التحليل الأساسي للغرفة النظيفة

مقدمة

الغرفة النظيفة هي أساس التحكم في التلوث. بدون غرفة نظيفة ، لا يمكن إنتاج الأجزاء الحساسة للتلوث. في FED-STD-2 ، يتم تعريف الغرفة النظيفة على أنها غرفة مع ترشيح الهواء ، والتوزيع ، والتحسين ، ومواد البناء والمعدات ، حيث يتم استخدام إجراءات تشغيل منتظمة محددة للتحكم في تركيز الجسيمات المحمولة جواً لتحقيق مستوى نظافة الجسيمات المناسب.

من أجل تحقيق تأثير النظافة الجيدة في الغرفة النظيفة ، من الضروري ليس فقط التركيز على اتخاذ تدابير لتنقية تكييف الهواء المعقولة ، ولكن أيضًا لتتطلب العملية والبناء والتخصصات الأخرى لاتخاذ تدابير مقابلة: ليس فقط التصميم المعقول ، ولكن أيضًا بناءً دقيق والتركيب وفقًا للمواصفات ، وكذلك الاستخدام الصحيح للغرفة النظيفة والصيانة العلمية والإدارة. من أجل تحقيق تأثير جيد في الغرفة النظيفة ، تم شرح العديد من الأدب المحلي والأجنبي من وجهات نظر مختلفة. في الواقع ، من الصعب تحقيق التنسيق المثالي بين التخصصات المختلفة ، ومن الصعب على المصممين فهم جودة البناء والتركيب وكذلك الاستخدام والإدارة ، وخاصة الأخيرة. فيما يتعلق بتدابير تنقية الغرفة النظيفة ، فإن العديد من المصممين ، أو حتى أطراف البناء ، غالبًا ما لا يولون اهتمامًا كافيًا لظروفهم اللازمة ، مما يؤدي إلى تأثير النظافة غير المرضي. تناقش هذه المقالة بإيجاز فقط الشروط الأربعة اللازمة لتحقيق متطلبات النظافة في تدابير تنقية الغرفة النظيفة.

1. نظافة إمداد الهواء

للتأكد من أن نظافة إمدادات الهواء تلبي المتطلبات ، فإن المفتاح هو أداء وتثبيت المرشح النهائي لنظام التنقية.

اختيار المرشح

يتبنى المرشح النهائي لنظام التنقية عمومًا مرشح HEPA أو مرشح HEPA الفرعي. وفقًا لمعايير بلدي ، تنقسم كفاءة مرشحات HEPA إلى أربعة درجات: الفئة A هي 99.9 ٪ ، والفئة B هي 99.9 ٪ ، والفئة C هي 99.999 ٪ ، والفئة D هي (للجزيئات ≥0.1μm) ≥99.999 ٪ (المعروف أيضا باسم مرشحات Ultra-Hepa) ؛ مرشحات HEPA الفرعية هي (للجزيئات ≥0.5μm) 95 ~ 99.9 ٪. كلما ارتفعت الكفاءة ، زادت تكلفة المرشح. لذلك ، عند اختيار مرشح ، يجب ألا نفي بمتطلبات نظافة إمدادات الهواء فحسب ، بل يجب أن ننظر أيضًا في العقلانية الاقتصادية.

من منظور متطلبات النظافة ، يتمثل المبدأ في استخدام مرشحات منخفضة الأداء للغرف النظيفة ذات المستوى المنخفض ومرشحات عالية الأداء للغرف النظيفة عالية المستوى. بشكل عام: يمكن استخدام مرشحات عالية الكفاءة في مستوى 1 مليون ؛ يمكن استخدام مرشحات HEPA الفرعية أو الفئة A للمستويات التي تقل عن الفئة 10000 ؛ يمكن استخدام مرشحات الفئة B للفئة من 10000 إلى 100 ؛ ويمكن استخدام مرشحات الفئة C للمستويات من 100 إلى 1. يبدو أن هناك نوعين من المرشحات للاختيار من بينها لكل مستوى نظافة. سواء كان الأمر الذي يجب اختيار مرشحات عالية الأداء أو منخفض الأداء يعتمد على الموقف المحدد: عندما يكون التلوث البيئي خطيرًا ، أو أن نسبة العادم الداخلي كبيرة ، أو أن الغرفة النظيفة ذات أهمية خاصة وتتطلب عامل أمان أكبر ، في هذه أو واحدة من هذه الحالات ، يجب اختيار مرشح من الدرجة العالية ؛ خلاف ذلك ، يمكن تحديد مرشح الأداء أقل. بالنسبة للغرف النظيفة التي تتطلب التحكم في جزيئات 0.1μm ، يجب اختيار مرشحات الفئة D بغض النظر عن تركيز الجسيمات المتحكم فيه. ما سبق هو فقط من منظور المرشح. في الواقع ، لاختيار مرشح جيد ، يجب عليك أيضًا النظر تمامًا في خصائص الغرفة النظيفة والمرشح ونظام التطهير.

