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EMS环境监控系统 Part1

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使用独立系统监控CTC(Controlled Temperature Chamber 温度受控腔体)中的关键参数被认为是一种良好做法。监测系统探头的位置可以通过Mapping的结果来确定。所使用的监控系统和探头的位置通常基于设施的监控程序或政策。
1.1监控系统
使用的系统取决于公司决策,可能包括以下三种主要类型的监控系统之一:
    •独立设备,如温度计、图表记录器、数据记录器
    •控制系统,例如BMS/BAS系统、监控和数据采集(SCADA)系统
    •监控系统,例如环境监控系统(EMS)/连续监控系统(CMS)
监控系统的基本好处是提供CTC的独立温度记录,以证明加热/冷却系统按预期运行,并将CTC内的温度保持在规范范围内。其他好处可能包括:
    •警报和通知(提醒用户CTC紧急情况,如设备故障或开门)
    •双传感器(用于控制和监控的独立传感器提供冗余并降低风险)
    •自动化(减少人力,并为有意义的警报引入实时数据可见性的可能性)
1.1.1独立设备
最基本的监测形式包括独立设备,如最大和最小温度计、图表记录器和数据记录器。操作员必须定期检查这些设备,手动收集和/或下载结果,并根据规范进行评估。这些监控解决方案很简单,但涉及巨大的人力成本,并带来巨大的人为错误隐患。当然在自动化宕机时,这些手动措施仍旧是容灾的有效措施,其线下流程仍需被定义及定期演练。
1.1.2控制系统
控制系统可包括BMS楼宇管理系统、BAS楼宇自动化系统和SCADA数据采集与监视控制系统。控制系统利用CTC中的现有传感器和/或网络,并利用这些资源进行监控。这些系统可能控制被监控的空间,并且可能不代表真正独立的系统。此外,控制系统本质上是复杂的和定制的,因此与其他监控解决方案相比,可能需要更多的努力来进行验证。
1.1.3独立监控系统
具有温度传感器冗余网络的独立监测系统已变得普遍。
传感器通常是通过以太网连接连接到中央服务器的数据记录器,但也可以使用无线或射频连接。这些系统通常称为EMS或CMS。这些系统针对监控、报告和报警而不是控制进行了优化。通常,这使它们更易于实现,也更易于验证。此外,由于这些系统不用于控制,它们允许在不影响控制系统操作的情况下对监测探头进行校准。所以此类系统虽然是management,但本质上仍属于ISA95 经典模型中的监控层。
1.2监测探头的数量和位置
监控探头是验证系统是否在合格范围内运行的独立手段。
应该有一个策略来支持监测探头的数量和位置。在CTC 进行Mapping 布点时,应确定风险(最坏情况)位置。例如:
现成冰箱或冷柜:这些系统通常使用个探头放置于最温暖位置进行日常监控。该位置基于简单的风险评估(见附录)[孙致远1] ,表明最可能的故障模式是高温而非低温;因此,该策略检测任何异常情况的可能性最大。
冷藏室:这些房间通常使用最冷和最热位置的探头,以确保房间的运行保持在合格范围内,并检测房间内的重大变化,例如冷却系统功能/容量、房间运行、房间热性能。这种方法支持定期审查评估战略。
受控室温(CRT)仓库:策略因几个因素而异,但通常包括测量冷热位置。这可能意味着需要两个以上的探头来覆盖季节性温度变化,考虑到:
•仓库外墙数量、方向与当地风向
•暖通空调系统设计;一个系统意味着整个空间内的公共供应空气条件;多个区域可能意味着每个条件区域中的不同条件
•与装卸区域隔离
•可能影响当地条件的天窗/开口
1.2.1永久传感器放置注意事项
测绘完成后,应对测试数据进行审查,以确定永久监测传感器的数量及其位置。监测传感器应牢固安装,以防止传感器意外或无意移动到其他位置。一些CTC可能已经安装了制造商安装的监测传感器——应根据测绘数据评估这些传感器的位置和适用性。
对于小型装置(<2m³),可以只使用一个监测传感器,因为单个传感器将提供对任何操作或性能问题的可靠检测。该传感器应位于代表最坏情况位置的位置。这通常是CTC在室温以下运行的最热位置。应注意,监测最坏情况下的位置可能不方便或不合理,在这种情况下,可考虑类似的代表性位置。
