Kernanalyse van een schone kamer

Invoering

Clean Room is de basis van vervuilingscontrole. Zonder een schone kamer kunnen vervuilingsgevoelige onderdelen niet in massa worden geproduceerd. In Fed-STD-2 wordt Clean Room gedefinieerd als een kamer met luchtfiltratie, distributie, optimalisatie, bouwmaterialen en apparatuur, waarbij specifieke reguliere werkprocedures worden gebruikt om de concentratie van deeltjes in de lucht te regelen om het juiste deeltjesreinigheidsniveau te bereiken.

Om een ​​goed netheidseffect in een schone kamer te bereiken, is het niet alleen noodzakelijk om zich te concentreren op het nemen van redelijke zuiveringsmaatregelen voor airconditioning, maar ook om proces, constructie en andere specialiteiten te vereisen om overeenkomstige maatregelen te nemen: niet alleen redelijk ontwerp, maar ook zorgvuldige constructie en installatie in overeenstemming met de specificaties, evenals correct gebruik van schone kamer en wetenschappelijk onderhoud en beheer. Om een ​​goed effect in een schone kamer te bereiken, zijn veel binnenlandse en buitenlandse literatuur vanuit verschillende perspectieven uiteengezet. Het is zelfs moeilijk om ideale coördinatie te bereiken tussen verschillende specialiteiten, en het is moeilijk voor ontwerpers om de kwaliteit van constructie en installatie te begrijpen, evenals het gebruik en het beheer, vooral de laatste. Wat de zuiveringsmaatregelen voor schone kamer betreft, besteden veel ontwerpers, of zelfs bouwpartijen, vaak niet genoeg aandacht aan hun noodzakelijke omstandigheden, wat resulteert in een onbevredigend netheidseffect. Dit artikel bespreekt slechts kort de vier noodzakelijke voorwaarden voor het voldoen aan de reinheidsvereisten in zuiveringsmaatregelen van schone kamer.

1. Air Supply Reinheid

Om ervoor te zorgen dat de luchttoevoer netheid aan de vereisten voldoet, is de sleutel de prestaties en installatie van het uiteindelijke filter van het zuiveringssysteem.

Filterselectie

Het uiteindelijke filter van het zuiveringssysteem neemt in het algemeen een HEPA-filter of een sub-HEPA-filter aan. Volgens de normen van mijn land is de efficiëntie van HEPA -filters verdeeld in vier graden: Klasse A is ≥99,9%, Klasse B is ≥99,9%, Klasse C is ≥99,999%, Klasse D is (voor deeltjes ≥0,1 μm) ≥99,999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999 % (ook bekend als ultra-hepa-filters); Sub-HEPA-filters zijn (voor deeltjes ≥0,5 μm) 95 ~ 99,9%. Hoe hoger de efficiëntie, hoe duurder het filter. Daarom moeten we bij het kiezen van een filter niet alleen voldoen aan de reinheidseisen van de luchttoevoer, maar ook rekening houden met economische rationaliteit.

Vanuit het perspectief van de reinigheidseisen, is het principe om laag prestatiefilters te gebruiken voor cleanrooms met een laag niveau en krachtige filters voor schone kamers op hoog niveau. Over het algemeen: hoge en medium-efficiëntiefilters kunnen voor het niveau van 1 miljoen worden gebruikt; Sub-HEPA of Klasse A HEPA-filters kunnen worden gebruikt voor niveaus onder Klasse 10.000; Klasse B -filters kunnen worden gebruikt voor klasse 10.000 tot 100; en klasse C -filters kunnen worden gebruikt voor niveaus 100 tot 1. Het lijkt erop dat er twee soorten filters zijn om uit te kiezen voor elk netheidsniveau. Of het nu gaat om het kiezen van krachtige of lage prestatiefilters, hangt af van de specifieke situatie: wanneer de milieuvervuiling ernstig is, of de binnenuitlaatverhouding groot is, of de schone kamer is bijzonder belangrijk en vereist een grotere veiligheidsfactor, in deze of één Van deze gevallen moet een eersteklas filter worden geselecteerd; Anders kan een filter met een lager prestaties worden geselecteerd. Voor schone kamers die controle van 0,1 uM -deeltjes vereisen, moeten klasse D -filters worden geselecteerd, ongeacht de gecontroleerde deeltjesconcentratie. Het bovenstaande komt alleen vanuit het perspectief van het filter. Om een ​​goed filter te kiezen, moet u zelfs de kenmerken van de schone kamer, het filter en het zuiveringssysteem volledig overwegen.