تصفية تثبيت

لضمان نظافة إمدادات الهواء ، لا يكفي الحصول على مرشحات مؤهلة فقط ، ولكن أيضًا لضمان: أ. المرشح لا يتضرر أثناء النقل والتركيب ؛ ب. التثبيت ضيق. لتحقيق النقطة الأولى ، يجب أن يكون موظفو البناء والتركيب مدربين تدريباً جيداً ، مع معرفة كل من أنظمة التنقية ومهارات التثبيت الماهرة. خلاف ذلك ، سيكون من الصعب التأكد من عدم تلف المرشح. هناك دروس عميقة في هذا الصدد. ثانياً ، تعتمد مشكلة ضيق التثبيت بشكل أساسي على جودة بنية التثبيت. يوصي دليل التصميم عمومًا: بالنسبة لمرشح واحد ، يتم استخدام تثبيت من النوع المفتوح ، بحيث حتى إذا حدث التسرب ، فلن يتسرب إلى الغرفة ؛ باستخدام منفذ Air Hepa النهائي ، يكون الضيق أسهل أيضًا. بالنسبة للهواء من المرشحات المتعددة ، غالبًا ما يتم استخدام ختم الهلام وختم الضغط السلبي في السنوات الأخيرة.

يجب أن يضمن Seal Seal أن يكون مفصل الخزان السائل ضيقًا والإطار الكلي على نفس المستوى الأفقي. الختم السلبي للضغط هو جعل المحيط الخارجي للمفصل بين المرشح وصندوق الضغط الثابت والإطار في حالة الضغط السلبية. مثل التثبيت من النوع المفتوح ، حتى لو كان هناك تسرب ، فلن يتسرب إلى الغرفة. في الواقع ، طالما أن إطار التثبيت مسطح ووجه نهاية المرشح على اتصال موحد مع إطار التثبيت ، يجب أن يكون من السهل جعل المرشح يفي بمتطلبات ضيق التثبيت في أي نوع تثبيت.

2. منظمة تدفق الهواء

تختلف تنظيم تدفق الهواء لغرفة نظيفة عن غرفة غرفة مكيفة الهواء. يتطلب تسليم أنظف الهواء إلى منطقة التشغيل أولاً. وظيفتها هي الحد من التلوث وتقليله إلى الكائنات المصنعة. تحقيقًا لهذه الغاية ، ينبغي النظر في المبادئ التالية عند تصميم منظمة تدفق الهواء: تقليل تيارات الدوامة لتجنب جلب التلوث من منطقة العمل إلى منطقة العمل ؛ حاول منع الغبار الثانوي لتقليل فرصة تلويث الشغل ؛ يجب أن يكون تدفق الهواء في منطقة العمل موحدًا قدر الإمكان ، وينبغي أن تفي سرعة الرياح بمتطلبات العملية والنظافة. عندما يتدفق تدفق الهواء إلى منفذ الهواء الإرجاع ، يجب أخذ الغبار الموجود في الهواء بشكل فعال. اختر مختلف أوضاع توصيل الهواء والعودة وفقًا لمتطلبات النظافة المختلفة.

