Основы автоматизации стерилизационных процессов

Одним из основных требований, предъявляемых к современным медицинским стерилизаторам, является автоматизация процесса стерилизации. Внедрение в конструкцию стерилизатора средств автоматики повышает надежность стерилизации медицинских объектов, высвобождает обслуживающий персонал.

Параметры процессов стерилизации различные. Они зависят от метода стерилизации, заложенного в основу аппарата.

В паровых стерилизаторах, где стерилизующим агентом является водяной пар, основными параметрами процесса стерилизации являются давление пара и время стерилизационной выдержки.

Параметры процесса паровой стерилизации могут быть обеспечены только при максимально однородной паровой среде в стерилизационной камере. В этом случае существует прямое соответствие между давлением водяного насыщенного пара и его температурой.

Наличие в стерилизационной камере воздуха в процессе стерилизации нарушает зависимость температуры от давления пара. Для сохранения этой зависимости в паровых стерилизаторах предусматривают устройства для удаления воздуха из стерилизационной камеры перед началом стерилизации. Таким образом, от содержания воздуха в камере зависит фактическая температура стерилизации. В паровых стерилизаторах удаление воздуха из камеры осуществляется либо вытеснением паром, поступающим сверху (продувка), либо вакуумированием. Последний способ позволяет измерять разрежение в камере и оценивать фактическое содержание воздуха. Необходимая величина разрежения перед стерилизацией должна быть не менее 85 кПа (0,85 кгс/см2). При этом разрежении наблюдается соответствие давления и температуры в камере.

При паровом методе стерилизации изделий из пористых материалов важное практическое значение имеет удаление влаги из этих изделий (бинты, белье и т. п.) после стерилизации. Для удаления влаги из пористых материалов создают вакуум в стерилизационной камере после этапа стерилизации. Глубина разрежения при этом вакуумировании должна быть не менее -53 кПа (-0,53 кгс/см2).

Сухой горячий воздух как стерилизующий агент менее активен, чем пар. «Пассивность» воздуха компенсируется более высокой его температурой. Исследованиями и медицинской практикой установлено, что сухой горячий воздух должен иметь температуру в пределах 160-180°С, чтобы обеспечить стерилизацию изделий медицинского назначения. Для обеспечения равномерного прогрева объектов в камере, от которого зависит эффект стерилизации, воздух должен иметь интенсивную принудительную циркуляцию.

 

1.5. Техническое задание на автоматизацию технологического процесса

В качестве объекта для автоматизации выберем малый медицинский паровой стерилизатор (автоклав). По типу стерилизационной камеры – круглый стерилизатор. Способ нагрева электрический. Способ получения пара – водопарокамерный. Данные виды медицинских стерилизаторов являются наиболее простыми и часто используются для проведения «быстрого» цикла стерилизации, например в стоматологии.

Целью работы является создание проекта по автоматизации автоклава (малого медицинского стерилизатора) с помощью современных средств автоматизации.

Из литературного обзора следует, что в проекте по автоматизации следует предусмотреть следующие контура:

- контроль положения двери камеры автоклава;

- управление заливом дистиллированной воды в камеру автоклава;

- контроль давления в камере;

- управление вакуумом насосом для откачки воздуха из камеры;

- стабилизация температуры стерилизации;

- управление сбросом пара из камеры;

- управления подачи фильтрованного воздуха в камеру.

Требуется сигнализацию по низкому уровню воды в баке и большому времени заполнению камеры.

Исходя из требований безопасности, требуется предусмотреть ПАЗ по перегреву и высокому давлению.

Возьмём из паспорта реального аппарата параметры процесса и установки.

Техническое задание на автоматизацию технологического процесса сведём в таблицу 2.

 

Таблица 1 – Техническое задание на автоматизацию

№ п/п	Наименование параметра, место отбора сигнала	Заданное значение параметра, допустимые отклонения	показания	сигнализация	переключение	регулирование	Наименование регулирующего воздействия, место установки регулирующего органа или примечание
1	2	3	4 I	5 A	6 S	7 C	8
1	Положение двери в месте установки запорного устройства	Открыто/ Закрыто	+	+	-	-	Сигнализация открытой двери во время цикла работы. Отображение на HMI ошибки Err3.
2	Блокировка двери	Вкл./Выкл.	-	-	+	-	Управление соленоидом запорного устройства в замке двери автоклава
3	Количество воды (уровень), в камере автоклава	0.3± 0.05 л	+	+	-	+	Управление клапаном подачи воды, на магистрали, между резервуаром (Е1) с дистиллированной водой и камерой автоклава.   При остатке воды в Е1 меньше 1.9л сигнализация низкого уровня в резервуаре. Отображение на HMI ошибки Err1.   При долгом заполнении камеры автоклава (более 5 минут) сигнализация неисправности. Отображение на HMI ошибки Err5.   Индикация стадии залива воды HL1

 

1	2	3	4 I	5 A	6 S	7 C	8
4	Давление в камере автоклава на стадии удаления воздуха	(1÷-0.6) ±0.05 бар	+	+	-	+	Управление клапаном вакуума и вакуумным насосом Р1, между камерой и резервуаром Е1. Удаления воздуха производится в импульсном режиме.
	Давление в камере автоклава на стадии сброса пара	(2.2÷-0.6) ±0.05 бар	+	+	-	+	Управление клапаном сброса, между камерой и резервуаром Е1. Управление клапаном вакуума и вакуумным насосом Р1, между камерой и резервуаром Е1.
5	Температура в камере автоклава на стадии стерилизации	134±4°C	+	+	-	+	Управление ТЕН в камере автоклава.   Сигнализация отклонения температуры на 4 °C.   Отображение на HMI ошибки Err4.
6	Сброс пара с камеры по окончанию стадии стерилизации	открыто/ закрыто	-	-	+	-	Управления клапаном сброса пара, на трубном соединение между теплообменником Т2 и камерой автоклава.
7	Подача фильтрованного воздуха в камеру автоклава	открыто/ закрыто	-	-	+	-	Управления клапаном подачи воздуха пара, между бактерицидным фильтром Ф1 фильтром и камерой автоклава.

 

1	2	3	4 I	5 A	6 S	7 C	8
8	Против аварийная защита (ПАЗ) от перегрева	<190°C	+	+	+	-	Отключение питания ТЕНа термостатом. Сигнализация перегрева камеры, через датчик напряжения.   Отображение на HMI ошибки Err2.