超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例
防止儲(chǔ)罐等容器出現(xiàn)過壓或負(fù)壓的方法是在容器頂部設(shè)置開口;此種情況下,再向容器內(nèi)注入產(chǎn)品時(shí),任何的多余空氣或氣體可自由離開容器;相反當(dāng)產(chǎn)品排出時(shí),空氣可流入容器內(nèi)。但是進(jìn)入儲(chǔ)罐內(nèi)的空氣可能會(huì)污染產(chǎn)品,尤其是當(dāng)儲(chǔ)罐中存儲(chǔ)的是有機(jī)溶液與碳?xì)湮飼r(shí),爆炸性氣體(或空氣)會(huì)在產(chǎn)品上方形成;此外,還有可能發(fā)生不良?xì)怏w與蒸氣的釋放。
避免以上情況的發(fā)生,需要將儲(chǔ)罐密封;然而,儲(chǔ)罐中物料存放在常壓條件下,需要避免在對其灌裝或溫度升高時(shí)出現(xiàn)過壓,也需要避免在排放產(chǎn)品時(shí)出現(xiàn)真空,因此氣封系統(tǒng)的安裝顯的尤為必要。氮封系統(tǒng)是基于壓力的氣封工藝,可確保儲(chǔ)罐頂部空間處于惰性氣體保護(hù)與微正壓控制之下。在電子工業(yè)中,集成電路特征尺寸不斷縮小,使得生產(chǎn)過程中超純水的水質(zhì)要求也愈來愈高。電子工廠潔凈廠房設(shè)計(jì)中純水供應(yīng)是重要內(nèi)容之一,各種電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝對純水水質(zhì)、水量要求均不相同。IC制造應(yīng)關(guān)注超純水水質(zhì)電子產(chǎn)品生產(chǎn)中純水系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)和產(chǎn)品生產(chǎn)工藝對水質(zhì)的要求,結(jié)合系統(tǒng)規(guī)模、材料及設(shè)備供應(yīng)等情況,通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來選擇。
序號(hào) | 品 名 | 型 號(hào) 及 規(guī) 格 | 單位 | 數(shù)量 |
1 | 氮封閥 | 氮封閥ZZYVP-II DN32 PN16 進(jìn)口壓力 0.3-0.6 MPA, 出口壓力1 KPA 法蘭連接 | 臺(tái) | 1 |
2 | 泄氮閥 | 泄氮閥ZXD-16 DN32 PN16起跳壓力2KPA 法蘭連接 | 臺(tái) | 1 |
3 | 呼吸閥 | 呼吸閥GFQ DN32 PN16 正壓:3 KPA 負(fù)壓:-298PA法蘭連接 | 臺(tái) | 1 |
4 | 過濾器 | Y型過濾器GL41H DN32 PN16 濾網(wǎng)100目 法蘭連接 | 臺(tái) | 1 |
超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例超純水之定義
DI=Deionized,DI Water=Deionized Water,為去離子之意,亦即通稱之純水(PUREWATER),近來由于半導(dǎo)體制程對設(shè)計(jì)規(guī)則之需求朝更精密更細(xì)小的趨勢發(fā)展,因而對純水水質(zhì)的要求也越趨嚴(yán)格,在此嚴(yán)格水質(zhì)要求下所制造出來稱之超純水(Ultra-pure water)。
其狹義之意:為去離子之水,將水中之離子(如Na+、Ca2+、Mg2+、Al3+、C1-、F-、SO42-、NO3-、etc.)予以去除,降低其離子濃度,提高水之電阻值(Ω·cm)。
其廣義之意:為除了除去水中離子之外,亦將水中之SiO2,顆粒物,細(xì)菌,有機(jī)物,微生物一并給予有限度的去除,使水達(dá)到純凈的程度,而用于電子工業(yè)之上。
超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例18MΩ·cm超純水制備工藝
自來水進(jìn)入原水箱,通過原水泵增壓,經(jīng)砂濾器、炭濾器、阻垢劑加藥、保安過濾器,到達(dá)反滲透單元,經(jīng)兩級(jí)反滲透過濾進(jìn)入EDI單元,達(dá)到電阻率15MΩ·cm(25℃)進(jìn)入純水水箱。純水供水設(shè)計(jì)為循環(huán)方式,經(jīng)純水供水泵增壓,通過紫外線消毒器、拋光混床TulsimerMB106UP、0.22微米過濾器接入純水供水管,到達(dá)使用點(diǎn)。在純水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,后續(xù)增加一道混床或EDI裝置,來繼續(xù)凈化水質(zhì),進(jìn)一步使水中雜質(zhì)降低,水質(zhì)更純。
當(dāng)混床離子交換器在正常運(yùn)行操作的時(shí)候,陰、陽離子交換樹脂和進(jìn)水中的離子(包括硅離子等)進(jìn)行置換,置換出來的氫根與氫氧根結(jié)合生成脫鹽水。
