تطبيق المرشحات النشطة في صناعة الأدوية الحيوية

الزمان: 25 ديسمبر 2023 |المصدر: اكرل

الملخص: مع انتشار استخدام الأجهزة الإلكترونية، تزداد الأحمال غير الخطية، مما يؤدي إلى أن التلوث التوافقي في شبكات الطاقة في المؤسسات أصبح أكثر خطورة.بسبب الآثار الضارة للتوافقيات، تتدهور جودة الكهرباء، وتتزايد الخسائر الإضافية، وتقل موثوقية شبكة الطاقة، بحيث يتأثر التشغيل العادي لمعدات إمداد الطاقة واستهلاكها، بل وتتلف المعدات أيضًا الأعطال الكهربائية.استنادًا إلى المتطلبات والأوضاع الحالية لسلامة الكهرباء، تحلل هذه الورقة وظائف وتأثيرات أجهزة الترشيح النشطة في أنظمة إمداد الطاقة الآمنة للمستحضرات الصيدلانية الحيوية.

الكلمات المفتاحية: التوافقي، جودة الطاقة، المرشح النشط

 

1 المقدمة

في الوقت الحاضر، يتم تطبيق مجموعة متنوعة من الأجهزة الإلكترونية للطاقة على نطاق واسع في شركات الأدوية، حيث تمثل أجهزة المعدل نسبة كبيرة.إن مصدر طاقة التيار المباشر الذي يتطلبه العاكس ومروحية التيار المستمر، وما إلى ذلك، يأتي بشكل أساسي من دائرة المقوم.تعتبر دائرة مقوم الثايرستور التي يتم التحكم فيها بالطور أو دائرة مقوم الصمام الثنائي هي المصدر التوافقي الخطير.على الرغم من أن القدرة الفردية للمعدات الكهربائية صغيرة، إلا أن عددها هائل، ويحتوي معظمها على تبديل إمدادات الطاقة.يتم استخدام أنواع مختلفة من تحويل إمدادات الطاقة ومحولات التردد أكثر فأكثر، جنبًا إلى جنب مع التوافقيات الناتجة عن مصابيح الفلورسنت، بحيث يصبح التلوث التوافقي لإمدادات الطاقة أكثر وضوحًا.تعمل توافقيات الشبكة على تشويه الجهد الكهربي وشكل موجة التيار، مما يؤدي إلى حدوث العديد من الظواهر والأخطاء غير الطبيعية في نظام الطاقة والمعدات الكهربائية بالشركة.أصبحت الوقاية الفعالة من التوافقيات جزءًا مهمًا من التشغيل الآمن لنظام الطاقة في المؤسسة.يجمع المرشح النشط التيار التوافقي من خلال الأشعة المقطعية، ويحسب بسرعة ويستخرج محتوى كل توافقي بواسطة وحدة المعالجة المركزية، ويرسل تعليمات لجعل جهاز الطاقة ينتج تيار تعويض بسعة متساوية واتجاه معاكس للتيار التوافقي، ويحقنه في شبكة الطاقة وذلك لتعويض التيار التوافقي في النظام.

2. الملامح الرئيسية لجودة الطاقة في صناعة الأدوية الحيوية

2.1 صناعة الأدوية الحيوية لديها تطور جماعي.إن تطوير التجمعات الصناعية هو الاتجاه الحتمي في المستقبل.إن المستحضرات الصيدلانية الحيوية عبارة عن مزيج من العمليات التي تحتاج إلى الارتباط بروابط مختلفة، وبالتالي فإن إدارة جودة الطاقة لها أهمية خاصة.بمجرد فشل المعدات أو نظام الطاقة، يؤدي ذلك إلى انخفاض خطي في الفوائد الاقتصادية.

2.2 الأحمال الرئيسية هي المضخات والمحركات التي تحركها محولات التردد.المصدر التوافقي الرئيسي هو محول التردد الذي يحتوي على نسبة كبيرة من التوافقيات، الأمر الذي يتطلب تكوينًا منفصلاً لـ APF لإدارة التوافقيات.

 

3. المصادر التوافقية في نظام إمداد وتوزيع الطاقة الصيدلانية الحيوية

مع التطور السريع لصناعة الأدوية، أصبحت العديد من المعدات المتقدمة مطلوبة لصناعة الأدوية.يوجد عدد كبير من الأحمال من المضخات والمحركات، والعديد منها مجهز بمحولات التردد.يؤدي العدد الكبير من تطبيقات محولات التردد إلى زيادة المحتوى التوافقي لنظام توزيع الطاقة بشكل كبير.

