การป้องกันความร้อนเกินและแรงดันเกินในการออกแบบเครื่องฆ่าเชื้อ

เหตุใดระบบป้องกันความร้อนเกินและแรงดันเกินจึงมีความสำคัญในการออกแบบเครื่องฆ่าเชื้อทุกเครื่อง

เครื่องฆ่าเชื้อทำงานที่ขีดจำกัดด้านความร้อนและกลไกเพื่อให้แน่ใจว่าจุลินทรีย์สามารถฆ่าได้ ซึ่งทำให้การควบคุมความร้อนมากเกินไปและแรงดันเกินเป็นมากกว่า "สิ่งที่ควรมี" ซึ่งเป็นคุณลักษณะด้านความปลอดภัยและประสิทธิภาพหลัก เมื่ออุณหภูมิหรือความดันคืบคลานเกินจุดที่ตั้งไว้ คุณจะเสี่ยงต่อการแตกของห้องเพาะเลี้ยง การปล่อยไอน้ำร้อนลวก ผลิตภัณฑ์เสียหาย วงจรการทำงานล้มเหลว และการละเมิดกฎระเบียบ ต่อไปนี้เป็นภาพรวมเชิงปฏิบัติและเน้นด้านวิศวกรรมว่าอะไรควรนำไปใช้และเหตุใดจึงเปลี่ยนแปลงผลลัพธ์

ความเสี่ยงหลัก: จะเกิดอะไรขึ้นหากไม่มีการป้องกันที่เหมาะสม

การหนีความร้อนและการเสื่อมสลายของวัสดุ

ความร้อนที่ไม่สามารถควบคุมได้จะนำไปสู่การระบายความร้อน เนื่องจากเครื่องทำความร้อนจะส่งพลังงานได้เร็วกว่าที่ระบบจะกระจายไป ซึ่งอาจทำให้ตัวบ่งชี้ปริมาณไบโอโหลดไหม้ ถาดบิดงอหรือบรรจุภัณฑ์ และทำให้เครื่องมือมีอายุการใช้งานยาวนานลง ในระบบพลาสมาเอทิลีนออกไซด์ (EtO) และไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ อุณหภูมิที่มากเกินไปจะเร่งการสลายตัวของรีเอเจนต์และสามารถสร้างผลพลอยได้จากการระเบิด

แรงกดดันและความล้มเหลวของโครงสร้าง

แรงดันเกินทำให้ภาชนะมีความเครียดเกินกว่ารหัสการออกแบบ (ASME มาตรา VIII สำหรับภาชนะรับแรงดัน) ซีลรั่ว ปะเก็นประตูหลุดออกมา และกระจกมองอาจเสียหายได้ แม้แต่เหตุการณ์กึ่งภัยพิบัติก็ทำให้เกิดเส้นทางรั่วและสูญเสียการรับประกันความปลอดเชื้อ ในขณะที่ความล้มเหลวครั้งใหญ่อาจเสี่ยงต่อการบาดเจ็บของบุคลากรจากการปล่อยไอน้ำหรือก๊าซ

วงจรเป็นโมฆะ: เกินขีดจำกัดที่ตรวจสอบแล้ว จะทำให้การเรียกร้องการทำหมันเป็นโมฆะ
ความเสียหายที่ซ่อนอยู่: รอยแตกขนาดเล็กในรอยเชื่อมหรือความล้าของสลักประตูทำให้อายุการใช้งานลดลง
การหยุดทำงานของการปฏิบัติงาน: ความล่าช้าในการบำรุงรักษาและการกำหนดคุณสมบัติใหม่โดยไม่ได้วางแผนไว้

พื้นฐานการออกแบบ: สถาปัตยกรรมการป้องกันแบบชั้น

การตรวจจับความซ้ำซ้อนและตำแหน่ง

ใช้เซ็นเซอร์อุณหภูมิอย่างน้อยสองตัว (PT100/RTD หรือเทอร์โมคัปเปิ้ล) และทรานสดิวเซอร์แรงดันสองตัวเพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลวจุดเดียว วางชุดหนึ่งไว้ใกล้กับโซนโหลด และอีกชุดหนึ่งใกล้กับทางเข้าไอน้ำหรือพอร์ตรีเอเจนต์เพื่อจับการไล่ระดับสี รวมเกจเชิงกลสำหรับการตรวจสอบการบำรุงรักษา

เส้นทางสัญญาณอิสระและ ADC เพื่อป้องกันข้อผิดพลาดในโหมดทั่วไป
การตรวจสอบข้ามเป็นระยะ: PLC เปรียบเทียบเซ็นเซอร์ ถ้าความแตกต่างเกินกว่าที่ยอมรับได้ ให้เรียกสภาวะปลอดภัย