منظمات تدفق الهواء المختلفة لها خصائصها الخاصة ونطاقاتها:

(1). تدفق أحادي الاتجاه الرأسي

بالإضافة إلى المزايا المشتركة للحصول على تدفق الهواء الناتج عن الهبوط الموحد ، وتسهيل ترتيب معدات العمليات ، وقدرة التنقيب الذاتي القوي ، وتبسيط المنشآت المشتركة مثل مرافق التنقية الشخصية ، فإن أساليب إمدادات الهواء الأربع لها أيضًا مزايا وعيوبها: تتمتع مرشحات HEPA المغطاة بمزايا مقاومة منخفضة ودورة استبدال المرشح الطويل ، لكن هيكل السقف معقد والتكلفة مرتفعة ؛ تعتبر مزايا وعيوب تسليم HEPA المغطى بالعليا من HEPA وتسليم لوحة الفتحة الكاملة عكس تلك الخاصة بتسليم مرشح HEPA المغطى بالكامل. من بينها ، من السهل تجميع الغبار العلوي من لوحة الفتحة الكاملة على السطح الداخلي لطبق الفتحة عندما يكون النظام غير مستمر بشكل غير مستقر ، والصيانة الضعيفة لها بعض التأثير على النظافة ؛ يتطلب التسليم العلوي الناشر الكثيف طبقة خلط ، لذلك فهي مناسبة فقط لغرف نظيفة طويلة أعلى من 4 أمتار ، وتشبه خصائصها تسليم لوحة الفتحة الكاملة ؛ إن طريقة الهواء الإرجاع للوحة ذات الشبكات على كلا الجانبين ومنافذ الهواء المرتفع المرتبة بالتساوي في الجزء السفلي من الجدران المعاكسة هي فقط مناسبة للغرف النظيفة مع تباعد صافي أقل من 6 أمتار على كلا الجانبين ؛ منافذ هواء العودة المرتبة في الجزء السفلي من الجدار الواحد مناسبة فقط للغرف النظيفة مع مسافة صغيرة بين الجدران (مثل ≤ <2 ~ 3M).

(2). تدفق أحادي الاتجاه الأفقي

يمكن أن تصل منطقة العمل الأولى فقط إلى مستوى النظافة 100. عندما يتدفق الهواء إلى الجانب الآخر ، يزداد تركيز الغبار تدريجياً. لذلك ، فهي مناسبة فقط للغرف النظيفة مع متطلبات نظافة مختلفة لنفس العملية في نفس الغرفة. يمكن للتوزيع المحلي لمرشحات HEPA على جدار إمدادات الهواء أن يقلل من استخدام مرشحات HEPA وتوفير الاستثمار الأولي ، ولكن هناك دوامات في المناطق المحلية.

(3). تدفق الهواء المضطرب

خصائص تسليم أعلى لوحات الفتحة وأعلى تسليم الناشرون الكثيفون هي نفسها التي ذكرتها أعلاه: مزايا التسليم الجانبي سهلة ترتيب خطوط الأنابيب ، ولا يلزم وجود طبقة تقنية ، وتكلفة منخفضة ، وتفضي إلى تجديد المصانع القديمة . العيوب هي أن سرعة الرياح في منطقة العمل كبيرة ، وتركيز الغبار على الجانب السفلي أعلى من ذلك على الجانب العلوي ؛ يتمتع تسليم أعلى منافذ مرشح HEPA بمزايا النظام البسيط ، ولا توجد خطوط أنابيب خلف مرشح HEPA ، وتنظيف تدفق الهواء الذي يتم تسليمه مباشرة إلى منطقة العمل ، لكن تدفق الهواء النظيف ينتشر ببطء ويكون تدفق الهواء في منطقة العمل أكثر موحدة ؛ ومع ذلك ، عندما يتم ترتيب منافذ هواء متعددة بالتساوي أو يتم استخدام منافذ الهواء مرشح HEPA مع الناشرون ، يمكن أيضًا جعل تدفق الهواء في منطقة العمل أكثر اتساقًا ؛ ولكن عندما لا يعمل النظام بشكل مستمر ، يكون الناشر عرضة لتراكم الغبار.

