멸균기 설계의 과열 및 과압 보호

모든 멸균기 설계에서 과열 및 과압 보호 시스템이 중요한 이유

멸균기는 미생물 박멸을 보장하기 위해 열적 및 기계적 한계의 가장자리에서 작동하므로 과열 및 과압 제어가 "있으면 좋은 것" 이상입니다. 이는 핵심 안전 및 성능 기능입니다. 온도나 압력이 설정 지점을 넘어서면 챔버 파열, 뜨거운 증기 방출, 제품 손상, 사이클 실패 및 규정 위반의 위험이 있습니다. 무엇을 구현해야 하는지, 구현이 결과를 변화시키는 이유는 무엇인지에 대한 실용적이고 엔지니어링 중심의 살펴보기입니다.

핵심 위험: 적절한 보호 없이 발생하는 일

열폭주 및 재료 열화

제어되지 않은 가열은 열폭주로 이어집니다. 즉, 히터는 시스템이 소비하는 것보다 더 빠르게 에너지를 계속 전달합니다. 이는 바이오로드 표시기, 워프 트레이 또는 포장을 탄화시키고 기기 수명을 저하시킬 수 있습니다. 산화에틸렌(EtO) 및 과산화수소 플라즈마 시스템에서 과도한 온도는 시약 분해를 가속화하고 폭발성 부산물을 생성할 수 있습니다.

압력 이탈 및 구조적 실패

과압은 설계 코드(압력 용기의 경우 ASME 섹션 VIII)를 넘어서 용기에 압력을 가합니다. 씰이 터지고, 도어 개스킷이 돌출되고, 투시창이 파손될 수 있습니다. 준재난적인 사건이라도 누출 경로가 발생하고 무균 보증이 상실되는 반면, 주요 실패는 증기나 가스 방출로 인한 부상 위험이 있습니다.

• 주기 무효화: 검증된 한계를 초과하면 멸균 주장이 무효화됩니다.
• 숨겨진 손상: 용접부의 미세 균열이나 도어 래치의 피로로 인해 수명이 단축됩니다.
• 운영 중단 시간: 계획되지 않은 유지 관리 및 재인증 지연.

설계 기본 사항: 계층형 보호 아키텍처

감지 중복 및 배치

단일 지점 오류를 방지하려면 최소 2개의 온도 센서(PT100/RTD 또는 열전대)와 2개의 압력 변환기를 사용하십시오. 한 세트는 로드 영역 근처에 놓고 다른 세트는 증기 입구 또는 시약 포트 근처에 놓아 기울기를 포착합니다. 유지 관리 확인을 위해 기계식 게이지를 통합합니다.

• 공통 모드 오류를 방지하기 위한 독립적인 신호 경로 및 ADC.
• 주기적 교차 점검: PLC가 센서를 비교합니다. 발산이 허용 오차를 초과하면 안전 상태가 트리거됩니다.

제어 논리: 일반 채널과 안전 채널

일상적인 PID 제어를 안전 인터록과 분리하십시오. 일반 제어는 설정값에 맞게 히터와 밸브를 조정합니다. 한도를 위반하면 안전 채널이 즉시 무시됩니다. 전력 손실 또는 제한 초과 신호로 인해 작동하는 히터 및 솔레노이드 밸브에 대해 배선 릴레이를 구현합니다.

기계적 보호 장치: 구호 및 격리

최악의 경우 증기 또는 가스 생성에 적합한 크기의 스프링 장착 압력 릴리프 밸브를 설치하고 배출은 응축수 수용기 또는 스크러버로 연결됩니다. 비상 안전 보조 장치로 버스트 디스크를 포함합니다. 도어 인터록은 안전 압력 및 온도 이상으로 열리지 않도록 해야 합니다.

사고를 예방하는 주요 설정값 및 인터록

일반적인 임계값(검증별로 조정)

소프트 제한은 경보를 발생시키고 자동 복구를 시도합니다. 하드 제한은 즉각적인 안전 상태 조치(히터 끄기, 밸브 닫기/열기, 퍼지 시퀀스)를 강제하고 재설정 절차가 완료될 때까지 사이클을 잠급니다.

