การใช้ตัวกรองแบบแอคทีฟในอุตสาหกรรมชีวเภสัชภัณฑ์

เวลา: 25 ธันวาคม 2566 |ที่มา: Acrel

บทคัดย่อ: ด้วยการใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อย่างแพร่หลาย โหลดแบบไม่เชิงเส้นจึงเพิ่มขึ้น ซึ่งส่งผลให้มลพิษฮาร์โมนิกในระบบโครงข่ายไฟฟ้าขององค์กรมีความรุนแรงมากขึ้นเรื่อยๆเนื่องจากผลกระทบด้านลบของฮาร์โมนิกส์ คุณภาพไฟฟ้าจึงลดลง การสูญเสียเพิ่มเติมเพิ่มขึ้น ความน่าเชื่อถือของโครงข่ายไฟฟ้าลดลง เพื่อให้การทำงานปกติของแหล่งจ่ายไฟและอุปกรณ์การบริโภคขององค์กรได้รับผลกระทบ และแม้แต่อุปกรณ์ก็ได้รับความเสียหายจนเป็นสาเหตุ ไฟฟ้าขัดข้องจากข้อกำหนดและสถานการณ์ปัจจุบันของความปลอดภัยทางไฟฟ้า บทความนี้จะวิเคราะห์การทำงานและผลกระทบของอุปกรณ์กรองแบบแอคทีฟในระบบจ่ายไฟเพื่อความปลอดภัยทางชีวเภสัชภัณฑ์

คำสำคัญ: ฮาร์มอนิก คุณภาพไฟฟ้า ตัวกรองแบบแอกทีฟ

 

1. บทนำ

ในปัจจุบัน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังหลายชนิดถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสถานประกอบการด้านเภสัชกรรม ซึ่งอุปกรณ์วงจรเรียงกระแสมีสัดส่วนขนาดใหญ่แหล่งจ่ายไฟกระแสตรงที่อินเวอร์เตอร์และสับ DC ฯลฯ ต้องการนั้นส่วนใหญ่มาจากวงจรเรียงกระแสวงจรเรียงกระแสที่ควบคุมเฟสไทริสเตอร์หรือวงจรเรียงกระแสไดโอดเป็นแหล่งฮาร์มอนิกที่ร้ายแรงแม้ว่าความจุของอุปกรณ์ไฟฟ้าเดี่ยวจะมีขนาดเล็ก แต่ก็มีจำนวนมหาศาล ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยอุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่งมีการใช้อุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่งและตัวแปลงความถี่ประเภทต่างๆ มากขึ้นเรื่อยๆ ร่วมกับฮาร์โมนิกที่สร้างโดยหลอดฟลูออเรสเซนต์ ดังนั้นมลพิษทางฮาร์โมนิกของแหล่งจ่ายไฟจึงมีความโดดเด่นมากขึ้นเรื่อยๆฮาร์โมนิคกริดทำให้แรงดันไฟฟ้าและรูปคลื่นของกระแสไฟฟ้าผิดเพี้ยน ทำให้เกิดปรากฏการณ์และข้อผิดพลาดที่ผิดปกติมากมายในระบบไฟฟ้าและอุปกรณ์ไฟฟ้าของบริษัทการป้องกันฮาร์โมนิคอย่างมีประสิทธิผลได้กลายเป็นส่วนสำคัญของการทำงานที่ปลอดภัยของระบบไฟฟ้าขององค์กรตัวกรองแบบแอคทีฟจะรวบรวมกระแสฮาร์มอนิกผ่าน CT คำนวณและแยกเนื้อหาของฮาร์มอนิกแต่ละตัวอย่างรวดเร็วด้วย CPU และส่งคำสั่งเพื่อให้อุปกรณ์กำลังสร้างกระแสชดเชยที่มีแอมพลิจูดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้ามกับกระแสฮาร์มอนิก แล้วฉีดเข้าไป เข้าไปในโครงข่ายไฟฟ้าเพื่อชดเชยกระแสฮาร์มอนิกในระบบ