المناقشة أعلاه هي كل شيء في حالة مثالية ويوصى به من خلال المواصفات الوطنية أو المعايير أو أدلة التصميم ذات الصلة. في المشاريع الفعلية ، لم يتم تصميم منظمة تدفق الهواء بشكل جيد بسبب الظروف الموضوعية أو الأسباب الشخصية للمصمم. وتشمل تلك الشائعة: يعتمد التدفق الرأسي أحادي الاتجاه على الهواء من الجزء السفلي من الجدار المجاورين ، والفئة المحلية 100 تعتمد الولادة العليا والعودة العلوية (أي أنه لا يتم إضافة ستارة معلقة تحت منفذ الهواء المحلي) ، وتعتمد غرف نظيفة مضطربة تسليم مخرج الهواء مرشح HEPA والعودة العلوية أو العائد المنخفض من جانب واحد (تباعد أكبر بين الجدران) ، إلخ متطلبات. نظرًا للمواصفات الحالية للقبول الفارغ أو الثابت ، بالكاد تصل بعض الغرف النظيفة إلى مستوى النظافة المصممة في ظروف فارغة أو ثابتة ، ولكن قدرة التداخل المضادة للتلاعب منخفضة للغاية ، وبمجرد دخول الغرفة النظيفة إلى الحالة العاملة ، فإنها لا تفي بالمتطلبات.

يجب تعيين منظمة تدفق الهواء الصحيحة مع ستائر معلقة على ارتفاع منطقة العمل في المنطقة المحلية ، ويجب ألا تعتمد الفئة 100000 على التوصيل العلوي والعودة العلوية. بالإضافة إلى ذلك ، تنتج معظم المصانع حاليًا منافذ هواء عالية الكفاءة مع الناشرين ، وناشرها ليست سوى لوحات فتحة زخرفية ولا تلعب دور تدفق الهواء. يجب على المصممين والمستخدمين إيلاء اهتمام خاص لهذا.

3. حجم إمدادات الهواء أو سرعة الهواء

حجم التهوية الكافي هو تخفيف وإزالة الهواء الملوث الداخلي. وفقًا لمتطلبات النظافة المختلفة ، عندما يكون الارتفاع الصافي للغرفة النظيفة مرتفعًا ، يجب زيادة تردد التهوية بشكل مناسب. من بينها ، يعتبر حجم التهوية للغرفة النظيفة على مستوى مليون على مستوى مليون مستوى وفقًا لنظام تنقية الكفاءة عالية ، ويعتبر الباقي وفقًا لنظام تنقية الكفاءة العالية ؛ عندما تتركز مرشحات HEPA للغرفة النظيفة للفئة 100000 في غرفة الماكينة أو يتم استخدام مرشحات HEPA الفرعية في نهاية النظام ، يمكن زيادة تردد التهوية بشكل مناسب بنسبة 10-20 ٪.

بالنسبة إلى حجم التهوية المذكور أعلاه ، يعتقد المؤلف أن: سرعة الرياح من خلال قسم الغرفة في غرفة تنظيف التدفق أحادي الاتجاه منخفضة ، وأن الغرفة النظيفة المضطربة لها قيمة موصى بها مع عامل أمان كافٍ. تدفق عمودي أحادي الاتجاه ≥ 0.25 م/ثانية ، تدفق أحادي الاتجاه الأفقي ≥ 0.35m/s. على الرغم من أنه يمكن تلبية متطلبات النظافة عند اختبارها في ظروف فارغة أو ثابتة ، إلا أن قدرة مكافحة الالتهاب سيئة. بمجرد دخول الغرفة إلى حالة العمل ، قد لا تفي النظافة بالمتطلبات. هذا النوع من الأمثلة ليس حالة معزولة. في الوقت نفسه ، لا يوجد معجبين مناسبة لأنظمة التطهير في سلسلة Ventilator في بلدي. بشكل عام ، لا يقوم المصممون غالبًا بإجراء حسابات دقيقة لمقاومة الهواء للنظام ، أو لا يلاحظون ما إذا كانت المروحة المحددة في نقطة عمل أكثر ملاءمة على المنحنى المميز ، مما يؤدي إلى فشل حجم الهواء أو سرعة الرياح في الوصول إلى قيمة التصميم قريبًا بعد وضع النظام قيد التشغيل. نصت المعيار الفيدرالي الأمريكي (FS209A ~ B) على أن سرعة تدفق الهواء لغرفة نظيفة أحادية الاتجاه من خلال المقطع العرضي للغرفة النظيفة يتم الحفاظ عليها عادةً عند 90 قدمًا/دقيقة (0.45 متر/ثانية) ، والسرعة غير المنتظمة تحت حالة عدم وجود تدخل في الغرفة بأكملها. أي انخفاض كبير في سرعة تدفق الهواء سيزيد من إمكانية توظيف الوقت والتلوث بين مواقع العمل (بعد إصدار FS209C في أكتوبر 1987 ، لم يتم إجراء أي لوائح لجميع مؤشرات المعلمات بخلاف تركيز الغبار).

