流量传感器在层流监测方面的应用

李艳艳
北京博隆嘉兴科贸有限公司
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    根据FDA所发行的GMP规定，对于区制药行业的洁净室要求持续的监测空气的流速，本文主要介绍流量传感器在层流监测方面的应用，包括要求、测量范围、已及执行要求和技术参数等。

关键词：层流 洁净室 持续监测 监控 传感器 空气流速

阅读目录：

┏前言
┣层流监测对流量传感器的要求
┃┣测量范围
┃┣测量范围的初始值
┃┣精确度
┃┣材料
┃┣根据GMP设计
┃┣校准证书
┃┣长期稳定性
┃┗执行要求
┣结论
┣技术参数
┣相关阅读
┗联系方式

前言

    无论是在半导体行业还是在制药领域对洁净室的高纯度和无毒要求在逐渐提高。为尽可能的减少维修和保养工业环境的费用，所以不会要求整间房间的高纯度性。这只包括在房间中专门划出一个小的区域，隔离，戴手套作业，或设置RABS(受限制的访问屏障系统)所有这些洁净室的共同点是需要高纯度空间的生产过程往往只局限在一个很小的范围内，因此只需对此范围进行保护即可。典型的例子比如瓶装液体药物或特殊的半导体生产等。

    和高纯度紧密关联的是层流。这可以被理解为测量空气的流动情况，空气的扰流度应当极低流速也应该很小。所需被监测的重要参数之一就是层流层中空气的流速，特别是在消毒封装过程中（所谓的A区）根据FDA所发行的GMP规定：空气流速必须被控制在0.45m/s±20%范围之内对于区制药行业的洁净室，GMP要求持续的监测空气的流速。

    有的人可能觉得很容易，只需在一个合适的地方安装一个流量传感器，把它和监测系统连接就完成了。本报告试图证明FDA的某些要求不容易达到，并展示了这些要求可以通过施密特新型传感器来实现。

层流监测对流量传感器的要求

测量范围

    由于监测范围是0.36 – 0.54 m/s,1 m/s 应当被设为标准的测量范围。当前所有的测量情况都应符合这个标准。

测量范围的初始值

    ISO 14644所设定的测量范围的初始值必须是0.1 m/s.这个要求是由用户提出的，为减少空气的循环和消毒的时间，要求流速要在0.2 m/s左右成为一种约定俗成。因为流量传感器测量的不确定性，在实践中往往要求测量的初始值超出这个范围，所以规定传感器测量范围初始值越低就越适合。当前市场上最好的传感器所允许测量的范围是从0.05m/s开始的这就是为什么层流检测一般都使用热式流量传感器，因为在大约或低于0.2 m/s时叶轮就不能使用了。

SS 20.415流量传感器最新版本

精确度

    因为GMP 规定的精确范围是± 20 %,这就意味着流量传感器无论如何都要高于这个范围。这个初听上去似乎很容易，但实际上不是这样的。因为在风洞中这种小的流量很难制造，流速在0.5 m/s以下的不确定性应该被接受。

    因此，传感器提供商总是给出一个复合值来表示测量精度，例如，占测量值的百分比和占测量范围或绝对指数的百分比。举例来说，如果测量误差占测量值的3%和固定误差值0.04m/s，意味着测量值0.45 m/s最大误差是0.0535 m/s*，约是11.9%的测量值。所以你应感到庆幸，你的流量传感器在测量值是0.45%m/s的时候高于15%。

材料

    使用的材料必须可以抵抗任何有毒气体，在清洁和消毒过程中也可以使用。不锈钢可以，若使用塑料，必须保证其密封性。对于在制药行业的应用，其材料必须可以抵抗酒精和过氧化氢这样的消毒剂。如果传感器材料不能证明抵抗消毒剂性，那么在消毒过程中必须卸载或者遮盖。