对于更大的系统,或有多个冷却系统的情况下,可能需要更多的传感器,以确保在正常运行期间储存的产品将经历最高和最低温度(和/或最高或最低湿度,如适用)的位置有足够的记录。
最佳位置可通过审查监测数据确定,考虑代表正常使用的周期或测试,例如:
•工作时间内的操作
•工作时间以外的操作
•装载
•卸载
测绘结果和数据分析可在报告中进行解释和总结,推荐最佳位置,以供质量部门和区域/系统所有者核准。
如果测试证明设备故障可能对当地条件产生重大影响(例如,空调由多个独立的HVAC装置提供),则数据可用于建议在此类事件下应采取的措施,例如,停用规定的机架。
影响永久传感器放置的因素包括:
    •CTC 布点测试结果应确定永久监测传感器的数量及其位置
    •基于风险的最坏情况存储位置
    •覆盖范围基于单个和/或双温度控制单元的放置
    •要控制的空间体积
    •材料储存密度和潜在障碍物
    •OQ测试得出的空载和空载空气循环温度结果
    •在高于工作温度的温度下进入CTC拱顶的材料质量,增加了空间的热负荷。这降低了冷却装置将这些产品快速达到长期储存温度的能力。这个问题包括运输凝胶,这些凝胶经常到达CRT的位置,并且会显著增加热负荷。如有可能,此类材料应在单独的区域冷却,然后再转移至用于储存温度敏感产品的CTC。
    •循环风扇或扩散器充分移动冷却空气的能力
    •高温空气上升的高低存储位置
    •CTC中的任何独立热源,如照明或辅助生产设备
    •CTC入口和出口附近的开门温度或存储位置
    •工作时间内人员和叉车进出操作的频率
    •工作时间以外的操作
    •尽量减少干扰报警
    •CTC装载区的空调或缺乏空调,空气预处理可限制湿度和蒸发器盘管上的结霜
    •尽管没有任何特定CTC中传感器数量的公式,但分布必须为令人满意地评估CTC内的温度均匀性。应考虑危险区域、门、气流、体积负荷、总体积尺寸(尺寸)、空间的三维性、内部和外部热源以及障碍物。
    •传感器不应干扰产品的正常移动或储存,或受到这些移动的损坏
    •传感器应放置在多个几何平面中,以准确传达CTC的温度
用于确定监测传感器的数量和位置的数据可以用几种方式解释。
由于开门或人员操作,短期温度偏移是正常的。通常有两种方法可以最大限度地减少这些事件的干扰警报:
•将传感器放入热阻尼材料或同等材料的容器中(即缓冲)。传感器缓冲可以提供存储产品由于包装充当绝缘体而经历的热响应时间的模拟,从而显著衰减存储产品温度的任何短期温度偏移。
•在报警系统中设置时间延迟,以便仅当温度超出报警设定点超过规定时间时才激活报警。延迟可用于过滤由已知重复事件(如频繁开门)引起的短期行程中的干扰警报。
如果使用任何一种方法,都应记录在案,并包括支持理由,因为这两种方法都会降低监测和报警的敏感性。
1.2.2温度监测探头用热阻尼材料
监测探头可能具有报警延迟时间,或放置在热阻尼材料(通常为乙二醇等液体)中,以避免产生干扰性报警,从而允许因操作活动(如装载和卸载室)造成的短期温度变化。但是必须注意的事情是,这带来了额外的工作量,必须有人定期巡视补充这些缓冲液,不要问,问就是西门君,我搬过这块砖。
空气中的探头:应证明时间延迟对产品没有影响。理由应考虑监测系统采样频率对时间延迟设定点的影响。如果产品的可接受偏移限值为30分钟,而监测系统的采样频率为15分钟,则每次报警都可能是不合格(OOS)情况。
热阻尼材料探头:阻尼材料探头允许短期温度变化。润湿材料必须模拟产品在其主要容器中的储存。润湿材料应对CTC温度变化的反应应比主容器/包装更快。应记录使用热阻尼材料的理由。
理由应考虑:
    •容器尺寸和结构材料
    •材料选择(例如乙二醇、甘油、铝块、玻璃珠等)
    •探头在容器或材料内的位置
    •主要容器和次要包装
        -热阻尼材料的热质量应始终小于储存产品的热质量
        -如果在同一个CTC中储存了质量相当的各种容器,则在设计探针介质及其自身容器时应采取保守的方法
注:如果使用液体,探头应指定为适合浸入液体,并采用程序确认液位符合规定,探头在液体中的位置正确,例如位于容器的中心。如果液体可能蒸发或溢出,程序应确保保持液位,并防止产品污染。