當(dāng)陽、陰離子交換樹脂的交換能力耗盡后,便不能再將離子從水中置換出來,因而出水電阻率便會(huì)下降,這時(shí)混床樹脂需要再生。
2.1超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例預(yù)處理單元
采用石英砂過濾、活性炭過濾、保安過濾作為兩級(jí)反滲透的預(yù)處理。
2.2反滲透模塊單元
反滲透膜是以壓力差為驅(qū)動(dòng)力的液相膜分離方法,可以看作是滲透的一種反向作用。在壓力推動(dòng)下,溶液中的水分子透過膜,而其它分子、離子、細(xì)菌、病毒等被截留,從而實(shí)現(xiàn)脫鹽效果,達(dá)到純化目的。
整個(gè)反滲透系統(tǒng)由高壓泵、反滲透膜、壓力容器以及相應(yīng)的儀器、儀表、閥門、機(jī)架、管道及管件等組成;此外還有獨(dú)立的化學(xué)清洗裝置。氮封系統(tǒng)由氮封閥、呼吸閥(含阻火器)、泄氮閥、緊急泄放裝置(泄壓閥、泄壓人孔)組成。
當(dāng)儲(chǔ)罐進(jìn)液閥開啟,向罐內(nèi)添加物料時(shí),液面上升,氣相空間減小,罐內(nèi)壓力升高,當(dāng)罐內(nèi)壓力高于泄氮閥壓力設(shè)定值時(shí),泄氮閥打開,向外界釋放氮?dú)?,?dāng)罐內(nèi)壓力下降到泄氮閥壓力設(shè)定值時(shí),泄氮閥自動(dòng)關(guān)閉。
當(dāng)儲(chǔ)罐出液閥開啟輸出物料時(shí),罐內(nèi)液面下降,氣相部分容積增大,罐內(nèi)氣相壓力降低,此時(shí)氮封閥開啟,向儲(chǔ)罐注入氮?dú)?,?dāng)罐內(nèi)壓力上升至氮封閥壓力設(shè)定值時(shí),氮封閥自動(dòng)關(guān)閉。當(dāng)?shù)忾y和泄氮閥失靈時(shí),此時(shí)呼吸閥替代氮封閥和泄氮閥起保護(hù)作用。
緊急泄放裝置是當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)向罐外呼出,避免儲(chǔ)罐因超壓而損壞。ZZYVP型指揮器操作自力式壓力調(diào)節(jié)閥是由指揮器、調(diào)節(jié)閥、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥后接管四部分組成。(見圖一)
超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例工作原理:
介質(zhì)以所示箭頭方向進(jìn)入閥體,一路經(jīng)過濾減壓器減壓后的壓力被引入指揮器;另一路通過閥芯、閥座,節(jié)流后的壓力流向閥后,并通過導(dǎo)壓管引入指揮器執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)閥后壓力高于設(shè)定壓力時(shí),其壓力作用在指揮器薄膜有效面上產(chǎn)生一個(gè)推力帶動(dòng)指揮器閥芯關(guān)閉,切斷引入主閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜室中的壓力,使主閥閥芯關(guān)閉,閥后壓力隨之降低。當(dāng)閥后壓力低于設(shè)定值時(shí),由于指揮器主彈簧的反作用力打開指揮器閥芯,閥前壓力又被引入主閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜室產(chǎn)生推力,使主閥閥芯打開,閥后壓力隨之升高。如此往復(fù),保持閥后壓力為設(shè)定值。
三、超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例主要參數(shù)、性能指標(biāo)與材料
1、主要參數(shù)及主要性能指標(biāo)見表一 表一
公稱通徑DN(mm) | 20 | 25 | 40 | 50 | 80 | 100 | 150 | ||||||
閥座直徑(mm) | 6 | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 | |
額定流量系數(shù)Kv | 0.32 | 5 | 8 | 11 | 20 | 30 | 48 | 75 | 120 | 190 | 300 | 480 | |
壓力調(diào)節(jié)范圍KPa | 0.1~0.5、0.4~5.0、4.0~12.0、 | ||||||||||||
公稱壓力PN(MPa) | 1.6 | ||||||||||||
被調(diào)介質(zhì)溫度(℃) | -5~+100 | ||||||||||||
流量特性 | 快開 | ||||||||||||
調(diào)節(jié)精度(%) | ≤±5 | ||||||||||||
執(zhí)行機(jī)構(gòu)有效面積(cm2) | 100 | 200 | 280 | 400 | |||||||||