실제 구현: 필요한 센서, 밸브 및 로직

온도 및 압력 감지

• 높은 정확도를 위한 RTD(PT100, 클래스 A); 응답 속도와 더 높은 범위가 필요한 열전대.
• 범위 초과 보호 기능이 있는 압력 변환기; 증기용 위생 다이어프램 유형을 선택합니다.
• 국가 표준에 대한 추적성을 갖춘 정기적인 교정; 펌웨어에 드리프트 감지를 포함합니다.

작동 및 릴리프

• 증기/가스 입구용 이중 안전 솔레노이드 밸브(상시 닫힘); 신속한 감압을 위한 크기의 벤트 밸브.
• 안전 릴레이가 있는 히터 접촉기; 히터 블록에 직접 열 차단 기능을 포함합니다.
• ASME 등급 릴리프 밸브와 버스트 디스크, 응축수 트랩과 함께 안전한 위치로 배출 파이프가 연결되어 있습니다.

제어 시스템 실습

• 메인 컨트롤러와 독립적인 이중 채널 안전 PLC 또는 별도의 하드웨어 인터록 보드.
• 감시 타이머 및 브라운아웃 감지 기능이 전원 이상 시 안전 상태로 기본 설정됩니다.
• 타임스탬프가 표시된 알람이 포함된 이벤트 로깅 힘든 여행 후 다시 시작하려면 감독자 재정의가 필요합니다.

검증, 규정 준수 및 유지 관리

앵커 설계에 대한 표준

해당 표준에 대한 앵커 보호 요구 사항: ASME 압력 용기 코드, 습열 멸균용 ISO 17665, EtO용 ISO 11135, 실험실 장비 안전용 EN 61010. 이는 감사 위험을 줄이는 허용 가능한 범위, 테스트 방법 및 문서화 기대치를 정의합니다.

일상적인 테스트 및 증명

시뮬레이션된 제한 초과 시나리오에 공장 승인 테스트(FAT) 및 현장 승인 테스트(SAT)를 포함합니다. 릴리프 밸브 크래킹 압력, 인터록 응답 시간 및 경보 가시성을 확인하십시오. 교정 일정을 유지하고 제조업체 주기에 따라 릴리프 장치를 교체하십시오.

예방 유지보수 플레이북

• 월별: 센서 교차 점검, 개스킷 검사, 배수/배기 기능 테스트.
• 분기별: 릴리프 밸브 벤치 테스트, PLC 안전 채널 검증, 알람 스택 검토.
• 매년: 문서화된 결과와 함께 에지 설정점에서 전체 검증이 실행됩니다.

디자인 절충안과 현명한 선택

민감성과 성가신 여행의 균형을 맞추다

공격적인 제한은 위험을 감소시키지만 불필요한 종료를 초래할 수 있습니다. 변화율(dT/dt, dP/dt) 임계값을 사용하여 사소한 진동을 허용하면서 실제 폭주를 포착합니다. "플래핑"을 방지하려면 알람에 히스테리시스를 적용하십시오.

비용 대 신뢰성

중복 센서 및 하드웨어 연동은 BOM 비용을 증가시키지만 수명 서비스 비용과 가동 중지 시간을 줄입니다. 소형 탁상용 소독기의 경우 최소한 하나의 독립적인 열 차단 장치와 인증된 릴리프 밸브를 우선시합니다. 대규모 병원 또는 산업 시설의 경우 이중 채널 PLC와 포괄적인 퍼지/배기 매니폴드를 추가하세요.

요점: 보호를 성과 전략의 일부로 삼으십시오

과열 및 과압 보호 시스템은 단순한 안전망이 아닙니다. 주기를 안정화하고 장비를 보존하며 무균 보증을 보호합니다. 중복 감지, 내장된 인터록, 올바른 크기의 릴리프 경로 및 엄격한 검증을 결합함으로써 모든 멸균기(증기, EtO 또는 플라즈마)는 실패 없이 최적의 설정점에 더 가깝게 작동할 수 있습니다. 사용자, 자산 및 결과를 안전하게 보호할 수 있도록 첫날부터 아키텍처에 대한 보호를 설계하고 명확하게 문서화하며 정기적으로 확인합니다.