超纯水氮封阀系统应用案例

超纯水氮封阀系统应用案例

防止储罐等容器出现过压或负压的方法是在容器顶部设置开口;此种情况下，再向容器内注入产品时，任何的多余空气或气体可自由离开容器；相反当产品排出时，空气可流入容器内。但是进入储罐内的空气可能会污染产品，尤其是当储罐中存储的是有机溶液与碳氢物时，爆炸性气体（或空气）会在产品上方形成；此外，还有可能发生不良气体与蒸气的释放。
     避免以上情况的发生，需要将储罐密封；然而，储罐中物料存放在常压条件下，需要避免在对其灌装或温度升高时出现过压，也需要避免在排放产品时出现真空，因此气封系统的安装显的尤为必要。氮封系统是基于压力的气封工艺，可确保储罐顶部空间处于惰性气体保护与微正压控制之下。在电子工业中，集成电路特征尺寸不断缩小，使得生产过程中超纯水的水质要求也愈来愈高。电子工厂洁净厂房设计中纯水供应是重要内容之一，各种电子产品生产工艺对纯水水质、水量要求均不相同。IC制造应关注超纯水水质电子产品生产中纯水系统应根据原水水质和产品生产工艺对水质的要求，结合系统规模、材料及设备供应等情况，通过技术经济比较来选择。




序号	品  名	型 号 及 规 格	单位	数量
1	氮封阀	氮封阀ZZYVP-II DN32 PN16 进口压力 0.3-0.6 MPA, 出口压力1 KPA 法兰连接	台	1
2	泄氮阀	泄氮阀ZXD-16   DN32    PN16 起跳压力2KPA 法兰连接	台	1
3	呼吸阀	呼吸阀GFQ DN32 PN16 正压：3 KPA 负压：-298PA 法兰连接	台	1
4	过滤器	Y型过滤器GL41H   DN32 PN16 滤网100目     法兰连接	台	1

超纯水氮封阀系统应用案例超纯水之定义
DI＝Deionized，DI Water＝Deionized Water，为去离子之意，亦即通称之纯水（PUREWATER），近来由于半导体制程对设计规则之需求朝更精密更细小的趋势发展，因而对纯水水质的要求也越趋严格，在此严格水质要求下所制造出来称之超纯水（Ultra－pure water）。
其狭义之意：为去离子之水，将水中之离子（如Na＋、Ca2＋、Mg2＋、Al3＋、C1－、F－、SO42－、NO3－、etc．）予以去除，降低其离子浓度，提高水之电阻值（Ω·cm）。
其广义之意：为除了除去水中离子之外，亦将水中之SiO2，颗粒物，细菌，有机物，微生物一并给予有限度的去除，使水达到纯净的程度，而用于电子工业之上。



超纯水氮封阀系统应用案例18MΩ·cm超纯水制备工艺
自来水进入原水箱，通过原水泵增压，经砂滤器、炭滤器、阻垢剂加药、保安过滤器，到达反渗透单元，经两级反渗透过滤进入EDI单元，达到电阻率15MΩ·cm（25℃）进入纯水水箱。纯水供水设计为循环方式，经纯水供水泵增压，通过紫外线消毒器、抛光混床TulsimerMB106UP、0.22微米过滤器接入纯水供水管，到达使用点。在纯水系统的基础上，后续增加一道混床或EDI装置，来继续净化水质，进一步使水中杂质降低，水质更纯。
　　当混床离子交换器在正常运行操作的时候，阴、阳离子交换树脂和进水中的离子（包括硅离子等）进行置换，置换出来的氢根与氢氧根结合生成脱盐水。
　　当阳、阴离子交换树脂的交换能力耗尽后，便不能再将离子从水中置换出来，因而出水电阻率便会下降，这时混床树脂需要再生。



2．1超纯水氮封阀系统应用案例预处理单元
采用石英砂过滤、活性炭过滤、保安过滤作为两级反渗透的预处理。
2．2反渗透模块单元
反渗透膜是以压力差为驱动力的液相膜分离方法，可以看作是渗透的一种反向作用。在压力推动下，溶液中的水分子透过膜，而其它分子、离子、细菌、病毒等被截留，从而实现脱盐效果，达到纯化目的。
整个反渗透系统由高压泵、反渗透膜、压力容器以及相应的仪器、仪表、阀门、机架、管道及管件等组成；此外还有独立的化学清洗装置。氮封系统由氮封阀、呼吸阀（含阻火器）、泄氮阀、紧急泄放装置（泄压阀、泄压人孔）组成。
当储罐进液阀开启，向罐内添加物料时，液面上升，气相空间减小，罐内压力升高，当罐内压力高于泄氮阀压力设定值时，泄氮阀打开,向外界释放氮气，当罐内压力下降到泄氮阀压力设定值时，泄氮阀自动关闭。
当储罐出液阀开启输出物料时，罐内液面下降，气相部分容积增大，罐内气相压力降低，此时氮封阀开启，向储罐注入氮气，当罐内压力上升至氮封阀压力设定值时，氮封阀自动关闭。当氮封阀和泄氮阀失灵时，此时呼吸阀替代氮封阀和泄氮阀起保护作用。




