超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例

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(guò)壓或負(fù)壓的方法是在容器頂部設(shè)置開(kāi)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(kāi)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(duì)其灌裝或溫度升高時(shí)出現(xiàn)過(guò)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(guò)程中超純水的水質(zhì)要求也愈來(lái)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(duì)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(duì)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(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來(lái)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(guò)濾器	Y型過(guò)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(chēng)之純水（PUREWATER），近來(lái)由于半導(dǎo)體制程對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)則之需求朝更精密更細(xì)小的趨勢(shì)發(fā)展，因而對(duì)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(lái)稱(chēng)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(lái)水進(jìn)入原水箱，通過(guò)原水泵增壓，經(jīng)砂濾器、炭濾器、阻垢劑加藥、保安過(guò)濾器，到達(dá)反滲透單元，經(jīng)兩級(jí)反滲透過(guò)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(guò)紫外線消毒器、拋光混床TulsimerMB106UP、0.22微米過(guò)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(lái)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(yáng)離子交換樹(shù)脂和進(jìn)水中的離子（包括硅離子等）進(jìn)行置換，置換出來(lái)的氫根與氫氧根結(jié)合生成脫鹽水。
　　當(dāng)陽(yáng)、陰離子交換樹(shù)脂的交換能力耗盡后，便不能再將離子從水中置換出來(lái)，因而出水電阻率便會(huì)下降，這時(shí)混床樹(shù)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(guò)濾、活性炭過(guò)濾、保安過(guò)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(guò)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(mén)、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(kāi)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(kāi),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(kāi)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(kāi)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(jiàn)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(guò)濾減壓器減壓后的壓力被引入指揮器；另一路通過(guò)閥芯、閥座，節(jié)流后的壓力流向閥后，并通過(guò)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(kāi)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(kāi)，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(jiàn)表一                                        表一

公稱(chēng)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(chēng)壓力PN（MPa）	1.6
被調(diào)介質(zhì)溫度（℃）	-5～+100
流量特性	快開(kāi)
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(jiàn)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(mén)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(jiàn)表三                                                   表三

零 件 名 稱(chēng)	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(jiàn)表四、圖二                                    表四   單位：mm



公稱(chēng) 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(jiàn)表五                                           表五   單位：Kg

公 稱(chēng) 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(jiàn)圖三）

（1） 檢查整機(jī)零件是否缺損與松動(dòng)，對(duì)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(cè)試。

（2） 在安裝前，對(duì)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(mén)不能正常工作），閥門(mén)入口處要有足夠的直管段，并配有過(guò)濾器。閥體與管道的法蘭連接，要注意同軸度。

（3） 安裝場(chǎng)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(mén)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(chēng)通徑的閥后管道上。閥自重較大與有振動(dòng)的場(chǎng)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(mén)反裝或管道有反沖壓力，則指揮器膜片由于受壓過(guò)高導(dǎo)致膜片損壞，閥門(mén)不能工作。閥門(mén)應(yīng)在環(huán)境溫度-25～+55℃場(chǎng)所使用。

（6） 為使自控系統(tǒng)失靈或檢修閥門(mén)時(shí)，仍能連續(xù)生產(chǎn)，應(yīng)設(shè)置旁路閥（見(jiàn)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(mén)：對(duì)清洗一般介質(zhì)，只要用水洗凈就可以。但對(duì)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(mén)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(zhuān)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(lái)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(mén)組裝要注意對(duì)中，螺栓要在對(duì)角線上擰緊，滑動(dòng)部分要加潤(rùn)滑油。組裝后應(yīng)按產(chǎn)品出廠測(cè)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(guò)對(duì)指揮器頂部的調(diào)節(jié)螺母的操作而得到調(diào)整，打開(kāi)頂部的防塵蓋，用扳手調(diào)整調(diào)節(jié)螺母。順時(shí)針?lè)较蛐D(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(shì)：
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(jiǎn)單，便于進(jìn)行拆解、點(diǎn)檢。
      當(dāng)儲(chǔ)罐出液閥開(kāi)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?，供氮閥開(kāi)啟，向儲(chǔ)罐注入氮?dú)?，罐?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(kāi)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(kāi)，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(méi)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(chēng)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(chēng)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。