ตรรกะการควบคุม: ช่องปกติกับช่องความปลอดภัย

แยกการควบคุม PID ตามปกติออกจากอินเตอร์ล็อคเพื่อความปลอดภัย การควบคุมปกติจะปรับตัวทำความร้อนและวาล์วสำหรับค่าที่ตั้งไว้ ช่องความปลอดภัยจะแทนที่ทันทีเมื่อมีการละเมิดขีดจำกัด ใช้รีเลย์แบบมีสายสำหรับฮีตเตอร์และโซลินอยด์วาล์วที่จะตัดการทำงานเมื่อมีการสูญเสียพลังงานหรือสัญญาณเกินขีดจำกัด

การป้องกันทางกล: การบรรเทาและการกักกัน

ติดตั้งวาล์วระบายแรงดันแบบสปริงโหลดซึ่งมีขนาดสำหรับการผลิตไอน้ำหรือก๊าซในกรณีที่แย่ที่สุด โดยจะระบายไปยังตัวรับคอนเดนเสทหรือเครื่องฟอก รวมดิสก์ที่แยกออกมาเป็นอุปกรณ์รองที่ปลอดภัยเมื่อเกิดเหตุขัดข้อง อินเตอร์ล็อคประตูควรป้องกันการเปิดเหนือแรงดันและอุณหภูมิที่ปลอดภัย

การตั้งค่าหลักและการเชื่อมต่อที่ป้องกันเหตุการณ์

เกณฑ์ทั่วไป (ปรับตามการตรวจสอบ)

พารามิเตอร์	ช่วงการควบคุมปกติ	คำเตือน (ซอฟต์ลิมิต)	การเดินทาง (จำกัดฮาร์ด)
อุณหภูมิห้อง (ไอน้ำ)	121–134°ซ	2°C เกินจุดที่ตั้งไว้	เกินจุดที่ตั้งไว้ 5°C → ตัดตัวทำความร้อน
แรงดันห้อง (ไอน้ำ)	2–3 บาร์(ก.)	3.2 บาร์(ก.)	3.5 บาร์(ก.) → ตัวทำความร้อนช่องระบายอากาศถูกตัด
อุณหภูมิเอตโอ	45–60°ซ	1.5°ซ	3°C → การไล่ก๊าซแบบแยกส่วน
ความดันพลาสม่าไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์	40–80 พ่อ	100 ป่า	150 Pa → ช่องระบายพลาสมา

ซอฟต์จำกัดการแจ้งเตือนปัญหาและพยายามกู้คืนอัตโนมัติ ขีดจำกัดฮาร์ดบังคับให้ดำเนินการในสถานะปลอดภัยทันที (ปิดเครื่องทำความร้อน ปิด/เปิดวาล์ว ลำดับการล้าง) และล็อกวงจรจนกว่าขั้นตอนการรีเซ็ตจะเสร็จสมบูรณ์

การใช้งานจริง: เซ็นเซอร์ วาล์ว และลอจิกที่คุณต้องการ

การตรวจจับอุณหภูมิและความดัน

RTD (PT100, Class A) เพื่อความแม่นยำสูง เทอร์โมคัปเปิลที่ต้องการความเร็วในการตอบสนองและช่วงที่สูงกว่า
ทรานสดิวเซอร์แรงดันพร้อมการป้องกันโอเวอร์เรนจ์ เลือกประเภทไดอะแฟรมสุขาภิบาลสำหรับไอน้ำ
การสอบเทียบเป็นประจำโดยสามารถตรวจสอบย้อนกลับได้ตามมาตรฐานระดับชาติ รวมถึงการตรวจจับการดริฟท์ในเฟิร์มแวร์

การดำเนินการและการบรรเทาทุกข์

โซลินอยด์วาล์วป้องกันข้อผิดพลาด (ปกติปิด) สำหรับทางเข้าไอน้ำ/ก๊าซ วาล์วระบายอากาศมีขนาดเพื่อลดแรงดันอย่างรวดเร็ว
คอนแทคเตอร์เครื่องทำความร้อนพร้อมรีเลย์นิรภัย รวมการตัดความร้อนโดยตรงบนบล็อกเครื่องทำความร้อน
วาล์วระบายตามมาตรฐาน ASME พร้อมจานระเบิด มีท่อระบายไปยังตำแหน่งที่ปลอดภัยพร้อมตัวดักคอนเดนเสท

แนวทางปฏิบัติของระบบควบคุม

PLC ความปลอดภัยแบบสองช่องทางหรือบอร์ดเชื่อมต่อฮาร์ดแวร์แยกต่างหากโดยไม่ขึ้นอยู่กับตัวควบคุมหลัก
ตัวจับเวลา Watchdog และการตรวจจับไฟดับเป็นค่าเริ่มต้นเป็นสถานะที่ปลอดภัยจากความผิดปกติของพลังงาน
การบันทึกเหตุการณ์พร้อมสัญญาณเตือนเวลา จำเป็นต้องมีการแทนที่หัวหน้างานเพื่อรีสตาร์ทหลังจากการเดินทางอย่างหนัก