Filterinstallatie

Om de netheid van de luchttoevoer te waarborgen, is het niet voldoende om alleen gekwalificeerde filters te hebben, maar ook om te zorgen: Het filter is niet beschadigd tijdens transport en installatie; B. De installatie is strak. Om het eerste punt te bereiken, moet het constructie- en installatiepersoneel goed zijn opgeleid, met zowel kennis van het installeren van zuiveringssystemen en bekwame installatievaardigheden. Anders is het moeilijk om ervoor te zorgen dat het filter niet is beschadigd. Er zijn in dit opzicht diepgaande lessen. Ten tweede hangt het probleem van de installatie -strakheid voornamelijk af van de kwaliteit van de installatiestructuur. De ontwerphandleiding beveelt in het algemeen aan: voor een enkel filter wordt een open-type installatie gebruikt, zodat zelfs als er lekkage optreedt, deze niet in de kamer lekt; Met behulp van een afgewerkte HEPA -luchtuitgang is de strakheid ook gemakkelijker te garanderen. Voor de lucht van meerdere filters worden de geelafdichting en negatieve drukafdichting de afgelopen jaren vaak gebruikt.

Gelafdichting moet ervoor zorgen dat de vloeibare tankverbinding strak is en het totale frame zich op hetzelfde horizontale vlak bevindt. Negatieve drukafdichting is om de buitenste periferie van het gewricht tussen het filter en de statische drukbak en het frame in een negatieve druktoestand te maken. Net als de open-type installatie, zelfs als er lekkage is, lekt deze niet de kamer in. Zolang het installatiekader plat is en het filteruitezicht in uniform contact is met het installatiekader, moet het eenvoudig zijn om het filter in elk installatietype te laten voldoen aan de installatie -strakheidseisen.

2. Luchtstroomorganisatie

De luchtstroomorganisatie van een schone kamer is anders dan die van een algemene kamer met airconditioning. Het vereist dat de schoonste lucht eerst aan de werkruimte wordt geleverd. De functie ervan is om de vervuiling te beperken en te verminderen tot de verwerkte objecten. Daartoe moeten de volgende principes worden overwogen bij het ontwerpen van de luchtstroomorganisatie: minimaliseer wervelstromen om te voorkomen dat vervuiling van buiten het werkgebied naar het werkgebied wordt gebracht; Probeer te voorkomen dat secundair stof vliegt om de kans op stof te verminderen die het werkstuk vervuilt; De luchtstroom in het werkgebied moet zo uniform mogelijk zijn en de windsnelheid moet voldoen aan het proces- en hygiënevereisten. Wanneer de luchtstroom naar de terugslag van de retourlucht stroomt, moet het stof in de lucht effectief worden weggenomen. Kies verschillende luchtafleverings- en retourmodi volgens verschillende reinheidseisen.

Verschillende luchtstroomorganisaties hebben hun eigen kenmerken en scopes:

(1). Verticale unidirectionele stroom

Naast de gemeenschappelijke voordelen van het verkrijgen van een uniforme neerwaartse luchtstroom, het vergemakkelijken van de rangschikking van procesapparatuur, sterk zelf-zuiveringsvermogen en het vereenvoudigen van gemeenschappelijke faciliteiten zoals persoonlijke zuiveringsfaciliteiten, hebben de vier luchttoevoermethoden ook hun eigen voordelen en nadelen: volledig nadelen: volledig nadelen: Overdekte HEPA -filters hebben de voordelen van lage weerstand en een lange filtervervangingscyclus, maar de plafondstructuur is complex en de kosten zijn hoog; De voor- en nadelen van zijkant-bedekte HEPA-filtertoplevering en de toppositie van de volledige gaten zijn tegengesteld aan die van volledig bedekte HEPA-filtertoplevering. Onder hen is de topafgifte van de volledige gaten gemakkelijk om stof op het binnenoppervlak van de openingplaat te verzamelen wanneer het systeem niet-continu loopt, en slecht onderhoud heeft enige invloed op de netheid; Dichte diffuser toplevering vereist een menglaag, dus het is alleen geschikt voor hoge schone kamers boven 4m, en de kenmerken zijn vergelijkbaar met de toppositie van de volledige gaten; De retourluchtmethode voor de plaat met roosters aan beide zijden en de retourluchtuitlaten gelijkmatig gerangschikt aan de onderkant van de tegenoverliggende muren is alleen geschikt voor schone kamers met een netto afstand van minder dan 6 m aan beide zijden; De retourluchtuitlaten die aan de onderkant van de wand van een enkele zijde zijn gerangschikt, zijn alleen geschikt voor schone kamers met een kleine afstand tussen de wanden (zoals ≤ <2 ~ 3m).