根据GMP设计

    根据条文规定，传感器必须需表面光滑。无利器，且容易清洗，无隐蔽空隙。

校准证书

    根据FDA要求，传感器必须提供世界范围内承认的校准证书，也就是说可供查证的工厂校准证书或DKD证书是必须的。

长期稳定性

    使用者都希望用于持续监测的传感器能尽可能持续多年使用不用干涉。

    但在6到12个月内，会通过灵活的测量检测传感器的准确性，也可以借机对其进行校正。这项工作应当省去，专家建议内置流量传感器最好不要进行现场校正，因为这样可能会导致更大的误差。因此该传感器的测量需具有高稳定性，不需要现场校准。

执行要求

    由SCHMIDT Technology最新推出的层流监测传感器SS 20.415已经发展用于洁净室技术。以上所述的传感器的应用，将用于以下测试：这个传感器提供了一个标准的的测量范围1m/s，测量最小值0.05m/s。

    每个传感器由一个多点的高精度校准风洞单独调整，因此，精度很高。测量速度误差值是测量值0.04m/s的3%。这意味着测量值0.45 m/s最大误差值是0.0535 m/s=11.9%*测量值。

SS 20.415 在天花板的安装

    根据GMP 设计:只有完全光滑管传感器(仅9mm厚度)，前面是用于洁净室的内置机械应力头部保护的传感器元件。这意味着它有光滑表面，无缝设计，更容易测量。感应头与在洁净室一端的安装部分包含高质量不锈钢1.4571.只有非常小的感应头与传感器元件包含其它材料。耐酒精和H2O2并通过了生产商的大量实验室检测。

    根据用户要求，每个传感器都有工厂校准证书。高精度SCHMIDT技术风洞测量，根据ISO9001:2000，接受质量监督。传感器制造商指出传感器高稳定性，并不附加任何校准电位器。除了这些特点，传感器还有其他优点。

    作为市场上唯一层流传感器，SS20.415可以监测空气层流流向，也可以监测流速。监测过滤器，风扇发生故障。它的特殊性能还在于它的弄脏探测器。例如，如果有液体溅到了传感器上，传感器将不能够准确的测量，并输出错误信号。传感器被干燥之后，该错误信号将会消失，传感器也将恢复工作能力。

    除了模拟输出之外传感器被装配两个切换输出用于方向输出或临界值监测。因为响应时间在10msec.到10sec范围内调整，当传感器被安装时湍流影响出现；举个例子，低于穿孔金属片太紧能被消除。完整的电子部件做成传感器管子。这使安装和拆卸变得容易。如果你想送传感器为工厂校核，你沿着中心螺丝拧松传感器管子然后拔掉连接线。

SS 20.415 在墙上安装

    我们在技术上引以自豪的是在洁净室内快速安装系统。包括一个安装夹钳和一个附属于传感器的螺丝。首先安装夹钳被插入墙内或天花板，然后安装连接线，然后线缆连接上传感器；然后嵌入夹钳,通过拧紧螺丝以理想的角度把传感器固定。在几分钟内就可以完成这几步。这种安装夹钳有5种样式，因而适合任何惯常的天花板

    系统。如果传感器固定在天花板上，适合的固定的系统是 90° 弯形管子。这种简单的方式保证了传感器头维持正确的距离对于过滤器输出和过滤器滤框。这种类型的安装，传感器部件自动地与空气流速对齐，因此正确的安装是容易的事。笔直管子安装在墙上的传感器是另一种安装形式(Fig. 3).

结论

    在洁净室层流检测中SCHMIDT流量传感器SS 20.415达到了流速传感器的所有用户要求。这种型号和更多的此系列传感器更适合在洁净室内应用。典型应用的例子包括房间溢流的监测，在送风和回风管道中的容积流量或者涂层设备的容积流量的测量。

技术参数

设计:

笔直的杆状外形传感器或弯形传感器管子可以安装墙上或天花板上
直径9mm的不锈钢管子
变送器集成传感器

技术:热式风速计

应用范围:层流监测

测量范围:1m/s.按需更广泛的测量范围可以获得

测量范围的起始点:0.05m/s

安装:
5种不同安装类型的洁净室快速安装系统
单孔安装

供电:
12 … 24 V DC /低于10 mA

输出:
0/4 ... 20 mA, 0 ... 10 V, 0 ...5 V, 2 Open
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