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一、前言

Thermo Scientific 1500系列生物安全柜是赛默飞世尔科技为高等级生物实验室、制药生产及科研机构研发的高性能防护设备。其核心功能在于通过精确的空气流动控制与高效HEPA过滤系统实现人员、样品及环境的三重安全防护。

在这一系统中，**风速调节（Airflow Velocity Regulation）**是确保安全柜稳定运行与安全防护效果的关键环节。
风速过低会导致污染物外泄，危及人员与环境安全；而风速过高则会破坏层流均匀性，影响样品保护及实验准确性。因此，对Thermo Scientific 1500系列生物安全柜进行科学的风速调节，是实验室运行与维护中不可忽视的核心任务。

本文将系统介绍该系列安全柜的风速控制原理、参数设定、调节步骤、传感系统、常见问题及维护方法，帮助用户建立完善的风速管理体系。

二、风速控制的基本原理

Thermo Scientific 1500系列采用双气流控制结构：

• 下降气流（Downflow）：经顶部HEPA过滤器过滤后的洁净空气垂直向下流动，形成层流区域，保护样品不受外界污染；

• 吸入口气流（Inflow）：通过前窗下缘吸入的气流形成气幕，阻止实验区气溶胶外逸，保护操作者安全。

风速调节的目的在于保持两股气流之间的平衡，使气流屏障稳定、层流均匀、压差恒定，从而维持II级A2型安全柜的防护性能。

1. 气流比例关系

• 吸入口气流约占总风量的30%；

• 下降层流气流约占70%；

• 两者在工作区交汇形成稳定的防护屏障。

2. 压差控制

• 操作区与外界压差保持在 -10 ~ -15 Pa；

• 通过差压传感器实时监测，自动调节风机转速。

3. 自动补偿功能

1500系列配备ECM智能风机系统（Electronically Commutated Motor），能根据过滤器阻力变化自动调整风机转速，确保风速恒定。
当HEPA过滤器随使用时间逐渐堵塞，系统检测到下降风速偏低后，会自动提升风机转速以恢复设定值。