(2). Horizontale unidirectionele stroom

Alleen het eerste werkgebied kan het netheidsniveau van 100 bereiken. Wanneer de lucht naar de andere kant stroomt, neemt de stofconcentratie geleidelijk toe. Daarom is het alleen geschikt voor schone kamers met verschillende reinheidseisen voor hetzelfde proces in dezelfde kamer. De lokale verdeling van HEPA -filters op de luchttoevoerwand kan het gebruik van HEPA -filters verminderen en initiële investeringen besparen, maar er zijn wervels in lokale gebieden.

(3). Turbulente luchtstroom

De kenmerken van de topafgifte van openingplaten en topafgifte van dichte diffusers zijn dezelfde als die hierboven: de voordelen van zijafgifte zijn gemakkelijk om pijpleidingen te regelen, geen technische tussenlagen is vereist, lage kosten en bevorderlijk voor de renovatie van oude fabrieken . De nadelen zijn dat de windsnelheid in het werkgebied groot is en de stofconcentratie aan de wind in de wind in is hoger dan die aan de tegenwindzijde; De toplevering van HEPA -filteruitzendingen heeft de voordelen van eenvoudig systeem, geen pijpleidingen achter het HEPA -filter en schone luchtstroom die direct in het werkgebied wordt geleverd, maar de schone luchtstroom diffundeert langzaam en de luchtstroom in het werkgebied is uniformer; Wanneer echter meerdere luchtuitgangen gelijkmatig zijn gerangschikt of HEPA -filterluchtuitlaten met diffusers worden gebruikt, kan de luchtstroom in het werkgebied ook uniformer worden gemaakt; Maar wanneer het systeem niet continu draait, is de diffuser vatbaar voor stofophoping.

De bovenstaande discussie bevindt zich allemaal in een ideale staat en wordt aanbevolen door relevante nationale specificaties, normen of ontwerphandleidingen. In werkelijke projecten is de luchtstroomorganisatie niet goed ontworpen vanwege objectieve omstandigheden of subjectieve redenen van de ontwerper. Veel voorkomende onder meer: ​​Verticale unidirectionele stroom neemt retourlucht aan uit het onderste deel van de aangrenzende twee muren, lokale klasse 100 neemt bovenste levering en bovenste terugkeer aan (dat wil zeggen, er wordt geen hangend gordijn toegevoegd onder de lokale luchtuitgang), en turbulente schone kamers adopteren HEPA Filter Air Outlet Top levering en bovenste terugkeer of een enkele lagere rendement (grotere afstand tussen muren), enz. vereisten. Vanwege de huidige specificaties voor lege of statische acceptatie, bereiken sommige van deze schone kamers nauwelijks het ontworpen netheidsniveau in lege of statische omstandigheden, maar het anti-vervolging interferentie is zeer laag, en zodra de schone kamer de werktoestand binnenkomt, voldoet niet aan de vereisten.

De juiste luchtstroomorganisatie moet worden ingesteld met gordijnen die tot de hoogte van het werkgebied in het lokale gebied hangen, en de klasse 100.000 mag geen hogere levering en bovenste terugkeer aannemen. Bovendien produceren de meeste fabrieken momenteel zeer efficiënte luchtuitlaten met diffusers, en hun diffusers zijn alleen decoratieve openingplaten en spelen ze niet de rol van diffuserende luchtstroom. Ontwerpers en gebruikers moeten hier speciale aandacht aan besteden.

3. Volume van de luchttoevoer of luchtsnelheid

Voldoende ventilatievolume is het verdunnen en verwijderen van binnen vervuilde lucht. Volgens verschillende reinheidseisen, wanneer de netto hoogte van de schone kamer hoog is, moet de ventilatiefrequentie op de juiste manier worden verhoogd. Onder hen wordt het ventilatievolume van de schone kamer op 1 miljoen niveau beschouwd volgens het zeer efficiënte zuiveringssysteem, en de rest wordt beschouwd volgens het zeer efficiënte zuiveringssysteem; Wanneer de HEPA-filters van de Klasse 100.000 Clean Room geconcentreerd zijn in de machinekamer of de sub-hepa-filters worden gebruikt aan het einde van het systeem, kan de ventilatiefrequentie op de juiste manier worden verhoogd met 10-20%.