لهذا السبب ، يعتقد المؤلف أنه من المناسب زيادة قيمة التصميم المحلي الحالي لسرعة التدفق أحادي الاتجاه. لقد فعلت وحدتنا هذا في المشاريع الفعلية ، والتأثير جيد نسبيًا. الغرفة النظيفة المضطربة لها قيمة موصى بها مع عامل أمان كافٍ نسبيًا ، لكن العديد من المصممين لا يزالون غير مضمونين. عند إجراء تصميمات محددة ، فإنها تزيد من حجم التهوية للغرفة النظيفة 100000 إلى 20-25 مرة/ساعة ، والفئة 10،000 غرفة نظيفة إلى 30-40 مرة/ساعة ، والفئة 1000 غرفة نظيفة إلى 60-70 مرة/ساعة. هذا لا يزيد من قدرة المعدات والاستثمار الأولي فحسب ، بل يزيد أيضًا من تكاليف الصيانة والإدارة في المستقبل. في الواقع ، ليست هناك حاجة للقيام بذلك. عند تجميع التدابير الفنية لتنظيف الهواء في بلدي ، تم التحقيق في غرفة نظيفة من الفئة 100 في الصين. تم اختبار العديد من الغرف النظيفة في ظل ظروف ديناميكية. أظهرت النتائج أن أحجام التهوية في الفئة 100000 غرفة نظيفة ≥ 10 مرات/ساعة ، والفئة 10،000 غرفة نظيفة ≥20 مرة/ساعة ، ويمكن أن تلبي الغرف النظيفة من الفئة 1000 مرة 50 مرة/ساعة المتطلبات. المعيار الفيدرالي الأمريكي (FS2O9A ~ B) ينص على: الغرف النظيفة غير الاتجاهية (الفئة 100،000 ، الفئة 10،000) ، ارتفاع الغرفة 8 ~ 12 قدمًا (2.44 ~ 3.66 متر) ، عادة (أي 20 مرة/ساعة). لذلك ، أخذت مواصفات التصميم في الاعتبار معامل فائض كبير ، ويمكن للمصمم الاختيار بأمان وفقًا للقيمة الموصى بها لحجم التهوية.

4. اختلاف الضغط الثابت

تشير قيمة الضغط الإيجابي للغرفة النظيفة إلى القيمة عندما يكون الضغط الثابت الداخلي أكبر من الضغط الثابت في الهواء الطلق عند إغلاق جميع الأبواب والنوافذ. يتم تحقيقه من خلال الطريقة التي يكون حجم إمدادات الهواء لنظام التنقية أكبر من حجم الهواء الإرجاع وحجم الهواء العادم. من أجل ضمان قيمة الضغط الإيجابي للغرفة النظيفة ، يفضل أن يتم ربط مراوح الإمداد والعودة والعادم. عند تشغيل النظام ، يتم بدء مروحة العرض أولاً ، ثم يتم تشغيل مراوح العودة والعادم ؛ عند إيقاف تشغيل النظام ، يتم إيقاف تشغيل مروحة العادم أولاً ، ثم يتم إيقاف تشغيل مراوح الإرجاع والتوريد لمنع الغرفة النظيفة من التلوث عند تشغيل النظام وإيقافه.

