超純水氮封閥系統應用案例

超純水氮封閥系統應用案例

防止儲罐等容器出現過壓或負壓的方法是在容器頂部設置開口;此種情況下，再向容器內注入產品時，任何的多余空氣或氣體可自由離開容器；相反當產品排出時，空氣可流入容器內。但是進入儲罐內的空氣可能會污染產品，尤其是當儲罐中存儲的是有機溶液與碳氫物時，爆炸性氣體（或空氣）會在產品上方形成；此外，還有可能發生不良氣體與蒸氣的釋放。
     避免以上情況的發生，需要將儲罐密封；然而，儲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出現過壓，也需要避免在排放產品時出現真空，因此氣封系統的安裝顯的尤為必要。氮封系統是基于壓力的氣封工藝，可確保儲罐頂部空間處于惰性氣體保護與微正壓控制之下。在電子工業中，集成電路特征尺寸不斷縮小，使得生產過程中超純水的水質要求也愈來愈高。電子工廠潔凈廠房設計中純水供應是重要內容之一，各種電子產品生產工藝對純水水質、水量要求均不相同。IC制造應關注超純水水質電子產品生產中純水系統應根據原水水質和產品生產工藝對水質的要求，結合系統規模、材料及設備供應等情況，通過技術經濟比較來選擇。




序號	品  名	型 號 及 規 格	單位	數量
1	氮封閥	氮封閥ZZYVP-II DN32 PN16 進口壓力 0.3-0.6 MPA, 出口壓力1 KPA 法蘭連接	臺	1
2	泄氮閥	泄氮閥ZXD-16   DN32    PN16 起跳壓力2KPA 法蘭連接	臺	1
3	呼吸閥	呼吸閥GFQ DN32 PN16 正壓：3 KPA 負壓：-298PA 法蘭連接	臺	1
4	過濾器	Y型過濾器GL41H   DN32 PN16 濾網100目     法蘭連接	臺	1

超純水氮封閥系統應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），近來由于半導體制程對設計規則之需求朝更精密更細小的趨勢發展，因而對純水水質的要求也越趨嚴格，在此嚴格水質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，細菌，有機物，微生物一并給予有限度的去除，使水達到純凈的程度，而用于電子工業之上。



超純水氮封閥系統應用案例18MΩ·cm超純水制備工藝
自來水進入原水箱，通過原水泵增壓，經砂濾器、炭濾器、阻垢劑加藥、保安過濾器，到達反滲透單元，經兩級反滲透過濾進入EDI單元，達到電阻率15MΩ·cm（25℃）進入純水水箱。純水供水設計為循環方式，經純水供水泵增壓，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，到達使用點。在純水系統的基礎上，后續增加一道混床或EDI裝置，來繼續凈化水質，進一步使水中雜質降低，水質更純。
　　當混床離子交換器在正常運行操作的時候，陰、陽離子交換樹脂和進水中的離子（包括硅離子等）進行置換，置換出來的氫根與氫氧根結合生成脫鹽水。
　　當陽、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下降，這時混床樹脂需要再生。



2．1超純水氮封閥系統應用案例預處理單元
采用石英砂過濾、活性炭過濾、保安過濾作為兩級反滲透的預處理。
2．2反滲透模塊單元
反滲透膜是以壓力差為驅動力的液相膜分離方法，可以看作是滲透的一種反向作用。在壓力推動下，溶液中的水分子透過膜，而其它分子、離子、細菌、病毒等被截留，從而實現脫鹽效果，達到純化目的。
整個反滲透系統由高壓泵、反滲透膜、壓力容器以及相應的儀器、儀表、閥門、機架、管道及管件等組成；此外還有獨立的化學清洗裝置。氮封系統由氮封閥、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。
當儲罐進液閥開啟，向罐內添加物料時，液面上升，氣相空間減小，罐內壓力升高，當罐內壓力高于泄氮閥壓力設定值時，泄氮閥打開,向外界釋放氮氣，當罐內壓力下降到泄氮閥壓力設定值時，泄氮閥自動關閉。
當儲罐出液閥開啟輸出物料時，罐內液面下降，氣相部分容積增大，罐內氣相壓力降低，此時氮封閥開啟，向儲罐注入氮氣，當罐內壓力上升至氮封閥壓力設定值時，氮封閥自動關閉。當氮封閥和泄氮閥失靈時，此時呼吸閥替代氮封閥和泄氮閥起保護作用。




緊急泄放裝置是當發生火災時向罐外呼出，避免儲罐因超壓而損壞。ZZYVP型指揮器操作自力式壓力調節閥是由指揮器、調節閥、執行機構和閥后接管四部分組成。（見圖一）


超純水氮封閥系統應用案例工作原理：

介質以所示箭頭方向進入閥體，一路經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，節流后的壓力流向閥后，并通過導壓管引入指揮器執行機構。當閥后壓力高于設定壓力時，其壓力作用在指揮器薄膜有效面上產生一個推力帶動指揮器閥芯關閉，切斷引入主閥執行機構膜室中的壓力，使主閥閥芯關閉，閥后壓力隨之降低。當閥后壓力低于設定值時，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行機構膜室產生推力，使主閥閥芯打開，閥后壓力隨之升高。如此往復，保持閥后壓力為設定值。



