Đồng hồ đo áp suất vi sai được sử dụng phổ biến trong phòng sạch để theo dõi chênh áp qua lọc HEPA, chênh áp giữa các khu vực và trạng thái vận hành của nhiều thiết bị như AHU, FFU, LAF, Dispensing Booth, Dynamic Pass Box và Air Shower. Việc lựa chọn đúng vị trí đo giúp phát hiện sớm bất thường và duy trì hệ thống ổn định.

đồng hồ đo áp suất vi sai, áp kế vi sai phòng sạch, chênh áp HEPA

Tìm hiểu những thiết bị phòng sạch thường sử dụng đồng hồ đo áp suất vi sai, chức năng của từng vị trí đo, cách theo dõi chênh áp HEPA, AHU, FFU, LAF, Dispensing Booth và những lưu ý khi lựa chọn đồng hồ cho phòng sạch.

Đồng hồ đo áp suất vi sai trong phòng sạch là gì?

Đồng hồ đo áp suất vi sai – Differential Pressure Gauge là thiết bị dùng để xác định sự khác biệt về áp suất giữa hai điểm. Khác với đồng hồ áp suất thông thường chỉ đo áp suất tại một vị trí so với áp suất tham chiếu, đồng hồ vi sai nhận đồng thời hai tín hiệu áp suất và hiển thị giá trị chênh lệch giữa chúng.

Trong phòng sạch, thiết bị này có hai nhóm ứng dụng chính. Nhóm thứ nhất là đo chênh áp qua bộ lọc để đánh giá sự thay đổi trở lực của pre-filter, medium filter hoặc HEPA filter. Nhóm thứ hai là đo chênh áp giữa hai khu vực để kiểm soát hướng di chuyển của không khí.

Ví dụ, khi đo chênh áp qua lọc HEPA, một cổng áp suất được kết nối với phía trước lọc và cổng còn lại nối với phía sau lọc. Khi bụi tích tụ trên vật liệu lọc, trở lực thường tăng và đồng hồ sẽ ghi nhận chênh áp lớn hơn.

Khi đo giữa phòng sạch và hành lang, đồng hồ cho biết phòng đang duy trì áp suất cao hơn hay thấp hơn khu vực xung quanh. Đây là một thông số quan trọng trong việc duy trì pressure cascade – chuỗi chênh áp – của hệ thống phòng sạch.

Do đó, mặc dù cấu tạo của đồng hồ khá đơn giản, dữ liệu mà nó cung cấp lại có giá trị rất lớn đối với vận hành, bảo trì và kiểm soát môi trường.

AHU sử dụng đồng hồ đo áp suất vi sai như thế nào?

AHU – Air Handling Unit (bộ xử lý không khí) là một trong những thiết bị sử dụng đồng hồ đo áp suất vi sai phổ biến nhất. Một AHU phòng sạch thường có nhiều cấp lọc để bảo vệ hệ thống và kiểm soát chất lượng không khí.

Tùy thiết kế, AHU có thể gồm pre-filter – lọc thô, medium filter – lọc trung gian và HEPA filter. Mỗi cấp lọc tạo ra một mức trở lực nhất định đối với dòng khí.

Đồng hồ vi sai được lắp giữa phía trước và phía sau bộ lọc để theo dõi mức pressure drop – tổn thất áp suất.

Khi lọc mới được đưa vào sử dụng, chênh áp thường ở mức thấp hơn. Sau một thời gian vận hành, bụi tích tụ làm trở lực tăng dần. Việc theo dõi xu hướng này giúp kỹ thuật viên nhận biết tình trạng lọc và chủ động lên kế hoạch bảo trì hoặc thay thế.

Điểm quan trọng là không nên chỉ chờ đến khi đồng hồ đạt một giá trị cố định rồi mới xử lý. Cần theo dõi trend – xu hướng – của chênh áp. Nếu chênh áp tăng nhanh bất thường trong thời gian ngắn, nguyên nhân có thể liên quan đến tải bụi đầu vào, thay đổi lưu lượng hoặc một vấn đề khác trong hệ thống.

HEPA Box và Terminal HEPA Box thường sử dụng đồng hồ vi sai

HEPA Box hoặc Terminal HEPA Box – hộp lọc HEPA đầu cuối thường được lắp tại trần hoặc vị trí cấp khí cuối cùng vào phòng sạch. Đây là vị trí rất phù hợp để sử dụng đồng hồ đo áp suất vi sai.

