生物工程发酵工厂设计概论

生物工程工厂设计概论（考试题）
一、名字解释
柱网：柱子的纵向和横向定位轴线垂直相交，在平面上排列所构成的网格线，称为柱网
柱距：柱距是由横向定位轴线间的尺寸表示的
跨度：跨度是由纵向定位轴线间的尺寸表示的，跨度在18m和18m以下时，应采用3m的倍数，跨度在18m以上时，应采用6m的倍数。

设备布置图：设备布置图是用来表示设备与建筑物、设备与设备之间的相对位置，并能直接指导设备的安装的重要技术文件。

相对标高：相对标高是把室内首层地面高度为相对标高的零点，用于建筑物施工图的标高标注。

GMP：药品生产管理规范，是药品生产质量管理的基本准则，适用于药品制剂生产的全过程和原料药生产中影响成品质量的关键工序。

公称直径：管子的公称直径是指管子的名义直径，即不是管子内径，也不是它的外径，而是与管子的外径相近又小于外径的一个数值。

公称压力：通称压力，一般应大于或等于实际工作的最大压力。

清洁生产：是实现可持续发展战略的需要，它彻底改变了过去被动的、滞后的污染控制手段，从根本上扬弃了末端治理的弊端，强调在污染产生之前就予以削减，即在产品及其生产过程并在服务中减少污染物的产生和对环境的不利影响。

二、填空题
1、生物工程工厂生产车间一般由、、等部分组成。

2、厂房的框架结构是由和组成。

3、生物制药的车间布置设计必须达到对洁净厂房的要求。

4、空气洁净的含义，其一是指，其二是指。

5、生物工程工厂建筑物按厂房的层数分类，可分为，和厂房三类，主要由生产工艺特点和工艺设备布置要求所决定。

6、生物工程工厂厂房外形一般有、、、和型等数种。

7、生物工程工厂常用的管材有、、、。

8、管道布置设计的主要依据是带控制点的、、、等。

9、按锅炉燃用的燃料可分为：、和。

三、简答题
1、车间布置设计的任务
（1）确定车间火灾危险类别、爆炸和火灾危险性场所等级、GMP洁净度等级、卫生等级等
（2）确定车间的结型式及主要尺寸，并对生产区、辅助区、行政生活区位置进行布局；
（3）确定车间所有设备在车间建筑平面和空间的相对位置。

2、车间布置设计的内容
（1）厂房整体布置和轮廓设计
厂房边墙的轮廓、车间建筑的轮廓、跨度、柱距等；门窗楼梯的位置；吊装孔、预留孔、地坑等位置尺寸；标高
（2）设备的排列和布置
设备外形的几何轮廓；设备的定位尺寸；操作台位置及标高
（3）车间附属工程设计
配电室、汽配室、空气压缩室、化验室、储藏室等
生活用房配置，办公室，会议室等
（4）车间布置说明
3、车间布置设计的原则
符合生产工艺的要求；符合生产操作的要求；符合设备安装、检修的要求；符合厂房建筑的要求；符合建设投资的要求；符合安全、卫生和防腐蚀的要求；
符合生产发展的要求。

4、设备布置露天化或半露天化的优点
（1）可以节约大量建筑面积，从而节约大量基本建设投资；
（2）节约土建施工工程量，从而加快基本建设进度；
（3）将有毒物质的设备、具有火灾、爆炸危险的的设备露天化或半露天化，可节约厂房通风设备及动力，降低厂房防火、防爆等级，降低生产费用和厂房造价；
（4）对厂房的改建、扩建，增加灵活性。

5、管道设计与布置的步骤（任写不少于5项）
（1）选择管道材料；（2）选择介质的流速；（3）确定管径；（4）确定管壁厚度；（5）确定管道连接方式；（6）选阀门和管件；（7）选管道的热补偿器；（8）绝热形式、绝热层厚度及保温材料的选择；（9）管道布置；（10）计算管道的阻力损失；（11）选择管架及固定
方式；（12）确定管架跨度；（13）选定管道固定用具；（14）绘制管道图；（15）编制材料汇总表；（16）确定防腐措施。