يتم تحديد حجم الهواء المطلوب للحفاظ على الضغط الإيجابي للغرفة النظيفة بشكل رئيسي من خلال محكمة الإشراف على هيكل الصيانة. في الأيام الأولى من بناء الغرفة النظيفة في بلدي ، بسبب سوء محكمته في هيكل العلبة ، استغرق الأمر من 2 إلى 6 مرات/ساعة من إمدادات الهواء للحفاظ على ضغط إيجابي قدره 5pa ؛ في الوقت الحاضر ، تم تحسين محكم هيكل الصيانة بشكل كبير ، ولم يلزم سوى 1 إلى 2 مرات/ساعة من إمدادات الهواء للحفاظ على نفس الضغط الإيجابي ؛ وفقط 2 إلى 3 مرات/ساعة من إمدادات الهواء مطلوبة للحفاظ على ≥10PA.

تنص مواصفات تصميم بلدي [6] على أن الفرق الثابت بين الغرف النظيفة في الدرجات المختلفة وبين المناطق النظيفة والمناطق غير النسيلة يجب ألا يقل عن 0.5 مم H2O (~ 5pa) ، وفرق الضغط الثابت بين المنطقة النظيفة ويجب أن لا يقل عن 1.0 مم H2O (~ 10pa). يعتقد المؤلف أن هذه القيمة تبدو منخفضة للغاية لثلاثة أسباب:

(1) يشير الضغط الإيجابي إلى قدرة غرفة نظيفة على قمع تلوث الهواء الداخلي من خلال الفجوات بين الأبواب والنوافذ ، أو لتقليل الملوثات التي تخترق الغرفة عندما يتم فتح الأبواب والنوافذ لفترة قصيرة. يشير حجم الضغط الإيجابي إلى قوة قدرة قمع التلوث. بالطبع ، كلما زاد الضغط الإيجابي ، كان ذلك أفضل (والذي سيتم مناقشته لاحقًا).

(2) حجم الهواء المطلوب للضغط الإيجابي محدود. حجم الهواء المطلوب للضغط الإيجابي 5Pa و 10pa الضغط الإيجابي لا يكون سوى وقت واحد/ساعة مختلف. لماذا لا تفعل ذلك؟ من الواضح ، من الأفضل أن تأخذ الحد الأدنى للضغط الإيجابي مثل 10Pa.

(3) ينص المعيار الفيدرالي الأمريكي (FS209A ~ B) على أنه عندما يتم إغلاق جميع المداخل والخروج ، فإن الحد الأدنى من الفرق الإيجابي بين الغرفة النظيفة وأي منطقة نظافة متتالية متاخمة هي 0.05 بوصة من عمود الماء (12.5 بكسل). تم اعتماد هذه القيمة من قبل العديد من البلدان. لكن قيمة الضغط الإيجابي للغرفة النظيفة ليست أعلى كلما كان ذلك أفضل. وفقًا للاختبارات الهندسية الفعلية لوحدتنا لأكثر من 30 عامًا ، عندما تكون قيمة الضغط الإيجابي ≥ 30PA ، من الصعب فتح الباب. إذا أغلقت الباب بلا مبالاة ، فسوف يصنع ضجة! سوف يخيف الناس. عندما تكون قيمة الضغط الإيجابي ≥ 50 ~ 70pa ، فإن الفجوات بين الأبواب والنوافذ ستجعل صافرة ، وستشعر الضعيف أو الذين لديهم بعض الأعراض غير المناسبة بعدم الارتياح. ومع ذلك ، فإن المواصفات أو المعايير ذات الصلة للعديد من البلدان في الداخل والخارج لا تحدد الحد الأعلى للضغط الإيجابي. نتيجة لذلك ، تسعى العديد من الوحدات فقط إلى تلبية متطلبات الحد الأدنى ، بغض النظر عن مقدار الحد الأعلى. في الغرفة النظيفة الفعلية التي واجهها المؤلف ، تكون قيمة الضغط الإيجابي تصل إلى 100 نقطة أو أكثر ، مما يؤدي إلى تأثيرات سيئة للغاية. في الواقع ، فإن ضبط الضغط الإيجابي ليس بالأمر الصعب. من الممكن تمامًا التحكم فيه ضمن نطاق معين. كان هناك وثيقة تقدم أن دولة معينة في أوروبا الشرقية تنص على قيمة الضغط الإيجابي على 1-3 مم H20 (حوالي 10 ~ 30Pa). يعتقد المؤلف أن هذا النطاق أكثر ملاءمة.