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東富龍之DCS在發酵控制系統應用的特點與要點

引      言
       發酵行業是現代生物工程重要組成部分,特別是制藥(生產原料藥)等新型發酵行業,近些年來得到迅速的發展。所以,都離不開發酵罐等核心設備,隨著產品產量和新品種的不斷增加,對發酵罐的攪拌速度、溫度、壓力、流量、溶解氧(DO)、酸堿度(pH)要求也要求不一,不同時段需要不同的調整。針對大的負載比較多、耗電比較大、發酵周期比較長的情況下,近幾年來東富龍在全國發酵行業做了不少DCS(集散控制)控制系統,即滿足了生產工藝要求,又節省了不少資源。
一、DCS在發酵控制系統應用的特點



圖1 DCS發酵控制系統流程圖



圖1為DCS發酵控制系統流程圖,圖2為發酵罐DCS控制系統畫面。DCS在發酵控制系統應用的特點如下:

(1)簡易可行,控制思路明晰;

(2)有手動/自動切換,出現應急情況可手動控制,避免危險操作;

(3)功能完備,報警、連鎖、互鎖齊全,保證生產過程的安全性;

(4)在系統運行的條件完備后,操作員通過控制界面的功能鍵按鈕進行操作,以此來實現發酵罐系統的各項功能。自動化操作包括以下功能:空罐滅菌、實罐滅菌、管路滅菌、接種操作、pH調控、溫度控制、攪拌控制、溶氧調控等操作;

(5)實時狀態顯示,如滅菌中、發酵中培養時間、清洗中、保壓中上料、接種、出料、空消中等狀況等;

(6)在非常狀態下:如需進行同級倒種等,可自動給出罐現在的實時狀態;如就緒、滅菌未完成、清洗未完成等;未就緒時人性化的提示需多長時間能就緒,方便操作人員的判斷;

(7)每臺設備管路、控制為獨立系統,有故障時可斷開單獨檢修,不會影響其他設備的正常運行;

(8)每個發酵批次參數的記錄,自成一個文件。



圖2 發酵罐DCS控制系統畫面

二、DCS發酵控制系統安全性

(1)現場設置觸摸屏,可就地控制或者中控室控制;

(2)現場設置急停開關,現場中控室可以切換手動/自動;

(3)現場設置運行指示燈及報警裝置;

(4)蒸汽部位均設置壓力檢測,保證生產過程壓力安全。

三、DCS發酵控制系統的控制要點

3.1 信息管理

批次管理(時間日期、產品批號、原料批號、物料名稱代號、數量等),設定錄入相關批次號,生產過程自動跟蹤記錄。

3.2 空消滅菌控制

控制蒸汽通入,對管道、罐體進行滅菌,空消過程壓力檢測,保護設備同時提示人員。

3.3 進料控制

分配站的流量計計量總進液量(電磁流量計、精度0.5%以下、200℃以下、衛生連接)。空消后,先通入空氣再冷卻水,溫度穩定再通入物料,罐內正壓。

3.4 溫度控制

溫度在線檢測,控制冷卻水與恒溫水通入,保證溫度恒定,溫度控制精度±1.0℃。

3.5 攪拌控制

變頻調節不同時期的攪拌速度,及起泡時攪拌速度。

3.6 液位控制

發酵罐頂部與底部設置靜壓液位計,形成差壓,換算罐內容積,液位控制精度±1.5%。

3.7 試壓撿漏控制

系統通入一定壓力的空氣,檢查一定時間泄漏量,從而確定設備狀態。

3.8 通入空氣量控制

調節閥調節通氣量,渦街流量計在線檢測空氣流量,空氣量控制精度±1%。

3.9 尾氣排放控制

壓力傳感器在線檢測罐內壓力,調節閥PID調節出氣,以保證罐內壓力。

3.10 消泡控制

泡沫電極對泡沫檢測,利用補消泡劑、加壓或降低攪拌速度的方式消泡。

3.11 在線溶氧/pH檢測

在線溶氧/pH檢測。

3.12 空氣精過濾控制

空氣精過濾控制中,設有過濾壓差的記錄。

3.13 出料控制

通入壓縮空氣自動壓料轉移,控制罐內壓力。

結語
       東富龍DCS系統在發酵行業得到了廣泛的應用,通過多個項目的實施,得到了多家企業的認可,為發酵行業(特別是原料藥方面)在自動化控制方面提供了完善的解決方案。隨著我國自動化控制市場的日益擴大,東富龍DCS系統應用的意義廣泛,前景樂觀。
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