HEPA filter tạo ra trở lực đối với luồng không khí. Khi trở lực tăng, hệ thống quạt phải tạo áp suất lớn hơn để duy trì cùng lưu lượng.

Nếu AHU không có khả năng tự động bù lưu lượng, lượng khí cấp vào phòng có thể giảm khi lọc ngày càng bẩn. Điều này có thể ảnh hưởng đến ACH – Air Changes per Hour (số lần trao đổi không khí mỗi giờ), chênh áp phòng và thậm chí khả năng duy trì cấp độ sạch.

Theo dõi chênh áp HEPA giúp bộ phận vận hành phát hiện sự thay đổi này trước khi ảnh hưởng lớn tới hệ thống.

Tuy nhiên, cần hiểu đúng rằng đồng hồ vi sai không đánh giá trực tiếp hiệu suất lọc của HEPA. Chênh áp chủ yếu phản ánh trở lực của dòng khí.

Một HEPA bị hở gioăng hoặc rò vẫn có thể có chênh áp tương đối bình thường. Vì vậy, kiểm tra tính toàn vẹn HEPA vẫn cần thực hiện bằng phương pháp phù hợp, không thể thay thế bằng việc đọc đồng hồ chênh áp.

FFU có sử dụng đồng hồ đo áp suất vi sai không?

FFU – Fan Filter Unit (bộ lọc quạt) gồm quạt và HEPA hoặc ULPA filter tích hợp trong một module. FFU được sử dụng nhiều trong phòng sạch điện tử, bán dẫn, dược phẩm và các khu vực yêu cầu cấp sạch cao.

FFU có thể được trang bị đồng hồ vi sai để theo dõi chênh áp qua lọc, nhưng không phải tất cả FFU đều bắt buộc phải có đồng hồ riêng.

Trong một hệ thống nhỏ, việc bố trí đồng hồ trên từng FFU có thể thuận tiện cho công tác bảo trì. Nhưng trong phòng sạch lớn có hàng trăm hoặc hàng nghìn FFU, phương án này không phải lúc nào cũng tối ưu.

Nhiều hệ thống chỉ bố trí pressure port – cổng lấy áp – để kỹ thuật viên đo định kỳ. Những hệ thống hiện đại hơn có thể sử dụng differential pressure sensor – cảm biến chênh áp – hoặc transmitter và truyền dữ liệu về hệ thống điều khiển trung tâm.

Do đó, yêu cầu có đồng hồ hay không nên được xác định dựa trên URS – User Requirement Specification (đặc tả yêu cầu người dùng) và chiến lược monitoring – giám sát – của nhà máy.

LAF sử dụng đồng hồ chênh áp để theo dõi HEPA

LAF – Laminar Air Flow (thiết bị dòng khí một chiều) là thiết bị thường có HEPA filter và quạt tạo ra vùng không khí sạch có hướng dòng khí được kiểm soát.

Đồng hồ đo áp suất vi sai trên LAF thường dùng để theo dõi chênh áp qua HEPA filter.

Khi lọc tích bụi, chênh áp tăng và tốc độ gió tại vùng làm việc có thể thay đổi nếu hệ thống quạt không tự động điều chỉnh.

Vì vậy, khi chênh áp tăng bất thường, kỹ thuật viên cần kiểm tra kết hợp thêm tốc độ gió, lưu lượng và trạng thái quạt.

Không nên sử dụng riêng giá trị chênh áp để kết luận LAF có đạt yêu cầu hay không. Đối với những thiết bị sử dụng trong môi trường GMP hoặc khu vực yêu cầu cấp sạch cao, cần xem xét đồng thời nhiều thông số như velocity – tốc độ gió, airflow pattern – hình thái dòng khí, HEPA integrity – tính toàn vẹn HEPA – và tình trạng chênh áp lọc.

Dispensing Booth sử dụng nhiều điểm đo áp suất vi sai

Dispensing Booth – buồng cân chia nguyên liệu là một trong những thiết bị phòng sạch cần giám sát chênh áp khá chặt chẽ.

Thiết bị thường có nhiều cấp lọc như pre-filter, medium filter và HEPA filter. Tùy cấu hình, mỗi cấp lọc có thể được bố trí đồng hồ hoặc cảm biến chênh áp riêng.

