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          高壓蒸汽滅菌器溫度與壓力校準方法介紹

          發表時間:2020-05-26      點擊次數:1996
            我國目前尚未出臺高壓蒸汽滅菌器等相關滅菌設備計量參數的檢定規程或校準規范,實驗人員在定期校驗的過程中缺少必要的技術依據。本文探討高壓蒸汽滅菌器壓力、溫度、時間等參數的校準方法,為實驗猿提供多種校準途徑,供安全監管中選擇。
            一、高壓蒸汽滅菌器的基本參數 
            基本參數:
            ①額定工作壓力不大于0.25MPa。
            ②滅菌工作溫度:115~138℃。
            壓力指示儀表校準方法:
            為確?,F場校準結果的可靠性,應遵循下列基本原則:
            1)環境條件:
            溫度:(20±5)℃;若無法保證,可適當放寬。但需對溫度影響進行評定,并在校準結果中加以修正。
            相對濕度:不大于80%。
            2)計量標準器:
            選用的標準器其測量范圍應大于或等于被校壓力指示儀表的測量范圍,其示值大允許誤差值應不大于被校壓力指示儀表大允許誤差值的1/3(數字式)或1/4(模擬式)。 
            二、高壓蒸汽滅菌器壓力校準方法 
            1、方法一現場校準法
            此方法適用于手提式、立式等工作容積較小的、且具有手動放汽閥的高壓蒸汽滅菌器。通常高壓蒸汽滅菌器在放汽閥的尾部會備有金屬軟管,便于合理地排放冷空氣。因此,只需將金屬軟管與檢定用壓力校驗器連接可靠,保證氣密性,即,能按檢定規程對高壓蒸汽滅菌器的壓力指示儀表進行現場校準。
            操作要點:
            金屬軟管的耐壓需要大于等于400kPa,若無法達到,需更換成滿足要求的壓力連接軟管,構成校準系統的壓力氣密性不應超過0.1 kPa/min。
            校準設備:
            標準器選用數字壓力計(不低于0.2級,上限不超過500 kPa)或精密壓力表(不低于0.4級,上限值視被檢壓力指示儀表而定),配套設備選用氣體壓力校驗器(穩定性優于0.02% FS,工作壓力大于600 kPa)。
            現場校準法的壓力校準上限常常受到高壓蒸汽滅菌器上安裝的安全閥額定工作壓力的限制,當無法校準到被校壓力指示儀表上限壓力時,可給出高額定工作壓力的校準值。
            2、方法二直接比較法
            此方法適用于安裝有測試連接器的高壓蒸汽滅菌器。通常為大型、直接蒸汽式。
          操作要點:

          將壓力標準器連接于滅菌室管路中的壓力連接器上。若壓力連接器上的管螺紋與壓力標準器螺紋不配,應采取轉接方法,確保連接可靠及氣密性要求。

          校準設備:

          標準器推薦用數字壓力計(不低于0.2 級,上限不超過500 kPa),其使用環境應能達到140℃,且計量性能不變或可修正。若用彈簧管式精密壓力表(不低于0.4 級,上限值視被檢壓力指示儀表而定),其允許誤差應考慮溫度變化引起的附加誤差。

           其示值誤差ΔPn按下式計算:

          ΔPn ≤ ±(δ + 0.04Δt)% ×Pm    ?。?)

          式中:

          δ-準確度等級,

          Δt-使用溫度與校準時的溫度之差,

          Pm-量程。

          所有校準項目僅針對壓力示值誤差。

          直接比較法是用滅菌器中的蒸汽壓力做工作介質,由于受蒸汽工作壓力的限制,因此校準點不能按規程覆蓋壓力指示儀表的量程,只能依托壓力控制器或溫度控制器,在滅菌器使用壓力或溫度范圍內確定壓力校準點。再由于滅菌器在選定的工作壓力時要求應能恒壓,但實際做不到,總有壓力波動,因此校準時就必須要求讀數迅速、準確,且采用多次讀數求平均值的方法確定校準結果。

          校準結果處理:

          壓力示值誤差

          ΔP = Pa-Pn       ?。?)