信號(hào)接口 | 內(nèi)螺紋M10×1 | M16×1.5 |
2、壓力調(diào)節(jié)范圍見表二 表二
壓力調(diào)節(jié)范圍(KPa) | 指揮器膜室 有效面積(cm2) | 執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜室 有效面積(cm2) | 使用閥門口徑(mm) |
0.1~0.5 | 1200 | 100 | 20~32 |
0.4~5.0 | 600 | ||
4.0~12.0 | 400 | ||
0.1~0.5 | 1200 | 200 | 40~50 |
0.4~5.0 | 600 | ||
4.0~12.0 | 400 | ||
0.1~0.5 | 1200 | 400 | 65~100 |
0.4~5.0 | 600 | ||
4.0~12.0 | 400 | ||
0.1~0.5 | 1200 | 600 | 125~150 |
0.4~5.0 | 600 | ||
4.0~12.0 | 400 |
3、超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例主要零件材料見表三 表三
零 件 名 稱 | 材 料 |
氣動(dòng)活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu),指揮器 | 組合件 |
閥體,閥蓋 | ZG230-450,ZG0Cr18Ni9Ti,ZG0Cr18Ni12Mo2Ti |
推桿,閥桿 | 2Cr13,1Cr18Ni9 |
閥座 | 1Cr18Ni9Ti |
閥芯(軟密封)/填料 | 聚四氟乙烯 |
波紋膜片 | 丁腈橡膠夾增強(qiáng)滌綸織物 |
彈簧 | 1Cr18Ni9Ti、60Si2Mn |
4、超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例外形尺寸見表四、圖二 表四 單位:mm
公稱 通徑 | L | B | H1 | H | ||
A=1200 cm2 | A=600 cm2 | A=400 cm2 | ||||
壓力調(diào)節(jié)范圍(KPa) | ||||||
0.1~0.5 | 0.4~5.0 | 0.5~7 | ||||
20 | 150 | 383 | 53 | 605 | 554 | 554 |
25 | 160 | 58 | 605 | 554 | 554 | |
32 | 180 | 512 | 70 | 615 | 564 | 564 |
40 | 200 | 75 | 640 | 589 | 589 | |
50 | 230 | 603 | 83 | 655 | 604 | 604 |
65 | 290 | 862 | 93 | 722 | 671 | 671 |
80 | 310 | 100 | 738 | 687 | 687 | |
100 | 350 | 1023 | 110 | 755 | 704 | 704 |
125 | 400 | 1380 | 125 | 918 | 867 | 867 |
150 | 480 | 143 | 1.25 | 974 | 974 |
注: 1)標(biāo)準(zhǔn)法蘭連接形式PN16為凸面,連接尺寸鑄鐵法蘭按GB4216.5-84,鑄鋼法蘭按GB9113-2000、JB/T-94,閥體法蘭及法蘭端面距也可按用戶標(biāo)準(zhǔn)制造,如:ANSI,JIS,DIN等標(biāo)準(zhǔn)。
2)接管根據(jù)用戶需要配置
5、產(chǎn)品重量見表五 表五 單位:Kg
公 稱 通 徑(mm) | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 |
A=400cm2 | 18 | 18 | 25 | 27 | 40 | 55 | 80 | 108 | 130 | 150 |
A=600 cm2 | 20 | 20 | 27 | 30 | 45 | 60 | 86 | 115 | 140 | 160 |
A=1200 cm2 | 22 | 22 | 30 | 34 | 50 | 66 | 92 | 120 | 150 | 170 |
四、超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例安裝、維護(hù)與調(diào)試
1、安裝(見圖三)
(1) 檢查整機(jī)零件是否缺損與松動(dòng),對使用有害人體健康的介質(zhì),必須進(jìn)行強(qiáng)度、密封、泄漏與精度測試。
(2) 在安裝前,對管道進(jìn)行清洗(否則由于焊渣等管道垃圾,損壞閥芯密封面,導(dǎo)致閥門不能正常工作),閥門入口處要有足夠的直管段,并配有過濾器。閥體與管道的法蘭連接,要注意同軸度。
(3) 安裝場地應(yīng)考慮到人員與設(shè)備的安全,即便于操作,又有利于拆裝與維修。
(4) 閥門應(yīng)正立垂直安裝在水平管道上,導(dǎo)壓管必須安裝在距離閥出口至少六倍于公稱通徑的閥后管道上。閥自重較大與有振動(dòng)的場合,要用支撐架,盡量避免水平安裝。