Voor het bovengenoemde ventilatievolume aanbevolen waarden, is de auteur van mening dat: de windsnelheid door het kamergedeelte van de unidirectionele stroming Clean Room laag is en de turbulente schone kamer heeft een aanbevolen waarde met een voldoende veiligheidsfactor. Verticale unidirectionele stroom ≥ 0,25 m/s, horizontale unidirectionele stroom ≥ 0,35 m/s. Hoewel aan de reinheidseisen kan worden voldaan wanneer ze worden getest in lege of statische omstandigheden, is het anti-vervuilingsvermogen slecht. Zodra de kamer de werkstaat binnengaat, voldoet de netheid mogelijk niet aan de vereisten. Dit type voorbeeld is geen geïsoleerd geval. Tegelijkertijd zijn er geen fans geschikt voor zuiveringssystemen in de ventilatorreeks van mijn land. Over het algemeen maken ontwerpers vaak geen nauwkeurige berekeningen van de luchtweerstand van het systeem, of merken ze niet op of de geselecteerde ventilator een gunstiger werkpunt heeft op de karakteristieke curve, wat resulteert in het luchtvolume of de windsnelheid die niet binnenkort de ontwerpwaarde bereiken Nadat het systeem in gebruik is gemaakt. De Amerikaanse federale standaard (FS209A ~ b) bepaalde dat de luchtstroomsnelheid van een unidirectionele schone kamer door de schone kamerdoorsnede meestal wordt gehandhaafd op 90 ft/min (0,45 m/s), en de niet-uniformiteit van de snelheid binnen ± 20% is onder de staat van geen interferentie in de hele kamer. Elke significante afname van de luchtstroomsnelheid zal de mogelijkheid van zelfreinigingstijd en vervuiling tussen werkposities vergroten (na de afkondiging van FS209C in oktober 1987 werden geen voorschriften gemaakt voor alle parameterindicatoren dan de stofconcentratie).

Om deze reden is de auteur van mening dat het gepast is om de huidige binnenlandse ontwerpwaarde van de unidirectionele stroomsnelheid op de juiste manier te verhogen. Onze eenheid heeft dit in werkelijke projecten gedaan en het effect is relatief goed. Turbulente schone kamer heeft een aanbevolen waarde met een relatief voldoende veiligheidsfactor, maar veel ontwerpers zijn nog steeds niet verzekerd. Bij het maken van specifieke ontwerpen, verhogen ze het ventilatievolume van klasse 100.000 schone kamer tot 20-25 keer/u, klasse 10.000 schone kamer tot 30-40 keer/u en klasse 1000 schone kamer tot 60-70 keer/u. Dit verhoogt niet alleen de apparatuurcapaciteit en initiële investeringen, maar verhoogt ook toekomstige onderhouds- en managementkosten. Het is zelfs niet nodig om dit te doen. Bij het samenstellen van de technische maatregelen van mijn land werd meer dan klasse 100 schone kamer in China onderzocht en gemeten. Veel schone kamers werden getest onder dynamische omstandigheden. De resultaten toonden aan dat ventilatievolumes van klasse 100.000 schone kamers ≥10 keer/u, klasse 10.000 schone kamers ≥20 keer/u, en klasse 1000 schone kamers ≥50 keer/u kunnen voldoen aan de vereisten. De Amerikaanse federale standaard (FS2O9A ~ b) bepaalt: niet-unidirectionele schone kamers (Klasse 100.000, Klasse 10.000), kamerhoogte 8 ~ 12ft (2.44 ~ 3,66 m), beschouw de hele kamer meestal ten minste eenmaal om de 3 minuten geven (dwz 20 keer/h). Daarom heeft de ontwerpspecificatie rekening gehouden met een grote overtollige coëfficiënt en kan de ontwerper veilig kiezen volgens de aanbevolen waarde van het ventilatievolume.

4. Statisch drukverschil

Het handhaven van een bepaalde positieve druk in een schone kamer is een van de essentiële omstandigheden om ervoor te zorgen dat de schone kamer niet of minder vervuild is om het ontworpen netheidsniveau te behouden. Zelfs voor negatieve drukkamers, moet het aangrenzende kamers of suites hebben met een netheidsniveau dat niet lager is dan het niveau om een ​​bepaalde positieve druk te behouden, zodat de netheid van de negatieve drukruimte kan worden gehandhaafd.

