超純水氮封閥系統(tǒng)應用案例
防止儲罐等容器出現(xiàn)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(nèi)注入產(chǎn)品時，任何的多余空氣或氣體可自由離開容器；相反當產(chǎn)品排出時，空氣可流入容器內(nèi)。但是進入儲罐內(nèi)的空氣可能會污染產(chǎn)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(chǎn)品上方形成；此外，還有可能發(fā)生不良氣體與蒸氣的釋放。
避免以上情況的發(fā)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(xiàn)過壓，也需要避免在排放產(chǎn)品時出現(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(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計中純水供應是重要內(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制造應關(guān)注超純水水質(zhì)電子產(chǎn)品生產(chǎn)中純水系統(tǒng)應根據(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、材料及設備供應等情況，通過技術(shù)經(jīng)濟比較來選擇。
序號 | 品 名 | 型 號 及 規(guī) 格 | 單位 | 數(shù)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(wǎng)100目 法蘭連接 | 臺 | 1 |
超純水氮封閥系統(tǒng)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(guī)則之需求朝更精密更細小的趨勢發(fā)展，因而對純水水質(zhì)的要求也越趨嚴格，在此嚴格水質(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(yè)之上。
超純水氮封閥系統(tǒng)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(jīng)砂濾器、炭濾器、阻垢劑加藥、保安過濾器，到達反滲透單元，經(jīng)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(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，到達使用點。在純水系統(tǒng)的基礎上，后續(xù)增加一道混床或EDI裝置，來繼續(xù)凈化水質(zhì)，進一步使水中雜質(zhì)降低，水質(zhì)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(jié)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(tǒng)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(qū)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(xiàn)脫鹽效果，達到純化目的。
整個反滲透系統(tǒng)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(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。
當儲罐進液閥開啟，向罐內(nèi)添加物料時，液面上升，氣相空間減小，罐內(nèi)壓力升高，當罐內(nèi)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(nèi)壓力下降到泄氮閥壓力設定值時，泄氮閥自動關(guān)閉。
當儲罐出液閥開啟輸出物料時，罐內(nèi)液面下降，氣相部分容積增大，罐內(nèi)氣相壓力降低，此時氮封閥開啟，向儲罐注入氮氣，當罐內(nèi)壓力上升至氮封閥壓力設定值時，氮封閥自動關(guān)閉。當?shù)忾y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(fā)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(diào)節(jié)閥是由指揮器、調(diào)節(jié)閥、執(zhí)行機構(gòu)和閥后接管四部分組成。（見圖一）
超純水氮封閥系統(tǒng)應用案例工作原理：
介質(zhì)以所示箭頭方向進入閥體，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，并通過導壓管引入指揮器執(zhí)行機構(gòu)。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(chǎn)生一個推力帶動指揮器閥芯關(guān)閉，切斷引入主閥執(zhí)行機構(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(zhí)行機構(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，保持閥后壓力為設定值。
三、超純水氮封閥系統(tǒng)應用案例主要參數(shù)、性能指標與材料
1、主要參數(shù)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(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)行機構(gòu)有效面積（cm2） | 100 | 200 | 280 | 400 | |||||||||
信號接口 | 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(zhí)行機構(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 | 丁腈橡膠夾增強滌綸織物 |
彈簧 | 1Cr18Ni9Ti、60Si2Mn |
4、超純水氮封閥系統(tǒng)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(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(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)應用案例安裝、維護與調(diào)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(zhì)，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(zhì)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(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致膜片損壞，閥門不能工作。閥門應在環(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，仍能連續(xù)生產(chǎn)，應設置旁路閥（見圖三）。
1、 超純水氮封閥系統(tǒng)應用案例維護：
（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(fā)生裂紋、老化與腐蝕等痕跡，根據(jù)檢驗結(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，滑動部分要加潤滑油。組裝后應按產(chǎn)品出廠測試項目與方法調(diào)試，并在這期間，可更準確地調(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。順時針方向旋轉(zhuǎn)使壓力增大，逆時針旋轉(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)應用案例氮封系統(tǒng)壓力設定原則
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(jié)省配管成本。
4）在現(xiàn)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(jié)構(gòu)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(nèi)氮氣壓力降低，供氮閥開啟，向儲罐注入氮氣，罐內(nèi)氮氣壓力上升，當罐內(nèi)壓力上升至供氮閥壓力設定值時，供氮閥自動關(guān)閉。當儲罐進液閥開啟，向罐內(nèi)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(nèi)氮氣壓力下降，降至泄氮閥壓力設定值時，泄氮閥自動關(guān)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(nèi)的液體進出沒有受到阻礙，當物料輸入罐內(nèi)時有大量的氣體往外呼（稱正壓）。如罐內(nèi)物料往外輸出時罐內(nèi)必須從外空氣吸進罐內(nèi)（稱負壓）。如停止工作時呼吸閥自動關(guān)閉不會把罐內(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。
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