(5) 介質(zhì)流動(dòng)方向應(yīng)與閥體上的箭頭指向一致。因微壓閥屬于精密儀表,其中指揮器膜片直接承受介質(zhì)壓力,若閥門反裝或管道有反沖壓力,則指揮器膜片由于受壓過高導(dǎo)致膜片損壞,閥門不能工作。閥門應(yīng)在環(huán)境溫度-25~+55℃場所使用。
(6) 為使自控系統(tǒng)失靈或檢修閥門時(shí),仍能連續(xù)生產(chǎn),應(yīng)設(shè)置旁路閥(見圖三)。
1、 超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例維護(hù):
(1) 清洗閥門:對清洗一般介質(zhì),只要用水洗凈就可以。但對清洗有害健康的介質(zhì),首先要了解其性質(zhì),在選用相應(yīng)的清洗辦法。
(2) 閥門的拆卸:將外露表面生銹的零件先除銹,但在除銹前,要保護(hù)好閥座、閥芯、閥桿與推桿等精密零件的加工表面。拆裝閥座時(shí)應(yīng)使用專用工具。
(3) 閥芯、閥座:二密封面有較小的銹斑與磨損,可用機(jī)械加工的方法進(jìn)行修理,如損壞嚴(yán)重必須換新。但不管修理或更換后的硬密封面,都必須進(jìn)行研磨。
(4) 閥桿:表面損壞,必須換新。
(5) 壓縮彈簧:如有裂紋等影響強(qiáng)度的缺陷,必須換新。
(6) 易損零件:填料、密封墊片與O型圈,每次檢修時(shí),全部換新。膜片必須檢查是否有預(yù)示將來可能發(fā)生裂紋、老化與腐蝕等痕跡,根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果,決定是否更換,但膜片使用期一般最多2~3年。
(7) 閥門組裝要注意對中,螺栓要在對角線上擰緊,滑動(dòng)部分要加潤滑油。組裝后應(yīng)按產(chǎn)品出廠測試項(xiàng)目與方法調(diào)試,并在這期間,可更準(zhǔn)確地調(diào)整填料壓緊力與閥芯關(guān)閉位置。
2、 超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例調(diào)試
所需要壓力值是通過對指揮器頂部的調(diào)節(jié)螺母的操作而得到調(diào)整,打開頂部的防塵蓋,用扳手調(diào)整調(diào)節(jié)螺母。順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)使壓力增大,逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)則壓力減小。安裝在壓力調(diào)節(jié)閥后的壓力表,可使工作人員借以觀察調(diào)整后的壓力給定值。
超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例氮封系統(tǒng)壓力設(shè)定原則
相比傳統(tǒng)氮封系統(tǒng)裝置,金子產(chǎn)業(yè)利用自己的產(chǎn)品(恒壓呼吸閥),將呼吸閥和氣封裝置集成到一起的一體式產(chǎn)品,同時(shí)滿足氮封與呼吸的功能,體現(xiàn)出的優(yōu)勢:
1)由于不需要二次配管及控制配管,配管的空間較寬廣。
2)只要有呼吸閥儲(chǔ)罐上有空即可設(shè)置。
3)由于不需要二次配管及控制配管工程,可節(jié)省配管成本。
4)在現(xiàn)有的儲(chǔ)罐上設(shè)置時(shí),不需要增設(shè)二次配管及控制配管的連接口。
5)因使用潔凈管件,結(jié)構(gòu)上很簡單,便于進(jìn)行拆解、點(diǎn)檢。
當(dāng)儲(chǔ)罐出液閥開啟,用戶放料時(shí),液面下降,氣相部分容積增大,罐內(nèi)氮?dú)鈮毫档停┑y開啟,向儲(chǔ)罐注入氮?dú)猓迌?nèi)氮?dú)鈮毫ι仙?,?dāng)罐內(nèi)壓力上升至供氮閥壓力設(shè)定值時(shí),供氮閥自動(dòng)關(guān)閉。當(dāng)儲(chǔ)罐進(jìn)液閥開啟,向罐內(nèi)添加物料時(shí),液面上升,氣相部分容積減小,壓力升高,當(dāng)高于泄氮閥壓力設(shè)定值時(shí),泄氮閥打開,向外界釋放氮?dú)?,罐?nèi)氮?dú)鈮毫ο陆?,降至泄氮閥壓力設(shè)定值時(shí),泄氮閥自動(dòng)關(guān)閉。
呼吸閥在供氮閥和泄氮閥正常工作時(shí)不起作用,當(dāng)特殊情況下起保護(hù)作用;呼吸閥安裝在頂部,具有正向超壓或真空超壓保護(hù)功能,使罐內(nèi)的液體進(jìn)出沒有受到阻礙,當(dāng)物料輸入罐內(nèi)時(shí)有大量的氣體往外呼(稱正壓)。如罐內(nèi)物料往外輸出時(shí)罐內(nèi)必須從外空氣吸進(jìn)罐內(nèi)(稱負(fù)壓)。如停止工作時(shí)呼吸閥自動(dòng)關(guān)閉不會(huì)把罐內(nèi)液氣往外泄漏,使罐內(nèi)的液體質(zhì)量得到了有利的保障。