Lý do là Dispensing Booth không chỉ tạo vùng sạch mà còn có thể được thiết kế để hỗ trợ containment – kiểm soát phát tán bụi nguyên liệu.

Nếu một cấp lọc bị tắc và lưu lượng giảm, đặc tính airflow của buồng cân có thể thay đổi. Điều này có thể làm giảm khả năng hút bụi khỏi vùng hô hấp của người thao tác hoặc khiến hệ thống không duy trì đúng điều kiện vận hành đã thiết kế.

Do đó, theo dõi chênh áp lọc giúp phát hiện sớm sự suy giảm hiệu suất và hỗ trợ bảo trì dự phòng.

Đối với các ứng dụng liên quan đến HPAPI – Highly Potent Active Pharmaceutical Ingredient (hoạt chất dược phẩm có hoạt lực cao), yêu cầu giám sát có thể cao hơn và thường sử dụng transmitter điện tử, alarm – cảnh báo – hoặc kết nối dữ liệu với hệ thống trung tâm.

Sampling Booth cũng cần theo dõi chênh áp

Sampling Booth – buồng lấy mẫu có nguyên lý khá tương đồng với Dispensing Booth. Trong quá trình lấy mẫu nguyên liệu, việc mở bao bì có thể phát sinh bụi, vì vậy hệ thống thường sử dụng luồng khí có kiểm soát và nhiều cấp lọc.

Đồng hồ vi sai có thể được bố trí để theo dõi pre-filter, medium filter hoặc HEPA filter.

Khi một bộ lọc có trở lực tăng cao, lưu lượng trong Sampling Booth có thể giảm và ảnh hưởng tới điều kiện tại vùng thao tác.

Theo dõi chênh áp do đó là một trong những biện pháp đơn giản nhưng hiệu quả để người vận hành biết khi nào hệ thống cần được kiểm tra kỹ hơn.

Dynamic Pass Box có sử dụng đồng hồ vi sai không?

Dynamic Pass Box – hộp chuyển hàng động có hệ thống quạt và HEPA filter tạo dòng khí tuần hoàn hoặc dòng khí sạch trong buồng chuyển hàng.

Vì có hệ thống lọc, Dynamic Pass Box có thể được trang bị đồng hồ đo áp suất vi sai để theo dõi tình trạng HEPA.

Nếu chênh áp lọc tăng, đây có thể là dấu hiệu lọc tích bụi và hệ thống cần được kiểm tra.

Trong khi đó, Static Pass Box – hộp chuyển hàng tĩnh không có quạt và HEPA tuần hoàn nên thông thường không cần đồng hồ vi sai để theo dõi bộ lọc.

Đây là điểm cần phân biệt khi lập specification – thông số yêu cầu – cho thiết bị. Không nên mặc định mọi Pass Box đều phải có đồng hồ đo chênh áp.

Air Shower có cần đồng hồ đo áp suất vi sai?

Air Shower – buồng thổi khí sử dụng quạt và HEPA filter để tạo ra dòng khí tốc độ cao qua các nozzle – vòi thổi.

Một số Air Shower được trang bị đồng hồ vi sai để giám sát HEPA filter, đặc biệt đối với các thiết bị yêu cầu quản lý bảo trì chặt hơn.

Nếu chênh áp tăng đồng thời tốc độ gió tại nozzle giảm, kỹ thuật viên có thêm cơ sở để kiểm tra HEPA, quạt hoặc đường khí.

Tuy nhiên, đồng hồ vi sai không phải cấu hình bắt buộc trên mọi Air Shower. Việc có lắp hay không phụ thuộc vào thiết kế, yêu cầu người dùng và chiến lược bảo trì.

Isolator và RABS cần giám sát chênh áp liên tục

Isolator – thiết bị cách ly và RABS – Restricted Access Barrier System (hệ thống hàng rào hạn chế tiếp cận) thường có yêu cầu giám sát áp suất nghiêm ngặt hơn so với nhiều thiết bị phòng sạch thông thường.

Trong các hệ thống này, chênh áp có thể được đo qua HEPA filter và giữa không gian bên trong thiết bị với phòng xung quanh.

Đối với aseptic isolator – thiết bị cách ly vô trùng – áp suất có thể được duy trì theo hướng bảo vệ sản phẩm. Trong containment isolator, áp suất thường được kiểm soát theo hướng hạn chế chất nguy hiểm phát tán ra ngoài.