三、风速调节的重要性

1. 确保防护安全

稳定的吸入口气流可防止污染物外泄，是操作者安全的第一道屏障。

2. 维持层流洁净度

适宜的下降气流速度可防止空气紊乱，保证操作区洁净度达到ISO 5级标准。

3. 减少能耗与噪声

通过精确风速调节，可避免风机过度运转，降低能耗并保持运行噪声在65 dB(A)以下。

4. 延长设备寿命

合理的风速管理可减轻风机与过滤器负荷，从而延长其使用寿命。

四、风速参数与设计标准

Thermo Scientific 1500系列生物安全柜风速控制参数依据国际与行业标准制定：

这些数值确保空气流动稳定且安全，避免微粒扩散或层流破坏。

五、风速调节系统组成

Thermo Scientific 1500系列的风速调节系统由以下核心部分构成：

1. ECM直流变速风机

• 具备自动补偿功能；

• 转速与风量线性可控；

• 噪声低、能效高、响应速度快；

• 通过内部PID算法与风速传感器闭环控制。

2. 差压与风速传感器

• 安装在送风与回风管道中；

• 实时监测风速与静压；

• 将信号反馈给控制单元实现自动调节。

3. 微处理控制单元（MCU）

• 核心控制模块；

• 根据传感器信号调节风机PWM占空比；

• 显示实时风速、压差与报警信息。

4. 操作面板与显示系统

• 显示下降与吸入口风速值；

• 提供风速校准与调节入口；

• 包含报警提示与历史记录功能。

5. HEPA过滤系统

• 高效过滤颗粒并提供气流阻力反馈；

• 风速调节过程需考虑过滤器阻力变化。

六、风速调节的准备工作

在进行风速调节前，应确保设备处于稳定状态，并遵循以下步骤：

1. 环境准备：关闭门窗与空调，确保室内气流稳定；

2. 设备预热：开启风机运行10分钟以稳定气流；

3. 仪器准备：准备热式风速仪（精度±3%）、微压差计；

4. 前窗位置：保持操作高度（一般200 mm）；

5. 记录参数：记录当前下降风速、吸入口风速与压差。

七、风速调节方法

1. 手动调节模式

该模式用于维护人员在安装调试或校准过程中调整风机转速。

步骤如下：

1. 打开控制面板进入“Setting（设置）”模式；

2. 选择“Fan Speed（风机转速）”选项；

3. 使用上下按键调节转速百分比（通常50–100%范围）；

4. 监测显示的风速读数，达到目标值后确认保存；

5. 退出设置界面，观察风速是否稳定在0.45 m/s左右；

6. 检查压差值应同时维持在设定范围。

2. 自动调节模式

在日常运行中，1500系列默认使用自动控制模式：

• 控制系统实时监测风速、压差及滤阻变化；

• 若风速偏离设定值±10%，系统自动修正风机转速；

• 维持气流平衡，无需人工干预。

3. 校准与设定

风速调节完成后必须执行校准步骤：

1. 使用标准风速仪在9点测量下降气流；

2. 计算平均值并与设定值对比；

3. 若偏差超过±5%，重新微调风机转速；

4. 校准完成后，保存参数并在日志中记录。

八、风速测试方法

1. 下降气流测试

目的：验证层流速度与均匀性。

方法：

• 选取操作区上方3×3九点测量；

• 传感器距操作台面10 cm；

• 记录各点风速并求平均值；

• 最大与最小值偏差不得超过±20%。

2. 吸入口气流测试

目的：验证防护屏障完整性。

方法：

• 沿前窗下缘均匀布置5个测点；

• 测量并取平均值；

• 平均值应≥0.5 m/s。

3. 压差验证

目的：确认内部负压稳定。

方法：

• 使用微压差计连接操作区与外部环境；

• 压差应维持在 -10 ~ -15 Pa；

• 若偏离范围，检查风机与密封系统。

九、风速调节的常见问题与排查

十、风速与过滤器阻力关系

HEPA过滤器在使用过程中会因颗粒积累而导致阻力上升。阻力每增加10%，下降风速可能下降约0.02–0.03 m/s。

Thermo Scientific 1500系列通过风机自动补偿功能维持恒定风速。当检测到下降气流偏低时，系统会自动提升风机转速，以抵消阻力增加带来的影响。

建议用户：

• 每半年检测一次风速与压差；

• 当压差超过初始值50%时，应考虑更换HEPA过滤器。

十一、风速调节安全要求

1. 调节前必须切断紫外灯电源；

2. 调节操作应由经过培训的维护工程师执行；

3. 调节过程中严禁同时进行实验操作；

4. 若设备处于污染状态，应先进行彻底消毒；

5. 调节后需验证防护屏障有效性并记录结果。

十二、风速稳定性与数据记录

为保持长期稳定性，应建立风速监控与记录制度：

• 每日记录：观察面板风速显示是否正常；

• 每周检测：使用便携式风速仪抽测下降气流中心点；

• 每月报告：整理数据趋势，分析风速变化；

• 年度验证：由厂家或第三方检测机构执行完整风速测试并出具报告。

通过数据趋势分析可判断滤器老化程度与风机性能变化，从而制定维护计划。

十三、风速调节与气流平衡关系

1. 屏障气流

吸入口与下降气流必须同时调节，任何一方过高或过低都会破坏气流屏障。

2. 交叉干扰

若前窗开口高度改变或实验室外部气压波动，均可能影响气流平衡，需重新检测风速。

3. 自动同步

1500系列的控制系统具备同步调节功能，可根据压差实时调整双风机，确保气流稳定。

十四、调节实例与参考步骤

以下为Thermo Scientific 1500系列典型风速调节流程实例：

1. 准备阶段

• 清空操作区，关闭照明与紫外灯；

• 启动风机运行10分钟。

2. 测量阶段

• 使用风速仪记录初始下降气流平均值（例如0.39 m/s）；

• 记录吸入口风速（0.46 m/s）。

3. 调节阶段

• 进入面板设置模式；

• 将风机转速从80%提高至85%；

• 观察风速上升至0.45 m/s；

• 检查压差稳定在-12 Pa。

4. 验证阶段

• 九点测量风速均匀性偏差在±12%内；

• 五点吸入口风速平均值为0.54 m/s；

• 无报警提示。

5. 记录阶段

• 填写《风速调节记录表》：包括日期、人员、初始与最终值、调整幅度及备注。

十五、风速监控与报警系统

Thermo Scientific 1500系列配备智能监控与报警机制：

• 当下降气流或吸入口气流偏离设定值±20%时，系统触发黄色警告灯；

• 若偏差超过±30%，红色报警灯闪烁并伴随蜂鸣声；

• 报警持续15秒后，若数值恢复正常，系统自动解除；

• 用户可通过“Alarm Mute”键临时静音，但报警信息将被记录。

此系统可有效预防因风速异常引发的安全风险。

十六、风速调节与节能控制

1500系列生物安全柜具备智能节能模式：

• 当检测到无人操作30分钟后，风机自动降速至50%以节能；

• 前窗关闭时，系统进入待机状态，保持最小气流循环；

• 操作恢复时自动恢复至运行风速。

这种自适应控制不仅降低能耗，还减少风机磨损，延长设备寿命。

十七、维护与校准周期建议