          式中:

          ΔP-被校壓力指示儀表示值誤差,kPa;

          Pa-被校壓力指示儀表示值讀數平均值,kPa;

          Pn-標準器示值讀數平均值,kPa。

          3、方法三實時比較法

          此方法適用于所有類型的高壓蒸汽滅菌器,標準器采用無線測量連接方式。

          操作要點:

          標準器按使用說明書要求設置工作程序,完成后直接放置到滅菌室靠近被檢壓力指示儀表處,啟動滅菌器,達到正常工作狀態時即可進行校準工作。校準過程中同樣應注意高壓蒸汽滅菌器壓力波動對校準結果的影響。

          校準設備:

          壓力無線測量系統(準確度不低于0.2 級,測量上限不大于500 kPa,使用環境不低于140℃),能實時測量壓力并顯示、記錄測量結果。

          實時比較法同樣采用滅菌器中的蒸汽壓力做工作介質,因此其校準方法和直接比較法是相同的。標準器示值一般由電腦按時間間隔直接采集并記錄,校準中只需記錄被檢壓力指示儀表的示值。與直接比較法相比,其安裝位置靈活,操作方法簡單,適用性更強,且校準過程中利用微機做為顯示記錄設備,因此校準過程直觀、可控,客戶更易接受。校準結果處理按公式(2)。

          4、方法四記錄比較法

          此方法同樣適用于所有類型的高壓蒸汽滅菌器,操作要點同實時比較法。標準器采用記錄式壓力無線測量系統,其技術指標要求不變。與實時比較法所采用的標準器相比,其體積更小,適用于更小的工作空間,但記錄式缺少實時測量數據傳輸功能,無法準確掌握校準過程,只能被動接受記錄結果。為使測量結果可靠,常需延長校準時間,或當校準結果不甚滿意時,常需進行多次操作以獲得校準結果。校準結果處理同樣按公式(2)。

          三、高壓蒸汽滅菌器溫度校準方法

          將溫度傳感器置于被校高壓滅菌器的中心點位置,并讓高壓滅菌器進行一次完整的滅菌過程,升溫過程中,注意將滅菌器腔體內空氣完全排出。達到滅菌溫度后,每2min測試一組數據,測試30min,得到15組數據,溫度波動度為測得的15組數據中的實際溫度大值減去實際溫度小值,除以2,并冠以“±”表示。GB/T30690-2014提出滅菌循環中,滅菌溫度范圍的實測值一般不高于設定值3℃,壓力范圍應與實測溫度范圍相對應。同時考慮測量不確定度應小于被測設備大允許示值誤差的五分之一到三分之一之間,即0.6~1.0℃。本文著重討論不同容積的高壓滅菌器在兩種常見校準方法下的中心點溫度、壓力校準結果,校準環境溫度為20.0~21.0℃,環境相對濕度為45%~50%。

          溫度常見的校準方法有以下兩種: 

          方法一:無線溫度壓力數據采集器校準法

          無線溫度壓力數據采集器是將傳感器采集到的溫度及壓力數據記錄在采集器內。測試前,無線溫度壓力數據采集器設置相應的程序,將該采集器置于被校滅菌器腔體中心點位置進行校準。測試結束后,通過計算機配套的信號轉換器以及軟件讀取記錄的數據。目前,該類數據采集器的溫度測試準確度為±0.1℃、壓力測試準確度為±0.1KPa,一次可記錄近2萬個數據,工作動力為設備內的鋰電池,使用壽命為5年左右。這種校準方式是由于沒有引入外部連接線,滅菌器腔體密封完好,確保數據真實可靠,該設備可直接測得滅菌器腔體內的實際壓力值,但該套裝置的初期成本達數十萬元,且使用壽命也僅在五年左右,需要通過電腦讀取分析采集數據,如需實時監測數據,則需投入更高的資金。因而,該類裝置在基層計量校準機構、滅菌器用戶等群體中并沒有得以廣泛推廣。

          方法二:熱電偶校準

          熱電偶是常見的測溫傳感器,測試前,將較細的T型熱電偶(一般線徑≤1.0mm)一端置于高壓蒸汽滅菌器腔體中心點,蓋好高壓蒸汽滅菌器,并盡量使其密封,高壓蒸汽滅菌器開始工作后,有少量蒸汽通過熱電偶引出口溢出,但高壓蒸汽滅菌器仍可繼續升溫工作,升溫過程中,將滅菌器腔體內的空氣完全排出,當高壓蒸汽滅菌器處于滅菌狀態時,通過數據采集器對溫度數據進行采集。根據Antoine方程將測得的溫度數據換算為理論壓力值,并與無線溫度壓力數據采集器測得的數據進行對比。該方法使用目前廣泛使用的熱電偶,使高壓蒸汽滅菌器的校準變得方便簡單,但由于熱電偶的引入,使得整個滅菌過程中始終有漏氣點的存在,在一定程度上會對測試結果有所影響。 

          四、小結

          在四種壓力校準方法比較來看,實時比較法具有突出的優勢,不僅操作簡單,而且校準過程可視。鍋內壓力波動可采用同步讀數的方法予以減小,校準結果可靠,不確定度小。采用熱電偶對高壓蒸汽滅菌器進行校準時,存在小漏氣孔,溫度校準存在一定偏差。無論采用無線溫度壓力數據采集器,還是采用熱電偶對高壓蒸汽滅菌器進行校準時,其升溫過程均符合Clausius-Clapeyron方程。

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