缓冲在室温下不常见,可能会影响MKT。
1.3 确定采样频率
监测系统通常具有可配置的采样频率,并且可以针对不同的CTC使用不同的采样频率。在相关监测政策、程序或规范中确定每个CTC的采样频率是一种良好做法。为给定CTC选择的采样频率取决于CTC的行为、存储产品的值或灵敏度以及允许的温度偏移持续时间。具有更长允许偏移的CTC通常可以容忍更长的采样频率。典型的采样频率范围为5–15分钟。采样频率比每5分钟采样一次的频率高,几乎不会带来任何增益,而且会快速占用数据存储空间。采样频率低于每15分钟一次会丢失数据分辨率,因此不建议这样做。
1.4 确定报警设定点和报警延迟设置
确定CTC的警报策略被认为是良好做法。这里提供了一种常用的方法作为示例。
1.4.1 工程警报
这些都是温度调节系统和相关控制系统产生的所有警报。
这些警报包括系统故障、系统高压或低压、高温或低温以及温度传感器故障(开路或闭合电路)。这些警报需要工程动工。
温度报警设置点是根据系统“调试”性能确定的,通常设置在3个标准偏差范围之外,以避免出现干扰报警,但确保尽早发现潜在问题。
注:如果分析了运行期间(至少24小时,包括正常运行)的数据,则可以计算平均值和标准偏差。对于数据的正态分布,99.7%的结果在平均值的±3标准偏差内。因此,如果使用这些设定点来定义正常操作警报,则会出现非常少的错误警报,但只有非常小的机会操作性能的变化未被检测到。
1.4.2质量警报
这些是来自独立监控系统的警报,通常基于定义的温度存储限制进行配置。
例如,工作范围为2°C至8°C的装置可能具有3°C和7°C的报警设置点作为警戒限alert limits,行动限action limits报警设置点为2°和8°C。
注:选择的确切报警限值取决于现场使用的程序。例如,一些设施可能会选择设置报警限值,以说明监测传感器的测量不确定性。
1.4.3报警延迟
报警延迟是许多自动监控系统的一个特点。报警延迟的功能是过滤掉正常使用引起的短暂偏移,例如短时间打开腔室门引起的温度变化。如果进行开门测试,结果可用于帮助确定适当的报警延迟设置。
安装在空气中的探头和热阻尼材料中的探头需要不同的延迟。对于安装在空气中的探头,延迟时间应足以使空气温度恢复,避免出现干扰警报,即不指示系统异常运行的警报。对于安装在热阻尼材料中的探头,同样的概念适用。然而,如果通过传感器“系统”的热质量获得延迟时间,则需要时间来响应空气温度变化。传感器在热材料容器中的这些布置(用于避免冻结或蒸发的风险)旨在表示最坏情况下存储的材料。这通常是CTC中存储的最小包装中的最小容器。如果使用这种方法,应提供一份文件并证明延迟和/或热阻尼的使用适用于存储在CTC中的特定产品。
为每类CTC采用“标准”延迟时间可降低设置错误延迟时间的风险,如果每个单元都有单独的设置,则会存在错误延迟时间,同时如果系统存在操作问题,无论是由于空调系统,还是由于操作人员不小心将门打开,仍能提供可靠的指示。
机组通常有广泛的运行负荷,但适用于一种负荷的负荷可能不适用于另一种负荷。
尤其是温度较低的单元,需要时间才能从被访问中恢复,尤其是当它们中只有很少的热量,即没有存储的热量时。系统需要时间才能物理恢复。(装置中的冷空气比周围的环境空气密度大,因此它将从腔室流出,被较热的环境空气代替,这需要时间冷却到腔室的工作温度。对于较热的装置,观察到相反的效果。)
在确定警报延迟时,必须考虑恢复时间的影响以及这些标准系统将温度保持在限制范围内的总体能力,同时考虑保护产品、最小化干扰警报和简化管理的综合目标。
EMS环境监控系统 Part1

最近又落地了一个EMS,有了点感慨,就算是ISA95 level 2.5 的系统也很有门道,这是我落地的第四个ems了(虽然是快完工才接的手),却也有了新的总结,知识和经验的积累,是为了后续的风险的降低。
上面的照片是我当年建号那年,工地千人誓师保证按时项目落地,有点感触,后面有个更硬的仗,哎,下线了,更新我的系统项目风险登记册去……这个ems系列估计下次更新会间隔很久,哈哈哈,万年托更仔西门在此!
发布于 2022-11-07 20:14:39 © 著作权归作者所有
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