حفاظت از گرمای بیش از حد و فشار بیش از حد در طراحی استریلایزر

چرا سیستم های حفاظت از گرمای بیش از حد و فشار بیش از حد در هر طراحی ضدعفونی کننده مهم است؟

ضدعفونی‌کننده‌ها در لبه محدودیت‌های حرارتی و مکانیکی عمل می‌کنند تا از کشتن میکروبی اطمینان حاصل کنند، که باعث می‌شود کنترل‌های گرمای بیش از حد و فشار بیش از حد بیشتر از "خوب بودن" باشند - آنها ویژگی‌های ایمنی و عملکرد اصلی هستند. هنگامی که دما یا فشار فراتر از حد تعیین شده می‌رود، خطر پارگی محفظه، انتشار بخار داغ، آسیب محصول، خرابی چرخه و نقض مقررات را تهدید می‌کنید. در اینجا نگاهی کاربردی و متمرکز بر مهندسی در مورد اینکه چه چیزی باید اجرا شود و چرا نتایج را تغییر می‌دهد، وجود دارد.

خطرات اصلی: آنچه بدون محافظت مناسب اتفاق می افتد

فرار حرارتی و تخریب مواد

گرمایش کنترل نشده منجر به فرار حرارتی می‌شود - بخاری‌ها انرژی را سریع‌تر از سیستمی که بتواند آن را هدر دهد، تحویل می‌دهند. این می‌تواند نشانگرهای بار زیستی، سینی‌ها یا بسته‌بندی را تغییر دهد و طول عمر ابزار را به خطر بیندازد. در سیستم های پلاسمایی اکسید اتیلن (EtO) و پراکسید هیدروژن، دمای اضافی تجزیه معرف را تسریع می کند و می تواند محصولات جانبی انفجاری ایجاد کند.

گشت و گذار تحت فشار و شکست سازه ای

فشار بیش از حد مخزن را فراتر از کد طراحی آن (ASME Section VIII برای مخازن تحت فشار) تحت فشار قرار می دهد. مهر و موم منفجر می شود، واشر درب بیرون می زند و شیشه دید ممکن است خراب شود. حتی رویدادهای فاجعه آمیز فرعی باعث ایجاد مسیرهای نشتی و از دست دادن تضمین عقیمی می شوند، در حالی که خرابی های عمده خطر آسیب پرسنل را در اثر انتشار بخار یا گاز ایجاد می کند.

ابطال چرخه: بیش از حد مجاز، ادعای عقیم سازی را باطل می کند.
آسیب پنهان: ریزترک در جوش یا خستگی در چفت درب باعث کاهش طول عمر می شود.
خرابی عملیات: تاخیر در تعمیر و نگهداری و صلاحیت مجدد برنامه ریزی نشده.

اصول طراحی: معماری حفاظتی لایه ای

تشخیص افزونگی و جایگذاری

حداقل از دو سنسور دما (PT100/RTD یا ترموکوپل) و دو مبدل فشار برای جلوگیری از خرابی تک نقطه ای استفاده کنید. یک مجموعه را در نزدیکی منطقه بار و دیگری را در نزدیکی ورودی بخار یا درگاه معرف قرار دهید تا گرادیان ها را ثبت کنید. یک سنج مکانیکی برای تأیید تعمیر و نگهداری بکار ببرید.

مسیرهای سیگنال مستقل و ADCها برای جلوگیری از خطاهای حالت رایج.
بررسی متقاطع دوره ای: PLC سنسورها را مقایسه می کند. اگر واگرایی بیش از تحمل باشد، حالت ایمن را راه اندازی کنید.

منطق کنترل: نرمال در مقابل کانال های ایمنی

کنترل معمول PID را از قفل های ایمنی جدا کنید. کنترل معمولی بخاری ها و شیرها را برای نقاط تنظیم تنظیم می کند. کانال های ایمنی بلافاصله پس از نقض محدودیت ها لغو می شوند. رله‌های سیمی سخت را برای بخاری‌ها و شیرهای برقی که در صورت قطع برق یا سیگنال‌های بیش از حد مجاز قطع می‌شوند، اجرا کنید.

پادمان های مکانیکی: امداد و مهار

یک دریچه فشار فشار فنری با اندازه برای تولید بخار یا گاز در بدترین حالت نصب کنید و تخلیه آن به یک گیرنده میعانات یا اسکرابر هدایت شود. یک دیسک انفجاری را به عنوان یک دستگاه ثانویه ایمن در نظر بگیرید. قفل های درب باید از باز شدن بالاتر از فشار و دمای مطمئن جلوگیری کنند.

نقاط تنظیم کلیدی و اینترلاک هایی که از حوادث جلوگیری می کنند

آستانه های معمول (تنظیم در هر اعتبارسنجی)

پارامتر	محدوده کنترل عادی	هشدار (محدودیت نرم)	سفر (محدودیت سخت)
دمای محفظه (بخار)	121-134 درجه سانتیگراد	2 درجه سانتیگراد بیش از حد تعیین شده	5 درجه سانتی گراد بیش از نقطه تنظیم → برش بخاری
فشار محفظه (بخار)	2-3 بار (گرم)	3.2 بار (گرم)	3.5 بار (گرم) → برش بخاری هواکش
دمای EtO	45-60 درجه سانتیگراد	1.5 درجه سانتی گراد	3 درجه سانتیگراد → پاکسازی عایق گاز
فشار پلاسما پراکسید هیدروژن	40-80 Pa	100 Pa	150 Pa → دریچه خاموش شدن پلاسما

محدودیت های نرم آلارم ها را صادر می کند و بازیابی خودکار را انجام می دهد. محدودیت‌های سخت، اقدامات حالت ایمن فوری (بخارگر، بسته/باز کردن شیر، توالی‌های پاکسازی) را وادار می‌کنند و چرخه را تا زمانی که فرآیند بازنشانی کامل شود، قفل می‌کنند.