การตรวจสอบความถูกต้อง การปฏิบัติตามข้อกำหนด และการบำรุงรักษา

มาตรฐานการออกแบบจุดยึด

ข้อกำหนดการป้องกันจุดยึดตามมาตรฐานที่บังคับใช้: รหัสภาชนะรับความดัน ASME, ISO 17665 สำหรับการฆ่าเชื้อด้วยความร้อนชื้น, ISO 11135 สำหรับ EtO และ EN 61010 สำหรับความปลอดภัยของอุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการ สิ่งเหล่านี้จะกำหนดช่วงที่ยอมรับได้ วิธีทดสอบ และความคาดหวังด้านเอกสารซึ่งช่วยลดความเสี่ยงในการตรวจสอบ

การทดสอบและการพิสูจน์เป็นประจำ

รวมการทดสอบการยอมรับของโรงงาน (FAT) และการทดสอบการยอมรับของไซต์ (SAT) ด้วยสถานการณ์จำลองเกินขีดจำกัด ตรวจสอบแรงดันการแตกร้าวของวาล์วระบาย เวลาตอบสนองของอินเตอร์ล็อค และการมองเห็นสัญญาณเตือน รักษาตารางการสอบเทียบและเปลี่ยนอุปกรณ์บรรเทาทุกข์ตามรอบการผลิตของผู้ผลิต

Playbook การบำรุงรักษาเชิงป้องกัน

รายเดือน: การตรวจสอบข้ามเซ็นเซอร์ การตรวจสอบปะเก็น การทดสอบการทำงานของท่อระบายน้ำ/ช่องระบายอากาศ
รายไตรมาส: การทดสอบบัลลังก์วาล์วระบาย, การตรวจสอบช่องสัญญาณความปลอดภัยของ PLC, การตรวจสอบกลุ่มสัญญาณเตือน
รายปี: ดำเนินการตรวจสอบความถูกต้องเต็มรูปแบบที่ Edge Setpoints พร้อมด้วยผลลัพธ์ที่บันทึกไว้

การออกแบบการแลกเปลี่ยนและทางเลือกอันชาญฉลาด

ปรับสมดุลระหว่างความรู้สึกอ่อนไหวและการเดินทางที่น่ารำคาญ

ขีดจำกัดเชิงรุกช่วยลดความเสี่ยงแต่อาจทำให้เกิดการปิดระบบที่สร้างความรำคาญได้ ใช้เกณฑ์อัตราการเปลี่ยนแปลง (dT/dt, dP/dt) เพื่อจับค่า Runaway ที่แท้จริงในขณะที่ปล่อยให้มีการแกว่งเล็กน้อย ใช้ฮิสเทรีซีสในการเตือนภัยเพื่อหลีกเลี่ยง "การกระพือปีก"

ต้นทุนเทียบกับความน่าเชื่อถือ

เซ็นเซอร์สำรองและการเชื่อมต่อฮาร์ดแวร์ทำให้ต้นทุน BOM สูงขึ้น แต่ลดค่าใช้จ่ายในการบริการตลอดอายุการใช้งานและการหยุดทำงาน สำหรับเครื่องฆ่าเชื้อบนโต๊ะขนาดเล็ก ให้จัดลำดับความสำคัญของเครื่องตัดความร้อนอิสระอย่างน้อยหนึ่งตัวและวาล์วระบายที่ผ่านการรับรอง สำหรับโรงพยาบาลหรือหน่วยอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ ให้เพิ่ม PLC แบบช่องสัญญาณคู่และท่อร่วมระบาย/ระบายอากาศที่ครอบคลุม

ประเด็นสำคัญ: ทำให้การปกป้องเป็นส่วนหนึ่งของกลยุทธ์การปฏิบัติงาน

ระบบป้องกันความร้อนเกินและแรงดันเกินไม่ได้เป็นเพียงตาข่ายนิรภัยเท่านั้น พวกเขาทำให้วงจรคงที่ เก็บรักษาอุปกรณ์ และปกป้องการรับประกันการเป็นหมัน ด้วยการรวมการตรวจจับซ้ำซ้อน อินเตอร์ล็อคแบบเดินสาย เส้นทางบรรเทาที่มีขนาดถูกต้อง และการตรวจสอบความถูกต้องที่เข้มงวด เครื่องอบฆ่าเชื้อทุกเครื่อง ไม่ว่าจะเป็นไอน้ำ EtO หรือพลาสมา สามารถทำงานใกล้กับจุดที่กำหนดที่เหมาะสมที่สุดโดยไม่เกิดความล้มเหลว ออกแบบการป้องกันให้กับสถาปัตยกรรมตั้งแต่วันแรก จัดทำเอกสารอย่างชัดเจน และตรวจสอบเป็นประจำเพื่อรักษาผู้ใช้ ทรัพย์สิน และผลลัพธ์ให้ปลอดภัย