De positieve drukwaarde van de schone kamer verwijst naar de waarde wanneer de indoor statische druk groter is dan de statische druk buiten wanneer alle deuren en ramen worden gesloten. Het wordt bereikt door de methode dat het volume van de luchttoevoer van het zuiveringssysteem groter is dan het volume van de retourlucht en het uitlaatluchtvolume. Om de positieve drukwaarde van de schone kamer te garanderen, worden de leverancier-, retour- en uitlaatventilatoren bij voorkeur verbonden. Wanneer het systeem wordt ingeschakeld, wordt de voedingsventilator eerst gestart en worden de retour- en uitlaatfans gestart; Wanneer het systeem wordt uitgeschakeld, wordt de uitlaatventilator eerst uitgeschakeld en worden de terugkeer- en leveringstans uitgeschakeld om te voorkomen dat de schone kamer wordt vervuild wanneer het systeem wordt ingeschakeld en uitgeschakeld.

Het luchtvolume dat nodig is om de positieve druk van de schone kamer te behouden, wordt voornamelijk bepaald door de luchtdichtheid van de onderhoudsstructuur. In de begindagen van de bouw van de schone kamer in mijn land, vanwege de slechte luchtdichtheid van de behuizingstructuur, duurde het 2 tot 6 keer/uur luchttoevoer om een ​​positieve druk van ≥5pa ​​te behouden; Momenteel is de luchtdichtheid van de onderhoudsstructuur sterk verbeterd en is slechts 1 tot 2 keer/u luchttoevoer vereist om dezelfde positieve druk te behouden; en slechts 2 tot 3 keer/u luchttoevoer is vereist om ≥10pa te behouden.

De ontwerpspecificaties van mijn land [6] bepalen dat het statische drukverschil tussen schone kamers van verschillende kwaliteiten en tussen schone gebieden en niet-spleetgebieden niet minder dan 0,5 mm H2O (~ 5pa) moet zijn, en het statische drukverschil tussen het schone gebied en het buitenleven moet niet minder zijn dan 1,0 mm H2O (~ 10Pa). De auteur is van mening dat deze waarde om drie redenen te laag lijkt te zijn:

(1) Positieve druk verwijst naar het vermogen van een schone kamer om binnenluchtvervuiling door de openingen tussen deuren en ramen te onderdrukken, of om de verontreinigende stoffen te minimaliseren die de kamer binnendringen wanneer de deuren en ramen voor een korte tijd worden geopend. De grootte van de positieve druk geeft de sterkte van het vermogen van de vervuiling aan. Natuurlijk, hoe groter de positieve druk, hoe beter (die later zal worden besproken).

(2) Het luchtvolume dat nodig is voor positieve druk is beperkt. Het luchtvolume dat nodig is voor 5PA positieve druk en 10Pa positieve druk is slechts ongeveer 1 keer/u verschillend. Waarom doe je het niet? Het is duidelijk dat het beter is om de ondergrens van positieve druk als 10Pa te nemen.

(3) De Amerikaanse federale standaard (FS209A ~ b) bepaalt dat wanneer alle ingangen en uitgangen worden gesloten, het minimale positieve drukverschil tussen de schone kamer en elk aangrenzende gebied met lage netheid 0,05 inch waterkolom (12,5 pa) is. Deze waarde is door veel landen aangenomen. Maar de positieve drukwaarde van de schone kamer is niet hoe hoger hoe beter. Volgens de daadwerkelijke technische tests van onze eenheid gedurende meer dan 30 jaar, wanneer de positieve drukwaarde ≥ 30pa is, is het moeilijk om de deur te openen. Als je de deur achteloos sluit, zal het een knal maken! Het zal mensen bang maken. Wanneer de positieve drukwaarde ≥ 50 ~ 70pa is, zullen de openingen tussen deuren en ramen een fluitje maken en zullen de zwakken of die met enkele ongepaste symptomen ongemakkelijk aanvoelen. De relevante specificaties of normen van veel landen in binnen- en buitenland specificeren echter niet de bovengrens van positieve druk. Als gevolg hiervan proberen veel eenheden alleen aan de vereisten van de ondergrens te voldoen, ongeacht hoeveel de bovengrens is. In de werkelijke schone kamer die de auteur tegenkomt, is de positieve drukwaarde tot 100 pa of meer, wat resulteert in zeer slechte effecten. Het aanpassen van de positieve druk is zelfs niet moeilijk. Het is heel goed mogelijk om het binnen een bepaald bereik te beheersen. Er was een document waarin werd geïntroduceerd dat een bepaald land in Oost-Europa de positieve drukwaarde bepaalt als 1-3 mm H20 (ongeveer 10 ~ 30pa). De auteur is van mening dat dit bereik beter is.