پیاده سازی عملی: حسگرها، سوپاپ ها و منطقی که نیاز دارید

سنجش دما و فشار

RTD (PT100، کلاس A) برای دقت بالا؛ ترموکوپل هایی که در آنها به سرعت پاسخ و محدوده بالاتر نیاز است.
مبدل های فشار با حفاظت بیش از حد؛ انواع دیافراگم بهداشتی را برای بخار انتخاب کنید.
کالیبراسیون منظم با قابلیت ردیابی مطابق با استانداردهای ملی؛ شامل تشخیص رانش در سیستم عامل

فعال سازی و امداد

شیرهای برقی بی خطر (معمولاً بسته) برای ورودی بخار/گاز؛ دریچه های خروجی با اندازه برای کاهش فشار سریع.
کنتاکتورهای بخاری با رله های ایمنی؛ شامل قطع حرارتی به طور مستقیم بر روی بلوک های بخاری.
شیر تسکین با درجه ASME به اضافه دیسک ترکیدگی، تخلیه با لوله‌های تخلیه به محل امن با تله‌های میعانات.

شیوه های سیستم کنترل

PLC ایمنی دو کاناله یا برد اینترلاک سخت افزاری جداگانه مستقل از کنترل کننده اصلی.
تایمرهای Watchdog و تشخیص خاموشی به حالت پیش فرض در حالت ایمن در ناهنجاری های برق.
ثبت رویدادها با هشدارهای مهر زمانی. برای راه اندازی مجدد پس از سفرهای سخت، نیاز به لغو ناظر دارید.

اعتبار سنجی، انطباق، و نگهداری

استانداردهای طراحی لنگر

الزامات حفاظت از لنگر برای استانداردهای قابل اجرا: کدهای مخازن تحت فشار ASME، ISO 17665 برای استریلیزاسیون حرارت مرطوب، ISO 11135 برای EtO، و EN 61010 برای ایمنی تجهیزات آزمایشگاهی. اینها محدوده های قابل قبول، روش های آزمون و انتظارات مستندسازی را تعریف می کنند که ریسک حسابرسی را کاهش می دهد.

تست روتین و اثبات

شامل تست های پذیرش کارخانه (FAT) و تست های پذیرش سایت (SAT) با سناریوهای بیش از حد شبیه سازی شده. فشار ترک خوردگی شیر تسکین، زمان پاسخ اینترلاک و دید آلارم را بررسی کنید. برنامه های کالیبراسیون را حفظ کنید و دستگاه های امدادی را در هر چرخه سازنده جایگزین کنید.

کتاب راهنمای نگهداری پیشگیرانه

ماهانه: بررسی متقاطع سنسور، بازرسی واشر، تست عملکرد تخلیه/فنت.
فصلنامه: تست نیمکت شیر تسکین، تأیید کانال ایمنی PLC، بررسی پشته زنگ هشدار.
سالانه: اعتبار سنجی کامل در نقاط تنظیم لبه با نتایج مستند اجرا می شود.

مبادلات طراحی و انتخاب هوشمند

متعادل کردن سفرهای حساس و مزاحم

محدودیت‌های تهاجمی خطر را کاهش می‌دهند، اما می‌توانند باعث تعطیلی مزاحم شوند. از آستانه‌های نرخ تغییر (dT/dt، dP/dt) برای گرفتن فرار واقعی و در عین حال اجازه دادن به نوسانات جزئی استفاده کنید. هیسترزیس را در آلارم ها اعمال کنید تا از "تپ زدن" جلوگیری کنید.

هزینه در مقابل قابلیت اطمینان

حسگرهای اضافی و اینترلاک‌های سخت‌افزاری هزینه‌های BOM را افزایش می‌دهند، اما هزینه‌های خدمات مادام‌العمر و خرابی را کاهش می‌دهند. برای استریل کننده های رومیزی کوچک، حداقل یک قطع حرارتی مستقل و یک شیر تسکین تایید شده را در اولویت قرار دهید. برای واحدهای بیمارستانی یا صنعتی بزرگ، PLCهای دو کاناله و منیفولدهای تصفیه و هواکش جامع را اضافه کنید.

نکات مهم: حفاظت را به بخشی از استراتژی عملکرد تبدیل کنید

سیستم های حفاظت از گرمای بیش از حد و فشار بیش از حد فقط شبکه های ایمنی نیستند. آنها چرخه ها را تثبیت می کنند، تجهیزات را حفظ می کنند و از تضمین عقیمی دفاع می کنند. با ترکیب حسگر اضافی، اینترلاک های سیمی سخت، مسیرهای امدادی با اندازه صحیح و اعتبارسنجی دقیق، هر ضدعفونی کننده (بخار، EtO یا پلاسما) می تواند به نقطه تنظیم بهینه نزدیک تر شود، بدون اینکه باعث شکست شود. حفاظت از معماری را از روز اول طراحی کنید، آن را به وضوح مستند کنید، و به طور معمول آن را تأیید کنید تا کاربران، دارایی‌ها و نتایج را ایمن نگه دارید.