2. คุณลักษณะสำคัญของคุณภาพไฟฟ้าในอุตสาหกรรมชีวเภสัชภัณฑ์

2.1 อุตสาหกรรมชีวเภสัชภัณฑ์มีการพัฒนาคลัสเตอร์การพัฒนาคลัสเตอร์อุตสาหกรรมถือเป็นแนวโน้มที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในอนาคตชีวเภสัชภัณฑ์เป็นการผสมผสานระหว่างกระบวนการ ซึ่งจำเป็นต้องเชื่อมโยงกับการเชื่อมโยงต่างๆ ดังนั้นการกำกับดูแลคุณภาพไฟฟ้าจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่ออุปกรณ์หรือระบบไฟฟ้าขัดข้อง จะส่งผลให้ผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจลดลงเป็นเส้นตรง

2.2 โหลดหลักคือปั๊มและมอเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยตัวแปลงความถี่แหล่งกำเนิดฮาร์มอนิกหลักคือตัวแปลงความถี่ที่มีฮาร์โมนิคเป็นจำนวนมาก ซึ่งต้องมีการกำหนดค่า APF แยกต่างหากสำหรับการจัดการฮาร์มอนิก

 

3. แหล่งฮาร์มอนิกในระบบจ่ายไฟและจำหน่ายชีวเภสัชภัณฑ์

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมยา อุปกรณ์ขั้นสูงจำนวนมากจึงเป็นที่ต้องการของอุตสาหกรรมยามีปั๊มและมอเตอร์จำนวนมาก และหลายตัวติดตั้งตัวแปลงความถี่การใช้งานตัวแปลงความถี่จำนวนมากทำให้เนื้อหาฮาร์มอนิกของระบบจำหน่ายกำลังเพิ่มขึ้นอย่างมาก

ปัจจุบัน ตัวแปลงความถี่ส่วนใหญ่ใช้การปรับพัลส์ 6 ระดับเพื่อแปลงกระแส AC เป็นกระแส DC ดังนั้นฮาร์โมนิคส่วนใหญ่จะอยู่ที่ 5, 7 และ 11ในเวลาเดียวกัน มักจะมีห้องปฏิบัติการและสายการผลิตอัตโนมัติในสถานประกอบการด้านเภสัชกรรมซึ่งมีอุปกรณ์ที่มีความแม่นยำจำนวนมาก ซึ่งในหลายกรณีเป็นทั้งเครื่องกำเนิดและเหยื่อของฮาร์โมนิกส์ฮาร์โมนิคส์จะส่งผลต่อการทำงานปกติของอุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการ ส่งผลให้การทดลองที่กำลังดำเนินอยู่สูญหายไปฮาร์โมนิคยังส่งผลต่อตัวควบคุมอัจฉริยะและระบบ PLC ในสายการผลิตอัตโนมัติ ส่งผลให้อุปกรณ์ควบคุมอัตโนมัติทำงานล้มเหลวดังนั้นปัญหาฮาร์โมนิกของบริษัทยาจึงส่งผลกระทบในวงกว้างและเกิดอันตรายร้ายแรงซึ่งจำเป็นต้องได้รับการจัดการอย่างเร่งด่วน

3.1 สถานีวิจัยและห้องปฏิบัติการ

ในห้องปฏิบัติการ อุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนจำนวนมากต้องการสภาพแวดล้อมกริดที่สะอาดเพื่อให้แน่ใจว่าระบบทำงานได้ตามปกติ เช่น เครื่องมือไฮเทค เครื่องมือที่มีความแม่นยำและอุปกรณ์วัด อุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง อินเวอร์เตอร์เรกติไฟเออร์ UPS / EPS เป็นต้น ซึ่งเป็นแหล่งฮาร์มอนิกที่มีขนาดใหญ่กว่าด้วยห้องปฏิบัติการและสถานที่อื่นๆ ที่มีโหลดของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งจำนวนมากจะผลิตฮาร์โมนิคลำดับที่ 3, 5 และ 7 ที่มีนัยสำคัญ ซึ่งเราควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับผลกระทบของกระแสฮาร์มอนิกที่ 3 บนเส้นที่เป็นกลาง

