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实验室布局将同类仪器设备集中安放的利与弊

文章出处:oppb.cn 人气:发表时间:2020-02-13 08:13
实验室布局关键细节

为方便管理、整齐规范,将同类仪器设备集中安放,它的好处有这些:
仪器设备集中安放能体现专业实验室风格,也方便使用管理,所以,很多实验室都愿意 采用这种布局,这种安排布局对于部分仪器设备的确是一种好的选择,但对于部分大型分析(Analyse)仪器和大功耗的前处理设备却有潜在的隐患。
1.易产生电磁干扰和电磁辐射
比如,GFAAS的石墨炉电源都是采用低压供电,一般是将市电经石墨炉电源内置的变压器降成12V或24V供给石墨管,功率可高达4~5 kW,功率很大。石墨管是间断性加热非连续工作,感性负载的频繁(frequency)启停,必然会向外辐射电磁干扰并影响所在象限的市电稳定(解释:稳固安定;没有变动)性(The stability of)。另外,采用空气压缩机供气的火焰AAS,为保证供气气压的稳定空压机也是频繁启停,也会产生强度(strength)不小的工频干扰。
作为ICPAES、ICPMS关键部件的电感耦合(Coupling)等离子体,是高频(Induction Heating)大功率装置,在激发时也会产生很大的电磁干扰。类似上述的大型分析仪器,工作时自身功耗大易受外部电磁干扰,本身还可能间歇性的向外泄漏较强的电磁干扰和电磁辐射。如果多台同类仪器同时工作,不但容易造成相互干扰,而且也对长时间工作在这种环境下的工作人员健康不利。仪器的设计制造均符合国家或是国际规范,同样也采取了接地屏蔽等抗干扰安全措施,即便如此也很难完全避免相互之间的干扰,尤其是通过同房间的供电回路传递(transmission)的串扰,使分析仪器发生一些莫名其妙难以解释的工作表现,轻者会造成仪器分析的基线不稳、分析测试(TestMeasure)结果的重现性差等现象,严重者可引起仪器不能工作,造成仪器的损坏。
建议:
并不是所有同类仪器都适合集中安放在一个大的仪器室内,对于那些功率大,容易被电磁干扰或本身易产生电磁干扰的设备应考虑独立或分散安置。疾控实验室实验室仪器摆放的设计是一个实验室设计中的重点和难点之一。实验仪器的摆放看似简单,可实际上需要考虑的因素非常多。实验仪器是否可以良好安全地运行,是否可以妥善地得到保护,是否可以将环境对其的影响度降到最低,相互之间是否有影响,实验人员是否可以方便地使用等等问题,都是在考虑实验室仪器摆放位置的时候需要关注的问题。能集中安放的设备,也应考虑房间供电负荷能力。要求每间实验(experiment)室设置接地端子箱,且接地电阻不得大于1欧姆。为每台仪器设置独立的接地线装置且接地电阻值符合仪器厂家的要求。排除干扰源,确保仪器设备的安全运行。
2.浪费电力能源(解释:向自然界提供能量转化的物质)
同时让一个大空间和一个小空间的环境温度及湿度达到一定的水平,空气调节系统的能耗差异是明显的。如果将多台同类仪器安放到同一个大的房间,在仪器使用率较低情况下,比如,仅一台仪器工作时,为保证环境的温度和湿度,空调系统必然会同多台仪器同时工作时一样运行,造成电力能源(解释:向自然界提供能量转化的物质)的极大浪费,导致检验成本上升,极不划算。如果采用局部分割的方式,只需要开启独立的空调系统就行,不工作的仪器房间则不用启动空调系统,从而有利于能源的节约和成本控制(control)。
建议:
分析实验室仪器不都是满负荷工作,为提高环境设备的工作能效,有效降低运行成本,仪器室还是应以相对合理的空间大小来安排布置。
3.易产生噪声污染
使用空压机提供恒压空气的火焰原子吸收光谱仪,为保证所提供空气压力的恒定,空压机须频繁启停。动物实验室实验室的很多设备的运行都需要各种各样的气体供应,同时也会产生废气。如何既安全又方便地解决供排气问题,也是一直以来困扰实验室工作人员的问题之一。传统的实验室供气方式是采用将气瓶安置在仪器设备的旁边,危险气体的气瓶放置在气瓶柜内。排气采用直接排放到实验室或是通过简易的管道排放到窗外。多台类似的仪器在同一房间内一起工作,空压机工作时产生的噪声叠加是令人难以忍受的。另外,像ICPMS,为维持仪器工作时的真空度,真空泵(行业:机械制造业)须持续长时间工作,单台真空泵工作时的噪声已经不小,如果两三台这样的仪器同时工作,真空泵产生的噪声污染将非常严重。检验人员在这样的环境下工作容易心烦气躁、疲惫乏力。
建议:
仪器室尤其是大型仪器室应当设置缓冲间和专门的气瓶室,不要将多台噪声较大的辅助设备直接放置在仪器室内,气瓶室应有排风抽虑系统和报警装置,并放置灭火设备。没有单独气瓶室的,一定将气瓶放入气瓶柜,且气瓶柜有抽排系统和可燃和有毒气体泄漏报警装置。
4.电力供给超负荷, 损毁低压电器
比如,将多台烤箱、多台马弗炉集中在一个前处理室;将多台前处理用的多联电炉、电热板同时安放在一个消化间内,有的甚至安放在同一个通风消化柜内;
将多台GFAAS、GC甚至多台ICPAES集中安放在同一分析室内……我们知道实验室用烤箱、马弗炉、多联电炉、GFAAS、GC、ICPAES等理化检验仪器(appliance)设备都是高功耗的设备,集中使用容易造成房间甚至楼层的电力负荷紧张。核酸实验室实验室是一个特殊环境,对消防的要求相对于普通的办公楼来说要高很多。实验室设计人员要根据实验室的具体情况(设备投资及工艺特点、实验工艺要求、储存样品和试剂的种类、实验室建筑物的特点等),采用不同的消防措施来保障实验室的消防安全。我们实验楼宇的配电建设是按国家相关规范进行配置的,即使整幢楼宇都充分考虑了总负荷的要求,预留了安全和发展裕量,但建设施工单位也很难将不同的负荷分解到不同的房间,大多都是采用负载均衡(Balance)的电力配置方式。这样的仪器设备的安置方式在使用一段时间后,一些潜在的问题就会显露,比如,烧毁仪器设备的电源接插座,烧毁相应房间或是楼层的低压配电箱内的部分配电设备,房间和楼层的埋设电线电缆在长期的超负荷状态下工作,严重时可能会造成电线电缆的发热,线缆短路燃烧,酿成事故。当检验工作非常饱满时,大部分仪器设备和同类设备必然满负荷工作,这将造成楼层或是房间电力负荷大增,当房间或是楼层电力容量不足以长时间供给时,必然会造成供电不足导致供电欠压,供电线缆和供电回路上的各个连接点(桩头)发热,导致仪器设备工作在欠压状态.即使仪器设备内部有二次稳压装置,也必将影响仪器设备工作的稳定性(The stability of),从而导致仪器分析数据的可靠性和可信度降低。
建议:
对于加热间、消化间等大功率(指物体在单位时间内所做的功的多少)设备集中房间,一定要充分考虑(consider)电力的负载能力,并要求留有足够的安全裕量,必要时可考虑重新铺设供电电缆(Cable),安排布局时尽量均衡负载。