Do yêu cầu liên tục và mức độ critical – quan trọng – cao, các hệ thống này thường sử dụng Differential Pressure Transmitter (bộ truyền tín hiệu chênh áp) hoặc monitor điện tử hơn là chỉ sử dụng đồng hồ cơ.

Dữ liệu có thể được đưa về PLC, SCADA, BMS hoặc EMS để tạo alarm, trend và lưu lịch sử.

Dust Collector sử dụng đồng hồ vi sai để theo dõi lọc

Dust Collector – hệ thống thu bụi cũng là thiết bị thường sử dụng đồng hồ đo áp suất vi sai.

Bên trong hệ thống có thể sử dụng filter cartridge – lõi lọc – hoặc bag filter – túi lọc. Khi bụi bám lên vật liệu lọc, chênh áp tăng lên.

Đồng hồ giúp người vận hành theo dõi tình trạng tải bụi của bộ lọc. Trong một số thiết kế, giá trị chênh áp còn được sử dụng làm điều kiện kích hoạt pulse cleaning – giũ bụi bằng khí nén.

Nếu chênh áp vẫn cao sau khi làm sạch, kỹ thuật viên cần kiểm tra lọc, hệ thống khí nén hoặc các vị trí có nguy cơ tắc.

Đồng hồ đo áp suất vi sai giữa các phòng sạch

Ngoài các thiết bị riêng lẻ, một ứng dụng cực kỳ phổ biến là đo chênh áp giữa phòng sạch và khu vực xung quanh.

Đồng hồ thường được lắp trên panel hoặc tường phòng sạch. Một cổng lấy áp được nối vào phòng, cổng còn lại nối với hành lang hoặc phòng kế bên.

Mục đích là theo dõi pressure cascade – chuỗi chênh áp – và xác định hướng không khí giữa các khu vực.

Trong nhiều phòng sạch dược phẩm, không khí thường được thiết kế di chuyển từ khu vực có yêu cầu sạch cao hơn sang khu vực sạch thấp hơn để hạn chế nhiễm xâm nhập.

Ngược lại, trong khu vực containment xử lý hoạt chất nguy hiểm, áp suất có thể được thiết kế thấp hơn môi trường xung quanh nhằm hạn chế chất phát tán ra ngoài.

Airlock – phòng đệm – cũng thường cần theo dõi chênh áp để hỗ trợ duy trì logic áp suất giữa các khu vực.

Nếu chỉ cần đọc tại chỗ, đồng hồ cơ có thể phù hợp. Nếu cần lưu trend, cảnh báo hoặc tích hợp BMS/EMS, transmitter điện tử thường mang lại nhiều chức năng hơn.

Lựa chọn đồng hồ đo áp suất vi sai cho thiết bị phòng sạch như thế nào?

Tiêu chí đầu tiên khi lựa chọn là phải xác định rõ đang đo cái gì.

Đo chênh áp giữa hai phòng thường sử dụng dải đo tương đối thấp và cần độ phân giải phù hợp với mức chênh áp thiết kế. Trong khi đó, đo chênh áp qua HEPA, medium filter hoặc các cấp lọc trên AHU có thể cần dải đo lớn hơn.

Nếu chọn dải đo quá rộng, khả năng đọc các thay đổi nhỏ sẽ giảm. Nếu chọn dải quá nhỏ, đồng hồ có thể không phù hợp khi trở lực lọc tăng về cuối vòng đời.

Ngoài dải đo cần xem xét độ chính xác, độ ổn định, khả năng hiệu chuẩn, đơn vị hiển thị, điều kiện lắp đặt và khả năng chống rung.

Đối với môi trường GMP, URS cần xác định dữ liệu chênh áp có phải thông số critical hay không. Nếu dữ liệu cần được ghi liên tục, transmitter điện tử kết nối EMS hoặc BMS có thể phù hợp hơn đồng hồ cơ.

Tuy nhiên, điều này không có nghĩa thiết bị điện tử luôn tốt hơn. Đồng hồ cơ vẫn có ưu điểm đơn giản, dễ quan sát và không phụ thuộc nguồn điện. Lựa chọn phù hợp phải dựa trên mục đích sử dụng thực tế.