三、超純水氮封閥系統應用案例主要參數、性能指標與材料


1、主要參數及主要性能指標見表一                                        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Kv	0.32	5	8	11	20	30		48	75	120	190	300	480
壓力調節范圍KPa	0.1～0.5、0.4～5.0、4.0～12.0、
公稱壓力PN（MPa）	1.6
被調介質溫度（℃）	-5～+100
流量特性	快開
調節精度（%）	≤±5
執行機構有效面積（cm2）	100						200		280			400
信號接口	內螺紋M10×1											M16×1.5




2、壓力調節范圍見表二                                                   表二

壓力調節范圍（KPa）	指揮器膜室 有效面積（cm2）	執行機構膜室 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、超純水氮封閥系統應用案例主要零件材料見表三                                                   表三

零 件 名 稱	材         料
氣動活塞式執行機構，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	丁腈橡膠夾增強滌綸織物
彈簧	1Cr18Ni9Ti、60Si2Mn

  4、超純水氮封閥系統應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
				壓力調節范圍（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）標準法蘭連接形式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準制造，如：ANSI，JIS，DIN等標準。

    2）接管根據用戶需要配置

5、產品重量見表五                                           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、超純水氮封閥系統應用案例安裝、維護與調試



1、安裝（見圖三）

（1） 檢查整機零件是否缺損與松動，對使用有害人體健康的介質，必須進行強度、密封、泄漏與精度測試。

（2） 在安裝前，對管道進行清洗（否則由于焊渣等管道垃圾，損壞閥芯密封面，導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） 安裝場地應考慮到人員與設備的安全，即便于操作，又有利于拆裝與維修。

（4） 閥門應正立垂直安裝在水平管道上，導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的場合，要用支撐架，盡量避免水平安裝。

（5） 介質流動方向應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致膜片損壞，閥門不能工作。閥門應在環境溫度-25～+55℃場所使用。

（6） 為使自控系統失靈或檢修閥門時，仍能連續生產，應設置旁路閥（見圖三）。



1、 超純水氮封閥系統應用案例維護：


（1） 清洗閥門：對清洗一般介質，只要用水洗凈就可以。但對清洗有害健康的介質，首先要了解其性質，在選用相應的清洗辦法。

（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。拆裝閥座時應使用專用工具。

（3） 閥芯、閥座：二密封面有較小的銹斑與磨損，可用機械加工的方法進行修理，如損壞嚴重必須換新。但不管修理或更換后的硬密封面，都必須進行研磨。

（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，全部換新。膜片必須檢查是否有預示將來可能發生裂紋、老化與腐蝕等痕跡，根據檢驗結果，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，滑動部分要加潤滑油。組裝后應按產品出廠測試項目與方法調試，并在這期間，可更準確地調整填料壓緊力與閥芯關閉位置。

2、 超純水氮封閥系統應用案例調試

所需要壓力值是通過對指揮器頂部的調節螺母的操作而得到調整，打開頂部的防塵蓋，用扳手調整調節螺母。順時針方向旋轉使壓力增大，逆時針旋轉則壓力減小。安裝在壓力調節閥后的壓力表，可使工作人員借以觀察調整后的壓力給定值。



超純水氮封閥系統應用案例氮封系統壓力設定原則
相比傳統氮封系統裝置，金子產業利用自己的產品（恒壓呼吸閥），將呼吸閥和氣封裝置集成到一起的一體式產品，同時滿足氮封與呼吸的功能，體現出的優勢：
1）由于不需要二次配管及控制配管，配管的空間較寬廣。
2）只要有呼吸閥儲罐上有空即可設置。
3）由于不需要二次配管及控制配管工程，可節省配管成本。
4）在現有的儲罐上設置時，不需要增設二次配管及控制配管的連接口。
5）因使用潔凈管件，結構上很簡單，便于進行拆解、點檢。
      當儲罐出液閥開啟，用戶放料時，液面下降，氣相部分容積增大，罐內氮氣壓力降低，供氮閥開啟，向儲罐注入氮氣，罐內氮氣壓力上升，當罐內壓力上升至供氮閥壓力設定值時，供氮閥自動關閉。當儲罐進液閥開啟，向罐內添加物料時，液面上升，氣相部分容積減小，壓力升高，當高于泄氮閥壓力設定值時，泄氮閥打開，向外界釋放氮氣，罐內氮氣壓力下降，降至泄氮閥壓力設定值時，泄氮閥自動關閉。
      呼吸閥在供氮閥和泄氮閥正常工作時不起作用，當特殊情況下起保護作用；呼吸閥安裝在頂部，具有正向超壓或真空超壓保護功能，使罐內的液體進出沒有受到阻礙，當物料輸入罐內時有大量的氣體往外呼（稱正壓）。如罐內物料往外輸出時罐內必須從外空氣吸進罐內（稱負壓）。如停止工作時呼吸閥自動關閉不會把罐內液氣往外泄漏，使罐內的液體質量得到了有利的保障。