في الوقت الحاضر، تستخدم معظم محولات التردد تصحيح 6 نبضات لتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر، وبالتالي فإن التوافقيات هي بشكل أساسي الخامس والسابع والحادي عشر.في الوقت نفسه، عادة ما تكون هناك مختبرات وخطوط إنتاج أوتوماتيكية في المؤسسات الصيدلانية تحتوي على عدد كبير من الأجهزة الدقيقة، والتي تكون في كثير من الحالات مولدات وضحايا للتوافقيات.سوف تؤثر التوافقيات على العمل الطبيعي للمعدات في المختبر، مما يؤدي إلى فقدان التجارب الجارية؛ستؤثر التوافقيات أيضًا على وحدات التحكم الذكية وأنظمة PLC في خطوط الإنتاج الآلية، مما يؤدي إلى فشل معدات التحكم الآلي.ولذلك، فإن المشاكل التوافقية لشركات الأدوية لها تأثير بعيد المدى وأضرار جسيمة، والتي تحتاج إلى إدارتها بشكل عاجل.

3.1 محطات البحوث والمختبرات

في المختبرات، يحتاج عدد كبير من المعدات الحساسة إلى بيئة شبكة نظيفة لضمان التشغيل الطبيعي للنظام، مثل الأدوات عالية التقنية، والأدوات الدقيقة ومعدات القياس، وتبديل مصادر الطاقة، وعاكسات المقوم، UPS / EPS، وما إلى ذلك، وهي أيضًا مصادر توافقية أكبر.المختبرات والأماكن الأخرى التي يوجد بها عدد كبير من أحمال إمداد الطاقة سوف تنتج توافقيات مهمة ثالثة وخامسة وسابعة، حيث يجب أن نولي اهتمامًا خاصًا لتأثير التيار التوافقي الثالث على الخط المحايد.

3.2 خطوط الإنتاج الأوتوماتيكية

يعد التخمير جزءًا مهمًا من إنتاج API، والذي يتم بواسطة جهاز التخمير.مع التوسع المستمر في إنتاج المنتج، وتحديث العمليات الجديدة وزيادة الأصناف الجديدة، هناك متطلبات مختلفة للتحكم في جهاز التخمير، وتكرار التحريك وتعديلات الفترة الزمنية.بالنسبة للحالات ذات الأحمال الثقيلة، واستهلاك الطاقة الكبير، ودورة التخمير الطويلة، اتخذت شركات إنتاج التخمير أيضًا مجموعة متنوعة من الأساليب لتنفيذ تجديد المعدات في السنوات الأخيرة.يمكن للتحكم في التردد أن يلبي متطلبات عملية الإنتاج ويقلل الاستهلاك.ومع ذلك، مع التحسين المستمر للأتمتة، فإن تلوث الطاقة الناتج عن معدات الأتمتة يزداد سوءًا أيضًا.كما أصبح التداخل المقابل مع نظام التحكم الآلي أقوى وأقوى.كما أن المتطلبات المتعلقة بتصفية وتنقية مصدر الطاقة للحصول على مصدر طاقة مستقر وصديق للبيئة نسبيًا تزداد أيضًا.

 

4. حالة عملية

خذ مشروع إدارة جودة الطاقة الصيدلانية الحيوية في مقاطعة شاندونغ كمثال، وفقًا لتعليقات الشخص المسؤول عن المصنع، تحدث ظاهرة التعثر المتكرر في مبنى المكاتب الشامل للمصنع، والمفاعل في خزانة المكثف للإنتاج يبدو أن ورشة العمل محترقة وأن كابل N-wire محموم.ومن المتوقع أن يكون السبب الرئيسي هو وجود كميات كبيرة من أجهزة تكييف الهواء العاكسة ومعدات الكمبيوتر والاتصالات وإضاءة LED والمضخات وغيرها في مبنى المكاتب الشامل وورشة الإنتاج، مما سيولد التوافقيات ويؤثر على الطاقة بأكملها نظام العرض والتوزيع.من الضروري الآن قياس غرف التوزيع لمبنى المكاتب الشامل وورشة الإنتاج، وإعطاء الحل المناسب وفقًا لبيانات جودة الطاقة المقابلة.