3.2 สายการผลิตอัตโนมัติ

การหมักเป็นส่วนสำคัญของการผลิต API ซึ่งทำโดยถังหมักด้วยการขยายผลผลิตของผลิตภัณฑ์อย่างต่อเนื่อง การอัปเดตกระบวนการใหม่ และการเพิ่มสายพันธุ์ใหม่ ทำให้มีข้อกำหนดที่แตกต่างกันในการควบคุมถังหมัก ความถี่ในการกวน และการปรับระยะเวลาสำหรับสถานการณ์ที่มีการบรรทุกหนัก การใช้พลังงานจำนวนมาก รอบการหมักที่ยาวนาน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา องค์กรการผลิตการหมักได้ใช้วิธีการต่างๆ เพื่อดำเนินการปรับปรุงอุปกรณ์การควบคุมความถี่สามารถตอบสนองความต้องการของกระบวนการผลิตและลดการบริโภคได้อย่างไรก็ตาม ด้วยการปรับปรุงระบบอัตโนมัติอย่างต่อเนื่อง มลภาวะทางไฟฟ้าจากอุปกรณ์ระบบอัตโนมัติก็แย่ลงเรื่อยๆ เช่นกันการรบกวนที่สอดคล้องกับระบบควบคุมอัตโนมัติก็เพิ่มมากขึ้นเช่นกันข้อกำหนดในการกรองและการทำให้บริสุทธิ์ของแหล่งจ่ายไฟเพื่อให้ได้แหล่งจ่ายไฟที่ค่อนข้างเสถียรและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมก็มีเพิ่มมากขึ้นเช่นกัน

 

4. กรณีปฏิบัติ

ยกตัวอย่างโครงการการจัดการคุณภาพไฟฟ้าชีวเภสัชภัณฑ์ในมณฑลซานตง ตามความคิดเห็นของผู้รับผิดชอบโรงงาน ปรากฏการณ์การสะดุดบ่อยครั้งเกิดขึ้นในอาคารสำนักงานที่ครอบคลุมของโรงงาน และเครื่องปฏิกรณ์ในตู้เก็บประจุของการผลิต ดูเหมือนศูนย์บริการจะถูกไฟไหม้ และสายเคเบิล N-wire มีความร้อนมากเกินไปสาเหตุหลักน่าจะเป็นเพราะว่ามีเครื่องปรับอากาศแบบอินเวอร์เตอร์ คอมพิวเตอร์และอุปกรณ์สื่อสาร ไฟ LED ปั๊ม และอื่นๆ จำนวนมากในอาคารสำนักงานแบบครบวงจรและโรงปฏิบัติงานการผลิต ซึ่งจะก่อให้เกิดฮาร์โมนิคและส่งผลต่อกำลังไฟฟ้าทั้งหมด ระบบการจัดหาและจำหน่ายขณะนี้ จำเป็นต้องตรวจวัดห้องกระจายสินค้าของอาคารสำนักงานและโรงปฏิบัติงานการผลิตแบบครอบคลุม และเพื่อให้แนวทางแก้ไขที่เหมาะสมตามข้อมูลคุณภาพไฟฟ้าที่เกี่ยวข้อง

4.1 ข้อมูลการวัดฮาร์มอนิกในห้องกระจายของอาคารสำนักงานครบวงจร

ข้อมูลการวัดฮาร์โมนิคในห้องกระจายสินค้าของอาคารสำนักงานครบวงจร
	ปัจจุบัน	อัตราการบิดเบือนปัจจุบัน	เนื้อหาฮาร์มอนิก	ฮาร์โมนิคที่ 3	ฮาร์โมนิคที่ 5	ฮาร์โมนิคที่ 7
A	346เอ	22.3%	77.16ก	29.4ก	58.9ก	35.9A
B	323เอ	20.8%	67.18ก	16.4ก	55.7เอ	29.4ก
C	320A	22.6%	72.32ก	21.7ก	57.1ก	35.2A

 

4.2 ข้อมูลการวัดฮาร์มอนิกในห้องจำหน่ายของโรงปฏิบัติงานการผลิต

ข้อมูลการวัดฮาร์มอนิกในห้องจัดจำหน่ายของโรงปฏิบัติงานการผลิต
	ปัจจุบัน	อัตราการบิดเบือนปัจจุบัน	เนื้อหาฮาร์มอนิก	ฮาร์โมนิคที่ 3	ฮาร์โมนิคที่ 5	ฮาร์โมนิคที่ 7
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