Thiết bị phòng sạch VCR cung cấp các nhóm thiết bị phòng sạch cho các nhà thầu thi công phòng sạch và nhà máy như FFU, HEPA Box, LAF, Dispensing Booth, Sampling Booth, Dynamic Pass Box, Air Shower, lọc HEPA và đồng hồ đo áp suất vi sai. Khi xây dựng yêu cầu thiết bị, dải đo, điểm lấy áp và phương án hiển thị hoặc truyền dữ liệu nên được xác định ngay từ giai đoạn thiết kế để thuận lợi cho lắp đặt, vận hành và bảo trì sau này.

Câu hỏi thường gặp về đồng hồ đo áp suất vi sai trong phòng sạch

Những thiết bị phòng sạch nào thường sử dụng đồng hồ đo áp suất vi sai?

Các thiết bị thường gặp gồm AHU, HEPA Box, FFU, LAF, Dispensing Booth, Sampling Booth, Dynamic Pass Box, Air Shower, isolator, RABS và Dust Collector. Ngoài ra, đồng hồ còn được lắp giữa các phòng sạch và airlock.

Đồng hồ vi sai trên HEPA dùng để làm gì?

Thiết bị chủ yếu theo dõi pressure drop – tổn thất áp suất – qua HEPA filter và hỗ trợ nhận biết xu hướng tăng trở lực trong quá trình sử dụng.

Chênh áp HEPA cao có nghĩa HEPA bị hỏng không?

Không. Chênh áp cao thường cho thấy trở lực tăng. Muốn xác định HEPA bị rò hoặc mất tính toàn vẹn cần thực hiện phép kiểm tra phù hợp.

FFU có bắt buộc phải có đồng hồ vi sai không?

Không. Tùy URS, FFU có thể lắp đồng hồ, cảm biến điện tử hoặc chỉ bố trí cổng lấy áp để đo định kỳ.

Dynamic Pass Box có cần đồng hồ vi sai không?

Có thể cần nếu thiết bị có HEPA và yêu cầu theo dõi tình trạng lọc. Static Pass Box thông thường không cần đồng hồ chênh áp lọc vì không có hệ thống tuần hoàn HEPA.

Dispensing Booth cần bao nhiêu đồng hồ vi sai?

Số lượng phụ thuộc cấu hình lọc và URS. Một số thiết bị theo dõi riêng pre-filter, medium filter và HEPA filter, trong khi cấu hình khác có thể sử dụng cảm biến tích hợp và hiển thị trên HMI.

Đồng hồ vi sai cơ và transmitter khác nhau thế nào?

Đồng hồ cơ phù hợp để quan sát tại chỗ. Transmitter có thể truyền tín hiệu tới PLC, BMS hoặc EMS để tạo alarm, trend và lưu dữ liệu.

Đồng hồ đo áp suất vi sai có thay thế được HEPA integrity test không?

Không. Đồng hồ chỉ theo dõi chênh áp và trở lực. HEPA integrity test đánh giá khả năng rò lọc hoặc độ kín của hệ thống, đây là hai mục đích khác nhau.

Kết luận

Đồng hồ đo áp suất vi sai là một thiết bị đo đơn giản nhưng có mặt trong rất nhiều hệ thống phòng sạch. Trên AHU, FFU, HEPA Box, LAF, Dispensing Booth, Sampling Booth, Dynamic Pass Box, Air Shower và Dust Collector, đồng hồ chủ yếu theo dõi chênh áp qua lọc. Trên isolator, RABS, airlock và các phòng sạch, chênh áp còn được sử dụng để kiểm soát hướng dòng không khí giữa các không gian.

Giá trị của đồng hồ không nằm ở việc chỉ báo một con số tại một thời điểm mà nằm ở khả năng giúp người vận hành theo dõi xu hướng và phát hiện những thay đổi bất thường. Vì vậy, chênh áp nên được đánh giá cùng với lưu lượng, tốc độ gió, tình trạng quạt, HEPA filter và dữ liệu vận hành của hệ thống.

Lựa chọn đúng dải đo, đúng vị trí lấy áp và đúng phương án giám sát ngay từ giai đoạn thiết kế sẽ giúp đồng hồ đo áp suất vi sai trở thành một công cụ hiệu quả trong vận hành, bảo trì và quản lý hệ thống phòng sạch lâu dài.