4.1 بيانات القياس التوافقي في غرفة التوزيع بمبنى المكاتب الشامل

بيانات القياس التوافقي في غرفة التوزيع بمبنى المكاتب الشامل
	حاضِر	معدل التشويه الحالي	المحتوى التوافقي	التوافقي الثالث	التوافقي الخامس	التوافقي السابع
A	346 أ	22.3%	77.16 أ	29.4 أ	58.9 أ	35.9 أ
B	323 أ	20.8%	67.18 أ	16.4 أ	55.7 أ	29.4 أ
C	320 أ	22.6%	72.32 أ	21.7 أ	57.1 أ	35.2 أ

 

4.2 بيانات القياس التوافقي في غرفة التوزيع بورشة الإنتاج

بيانات القياس التوافقي في غرفة التوزيع بورشة الإنتاج
	حاضِر	معدل التشويه الحالي	المحتوى التوافقي	التوافقي الثالث	التوافقي الخامس	التوافقي السابع
A	152.71	88.03%	134	78.1	52.85	32.54
B	130.14	81.9%	106	63.56	42.39	27.81
C	155.84	83.54%	130	78.56	51.99	30.52
N	220.74			223.1

 

من مجموعتي بيانات القياس المذكورة أعلاه، يمكن أن نستنتج أن توافقيات مبنى المكاتب الشامل هي بشكل أساسي الخامس والسابع وأن معدل التشوه الحالي يصل إلى 22٪.يمكن إدارة التوافقيات الخامسة والسابعة مركزيًا في غرفة التوزيع لإزالة التأثير التوافقي على نظام إمداد الطاقة وتوزيعها بالكامل، والمحولات، وخزانات المكثفات، ومعدات الكهرباء الأخرى، وذلك لضمان الإنتاج الطبيعي للمستحضرات الصيدلانية الحيوية.تعد التوافقيات الخاصة بغرفة توزيع ورشة الإنتاج أكثر جدية، حيث تجاوزت التوافقيات الثالثة والخامسة معيار القيمة الحالية التوافقية للنظام GB/T14549-1993 الوطني 0.38 كيلو فولت.يتم توصيل خزانات المكثفات الموجودة في الموقع على التوالي بمفاعلة 7%.تتدفق التوافقيات الثالثة والخامسة إلى حجرة المكثف، ويتم فرض التيار التوافقي على التيار الأساسي للمكثف، مما يجعل تيار تشغيل المكثف أكبر وترتفع درجة الحرارة، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة ويقلل من عمر خدمة المكثف أو يؤدي إلى تلف المكثف.

يمكن استخدام أجهزة التصفية النشطة لحل هذه المشكلات، والتي تعتمد طريقة التحكم الرقمي بالكامل DSP+FPGA ويتم توصيلها بالتوازي في النظام.يمكنهم التعويض بشكل كامل عن التوافقيات من الثاني إلى الحادي والخمسين أو التعويض عن توافقيات معينة، وإزالة التوافقيات في النظام لمنع تلف الخط N، وحماية الدوائر من الحريق.

 

5. الخلاصة

مع إدخال وتعميق عمليات الإنتاج الحديثة ومعدات الطاقة وغيرها من الوسائل العلمية المتقدمة، ظهر عدد كبير من معدات الطاقة الإلكترونية غير الخطية، مما يحسن جودة المستحضرات الصيدلانية الحيوية، ولكنه يجلب أيضًا تأثيرًا شديدًا على جودة الطاقة لإمدادات الطاقة و نظام توزيع المصنع بأكمله في نفس الوقت وخاصة مختبرات البحث العلمي حيث تتنوع الأحمال ويكون التوليد والتغيرات التوافقية شديدة العشوائية والتعقيد.من خلال دراسة جودة الطاقة لنظام الإمداد والتوزيع في المباني الصيدلانية الحيوية واقتراح حل معقول بالتزامن مع منصة النظام، يمكن تحسين جودة إمدادات الطاقة في المستحضرات الصيدلانية الحيوية بالإضافة إلى التشغيل الآمن والاقتصادي للشبكة والطاقة يمكن تقليل الاستهلاك.

مراجع:

[1] دليل تصميم وتطبيق Acrel Enterprise Microgrid.الإصدار 2022.05