別選用。配線管和防爆電氣設備應為明敷和明裝。但管線外皮和電氣設備外殼需要光滑，便于揩拭清潔。

       藥品生產往往粉塵環境較多，如藥粉、淀粉等。一般可以與工藝專業商量選擇帶除塵的設備、密閉生產的設備或者在排風罩下進行包裝操作。使得粉塵量不大，可劃為非爆炸危險區域。也可以將良好的除塵設備與工藝生產設備聯鎖，當除塵設備停車，工藝設備也停車，也可以劃為非爆炸危險區域。但是電氣設備?如控制按鈕、燈具等仍應選用密閉型的。

 

       潔凈區的照明電源要求直接從變電所用電纜引來。

       原料藥、制劑藥生產是潔凈區的均為封閉式，人工采光尤其重要。國家標準GB50034－92 《工業企業照明設計標準》中的條文，不適用無窗廠房設計。根據我們對潔凈區照度的測試和長期實踐經驗及參照該標準，我們認為潔凈區的照度、包括潔凈走廊不低于300Lx為宜，從潔凈區到非潔凈區的照度應逐漸減少，利于保護用眼衛生。潔凈區的照明燈具不宜采用嵌入式，因燈具四周和吊頂材料間的縫隙難于做到密封。所以采用密閉型的吸頂凈化熒光燈，吸頂燈具與頂棚間縫隙采用密封條較易處理。潔凈區頂棚上有許多出風口和回風口，燈具的布置應讓開這些風口。

       根據藥品生產的要求，有時房間需要安裝紫外線殺菌燈，一般20㎡的范圍安裝一只30W的紫外線殺菌燈。

       因為潔凈區是封閉式，所以應急照明顯得更加重要。每間房間均要設應急照明，一般放在靠門處，大房間和走廊要多設幾盞，應急時間不小于90分鐘。疏散走廊每隔15～20m設置一只紅色應急誘導燈（安裝高度1米以下）。消防安全門上和出入口門上均設置紅色安全出口應急誘導燈標志，以便火災時人員能有方向的順利撤離現場。

       另外，在車間通向潔凈區的各出入口，門外的兩側各安裝一只電擊式殺蟲燈?防止蚊蟲進入車間。在門內兩側各安裝一只驅蟲器（即滅鼠器），防止老鼠和蟑螂。殺蟲燈和驅蟲器一般配置插座連接，安裝高度1．5米左右。

       照明配電箱與組合配電箱一樣不宜放在潔凈區內。目前潔凈區內照明燈的控制為兩種，一種為分散控制，燈開關安裝在潔凈區內；另一種在照明配電箱上集中控制。

       潔凈區內有爆炸危險的場所和有粉塵的場所均要防靜電設計和防雷電設計。

       在設計中我們將重復接地、防靜電接地、防雷接地連成一體，接地電阻小于1歐姆。近幾年藥品生產廠房設計低壓配電系統的接地型式采用TN-C-S或TN-S系統。

       根據國標GB50054－95 《低壓配電設計規范》中第四節接地故障保護第4.4.4條規定要作等電位聯結，以往設計僅在電氣設計及施工說明中書寫一條。按照該規范，我認為應該設計等電位連接平面圖和系統圖?再書寫說明為宜。國家標準圖集97SD567 《等電位聯結安裝》第6頁＜總等電位聯結系統圖示例＞中未畫出工藝管道的等電位聯結，該圖集適用民用設計，工業設計應該加上工藝管道更加明了。黑龍江烏蘇里江制藥有限公司工程項目和今年上海雅培制藥有限公司二期工程（b）項目都設計了等電位聯結圖。

 

 

5.1 平臺概述

       AcrelEMS-BP能效管理系統，集變電站綜合自動化、電力監控、能源管理、電能質量、電氣安全、設備運維于一體。平臺采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業的生產、輸配和消耗環節實行集中扁平化的動態監控和數據化管理，監測企業電、水、氣、冷熱量及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，通過數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業針對各種能源需求及用能情況、能源質量、產品能源單耗、各工序能耗、工藝、車間、產線、班組、重大能耗設備等的能源利用情況等進行能耗統計、同環比分析、能源成本分析、碳排分析，為企業加強能源管理，提高能源利用效率、挖掘節能潛力、節能評估提供基礎數據和支持。

 

5.2 平臺組成

       安科瑞生物制藥能效管理系統是一個深度集成的自動化平臺，它集成了35KV/10KV 的變電站綜自系統、10KV/O.4KV電力監控系統、變電所環境監控系統、智能馬達監控系統、電氣火災監控系統、消防設備電源系統、消防應急照明和疏散指示系統。用戶可通過瀏覽器、手機APP獲取數據，通過一個平臺即可對制藥廠區全局的用電和用電安全進行集中監控、統一管理、統一調度，同時滿足用戶用電可靠、安全、穩定、高效、有序的要求。

5.3 平臺拓撲圖

圖5-1  廠區能效管理平臺拓撲圖

5.4 平臺子系統

（1）電力監控

       電力監控主要針對10/0.4kV地面或地下變電所，對變電所高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數和用能情況，可實時監控高低壓供配電系統開關柜、變壓器微機保護測控裝置、發電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調、事故報警及記錄等。

（2）環境監測

       環境監測包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃氣體濃度、門禁、視頻、空調、消防數據的采集、展示和預警，同時也可接入管廊艙室內的水泵和通風排煙風機等設備集成的第三方系統完成管廊環境綜合監控。

 

（3）馬達監控

       馬達監控實現對生物制藥電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，實現對電機過載、短路、缺相、漏電等異常情況的保護、監測和報警。在需要的情況下可以設置聯動控制。

（4）電氣安全

       AcrelEMS-BP能效管理系統針對配電系統的電氣安全隱患配置相應的電氣火災傳感器、溫度傳感器，消防設備電源傳感器，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態實時顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內阻進行實時監視，發生異常時通過聲光、短信、APP及時預警。

5.5 相關平臺部署硬件選型清單

       醫藥潔凈房的電氣設計不僅內容多，涉及面廣，而且與制藥工藝，給排水，暖通及建筑場地，裝修等有著密切的關系。醫藥工業廠房的設備眾多、專業技術復雜、要求嚴格，合理的供配電設計不僅能提供連續可靠的電源，對維持醫藥工業潔凈廠房正常功能，對廠房中的工作人員的安全和正常生產也會起到重要作用。本文通過設計中遇到的情況進行分析，總結出一些設計方法，為今后相關項目設計提供了一些參考經驗。

 

參考文獻

【1】安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.05版

【2】張亞思. 醫藥工業潔凈廠房的電氣設計[J]. 醫藥工程設計, 2004, 25(3):2.