 

จากข้อมูลการวัดสองชุดข้างต้น สรุปได้ว่าฮาร์โมนิคของอาคารสำนักงานที่ครอบคลุมส่วนใหญ่อยู่ที่อันดับที่ 5 และ 7 และอัตราการบิดเบือนในปัจจุบันสูงถึง 22%สามารถจัดการฮาร์โมนิคตัวที่ 5 และ 7 จากส่วนกลางในห้องกระจายสินค้าได้ เพื่อลดผลกระทบของฮาร์โมนิคต่อระบบจ่ายไฟและระบบจำหน่าย หม้อแปลง ตู้เก็บประจุ และอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ เพื่อให้มั่นใจว่าการผลิตชีวเภสัชภัณฑ์เป็นไปตามปกติฮาร์โมนิคของห้องแจกจ่ายเวิร์กช็อปการผลิตมีความร้ายแรงมากขึ้น โดยที่ฮาร์โมนิคที่ 3 และ 5 เกินมาตรฐาน GB/T14549-1993 ระดับชาติ "ฮาร์โมนิคในเครือข่ายจ่ายสาธารณะ" 0.38KV มาตรฐานค่ากระแสฮาร์มอนิกของระบบตู้เก็บประจุในสถานที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมโดยมีรีแอกแตนซ์ 7%ฮาร์โมนิกที่ 3 และ 5 ไหลเข้าสู่ตู้เก็บประจุ และกระแสฮาร์มอนิกถูกทับบนกระแสพื้นฐานของตัวเก็บประจุ ซึ่งทำให้กระแสการทำงานของตัวเก็บประจุมีขนาดใหญ่ขึ้นและอุณหภูมิสูงขึ้น นำไปสู่ความร้อนสูงเกินไปและลดอายุการใช้งานของตัวเก็บประจุหรือ ทำให้คาปาซิเตอร์เสียหาย

อุปกรณ์กรองแบบแอคทีฟสามารถใช้เพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้ ซึ่งใช้วิธีการควบคุมแบบดิจิทัลทั้งหมด DSP+FPGA และเชื่อมต่อแบบขนานในระบบพวกเขาสามารถชดเชยฮาร์โมนิคที่ 2 ถึง 51 ได้อย่างสมบูรณ์ หรือชดเชยฮาร์โมนิคเฉพาะ กำจัดฮาร์โมนิคในระบบเพื่อป้องกันความเสียหายต่อสาย N และป้องกันวงจรจากไฟไหม้

 

5. สรุป

ด้วยการแนะนำและเจาะลึกกระบวนการผลิตสมัยใหม่ อุปกรณ์ไฟฟ้า และวิธีการทางวิทยาศาสตร์ขั้นสูงอื่นๆ ทำให้มีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังแบบไม่เชิงเส้นจำนวนมากเกิดขึ้น ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณภาพของชีวเภสัชภัณฑ์ แต่ยังส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อคุณภาพไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟและ ระบบการกระจายของโรงงานทั้งหมดในเวลาเดียวกัน โดยเฉพาะห้องปฏิบัติการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งมีโหลดที่หลากหลาย และการสร้างและการเปลี่ยนแปลงฮาร์โมนิคมีความสุ่มและซับซ้อนอย่างมากด้วยการศึกษาคุณภาพไฟฟ้าของระบบจ่ายและจำหน่ายในอาคารชีวเภสัชภัณฑ์ และเสนอวิธีแก้ปัญหาที่เหมาะสมร่วมกับแพลตฟอร์มระบบ คุณภาพของแหล่งจ่ายไฟในชีวเภสัชภัณฑ์สามารถปรับปรุงได้ เช่นเดียวกับการดำเนินงานที่ปลอดภัยและประหยัดของโครงข่ายไฟฟ้าและพลังงาน การบริโภคสามารถลดลงได้

อ้างอิง:

[1] คู่มือการออกแบบและแอปพลิเคชัน Acrel Enterprise Microgridเวอร์ชัน 2022.05