6、生物工程工厂常用的阀门及其特点（任写不少于5种）
（1）旋塞旋塞具有结构简单，外形尺寸小，启闭迅速，操作方便，管道阻力损失小的特点。

（2）截止阀具有操作可靠，容易密封，容易调节流量和压力。

（3）闸阀阻力小，没有方向性，不易堵塞，适用于不沉淀物料管线安装用。

（4）隔膜阀结构简单，密封可靠，便于检修，流体阻力小，通用于输送酸性介质和带悬浮物质流体的管道，特别适用于发酵工业，但所采用的橡皮隔膜应耐高温。

（5）球阀结构简单，体积小，开关迅速，阻力小，常用于发酵罐的配管中。

（6）针形阀能精确的控制流体流量，在生物工程工厂中主要用于取样管道上。

（7）止回阀止回阀靠流体自身的力量开闭，不需要人工操作，其作用是阻止流体倒流。

（8）安全阀在锅炉、管道和各种压力容器中，为了控制压力不超过允许数值，需要安装安全阀。

（9）减压阀减压阀的作用是自动地将外来较高压力的介质降低到需要压力。

（10）疏水器排除加热设备或蒸汽管线中的蒸汽凝结水，同时能阻止蒸汽的泄露。

（11）蝶阀蝶阀又称翻板阀。

结构简单，外形尺寸小，是用一个可以在管内转动的圆盘（或椭圆盘）来控制管道启闭的。

蝶阀不易和管壁严密配合，密封性差，只适用于调节流量，不能用于切断管路。

7、车间管道布置设计的原则（任写不少于5项）
（1）管道布置首先应满足生产需要和工艺设备的要求，便于安装、检修和操作管理。

（2）尽可能使管线最短、阀门最少。

（3）车间内管道一般采用明线敷设，安装费用低，检修安装方便，操作人员容易掌握管道的排列和操作。

（4）车间内工艺管道布置普遍采用沿墙、楼板底或柱子的成排安装法，使管线成排成行平行直走，并协调各管道的标高和平面坐标位置，力争共架敷设，使其占空间小。

尽量减少拐弯，避免挡光和门窗的启闭，适当照顾美观。

（5）管架标高应不影响车辆和人行交通，管底或管架梁底距行车道路面高度要大于，人行道要大于，车间次要通道最小净空高度为2m，管廊下通道的净空要大于，有泵时要大于4m。

（6）分层布置时，大管径管道、热介质管道、气体管道、保温管道和无腐蚀性管道在上；小管径、液体、不保温、冷介质和有腐蚀性介质管道在下。

引支管时，气体管从上方引出，液体管从下方引出。

（7）管径大的、常温的、支管少的、不长检修的和无腐蚀性介质的管道靠墙；管径小的，热力管道、常检修的支管多的和有腐蚀性介质管道靠外。

（8）管道穿过楼板、墙壁时，应预先留孔，穿过楼板或墙壁的管道，其法兰和焊口菌不得位于楼板或墙壁之中。

（9）易堵塞管道在阀门前接上水管或压缩空气
（10）管道应避免经过电动机或配电板的上空，以及两者的邻近。

（11）输送腐蚀性介质管道的法兰不得位于通道上空；与其它介质管道并列时，应保持一定距离，且略低。

（12）阀门和就地仪表的安装高度应满足操作和检查的方便。

如阀门位置过高，可接长阀杆，使开关手轮或手柄位于适当操作的位置。

（13）室外架空管道的走向宜平行于厂区干道和建筑物。

（14）不锈钢管道不得与碳钢支架或管托架长期直接接触，以免形成腐蚀核心。

必须在管托上涂漆或衬以不锈钢板块予以隔离。

（15）一般的上下水管及废水管适用于埋地敷设，埋地管的安装深度应在冰冻线以下。

8、管道布置图的内容
（1）一组视图按正投影原理，画一组平、立面剖视图，表达整个车间的设备、建筑物简单轮廓以及管道、管件、阀门、控制点等的布置情况。

（2）尺寸和标注注出管道及有些管件、阀门控制点等的平面布置尺寸和标高，对建筑物轴线编号、设备位号、管段序号、控制点代号等进行标注。

（3）分区简图表明车间分区的简单情况。

（4）方位标表示管道安装方位基准。

（5）标题栏注写图名、图号、设计阶段等。

9、生物工程工厂电力负荷的分级
（1）一级负荷是指突然中断供电时，即造成人身死亡、重大设备损坏，或给国家经济带来重大损失者。

（2）二级负荷突然停电将产生大量废品，或停产造成经济上较大损失者
（3）三级负荷凡不属于一、二级负荷者。

四、画图题
（1）绘制一单层车间平面图，要求车间长60m，宽30m，跨度为15m，柱距为6m，并作出相应的尺寸标注及定位轴线标示；在车间内绘制直径为3m的发酵罐两个，罐与罐之间距离为2000mm，罐边与北墙线距离为6000mm，与西墙线距离为3000mm，并注明设备名称；南墙线中心处绘制1800mm的门，并注明；车间地面要求作出零点标高标示（绘图比例自选）
（2）一段长10m、DN50的物料管道，管道物料流向提取车间，距地面标高为5m，管道初端安装有一段法兰板连接的截止阀，末端连有一法兰连接的止回阀，物料由截止阀端流向止回阀端，坡度为i=。

请根据以上数据绘制出管道图，并做好相应的管道标注和尺寸标注。