紧急泄放装置是当发生火灾时向罐外呼出，避免储罐因超压而损坏。ZZYVP型指挥器操作自力式压力调节阀是由指挥器、调节阀、执行机构和阀后接管四部分组成。（见图一）


超纯水氮封阀系统应用案例工作原理：

介质以所示箭头方向进入阀体，一路经过滤减压器减压后的压力被引入指挥器；另一路通过阀芯、阀座，节流后的压力流向阀后，并通过导压管引入指挥器执行机构。当阀后压力高于设定压力时，其压力作用在指挥器薄膜有效面上产生一个推力带动指挥器阀芯关闭，切断引入主阀执行机构膜室中的压力，使主阀阀芯关闭，阀后压力随之降低。当阀后压力低于设定值时，由于指挥器主弹簧的反作用力打开指挥器阀芯，阀前压力又被引入主阀执行机构膜室产生推力，使主阀阀芯打开，阀后压力随之升高。如此往复，保持阀后压力为设定值。



三、超纯水氮封阀系统应用案例主要参数、性能指标与材料


1、主要参数及主要性能指标见表一                                        表一

公称通径DN（mm）	20			25	40			50	80		100	150
阀座直径（mm）	6	15	20	25	32	40		50	65	80	100	125	150
额定流量系数Kv	0.32	5	8	11	20	30		48	75	120	190	300	480
压力调节范围KPa	0.1～0.5、0.4～5.0、4.0～12.0、
公称压力PN（MPa）	1.6
被调介质温度（℃）	-5～+100
流量特性	快开
调节精度（%）	≤±5
执行机构有效面积（cm2）	100						200		280			400
信号接口	内螺纹M10×1											M16×1.5




2、压力调节范围见表二                                                   表二

压力调节范围（KPa）	指挥器膜室 有效面积（cm2）	执行机构膜室 有效面积（cm2）	使用阀门口径（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、超纯水氮封阀系统应用案例主要零件材料见表三                                                   表三

零 件 名 称	材         料
气动活塞式执行机构，指挥器	组合件
阀体，阀盖	ZG230-450，ZG0Cr18Ni9Ti，ZG0Cr18Ni12Mo2Ti
推杆，阀杆	2Cr13，1Cr18Ni9
阀座	1Cr18Ni9Ti
阀芯（软密封）/填料	聚四氟乙烯
波纹膜片	丁腈橡胶夹增强涤纶织物
弹簧	1Cr18Ni9Ti、60Si2Mn

  4、超纯水氮封阀系统应用案例外形尺寸见表四、图二                                    表四   单位：mm



公称 通径	L	B	H1	H
				A=1200 cm2	A=600 cm2	A=400 cm2
				压力调节范围（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）标准法兰连接形式PN16为凸面，连接尺寸铸铁法兰按GB4216.5-84，铸钢法兰按GB9113-2000、JB/T-94，阀体法兰及法兰端面距也可按用户标准制造，如：ANSI，JIS，DIN等标准。

    2）接管根据用户需要配置

5、产品重量见表五                                           表五   单位：Kg

公 称 通 径（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、超纯水氮封阀系统应用案例安装、维护与调试



1、安装（见图三）

（1） 检查整机零件是否缺损与松动，对使用有害人体健康的介质，必须进行强度、密封、泄漏与精度测试。

（2） 在安装前，对管道进行清洗（否则由于焊渣等管道垃圾，损坏阀芯密封面，导致阀门不能正常工作），阀门入口处要有足够的直管段，并配有过滤器。阀体与管道的法兰连接，要注意同轴度。

（3） 安装场地应考虑到人员与设备的安全，即便于操作，又有利于拆装与维修。

（4） 阀门应正立垂直安装在水平管道上，导压管必须安装在距离阀出口至少六倍于公称通径的阀后管道上。阀自重较大与有振动的场合，要用支撑架，尽量避免水平安装。

（5） 介质流动方向应与阀体上的箭头指向一致。因微压阀属于精密仪表，其中指挥器膜片直接承受介质压力，若阀门反装或管道有反冲压力，则指挥器膜片由于受压过高导致膜片损坏，阀门不能工作。阀门应在环境温度-25～+55℃场所使用。

（6） 为使自控系统失灵或检修阀门时，仍能连续生产，应设置旁路阀（见图三）。



1、 超纯水氮封阀系统应用案例维护：


（1） 清洗阀门：对清洗一般介质，只要用水洗净就可以。但对清洗有害健康的介质，首先要了解其性质，在选用相应的清洗办法。

（2） 阀门的拆卸：将外露表面生锈的零件先除锈，但在除锈前，要保护好阀座、阀芯、阀杆与推杆等精密零件的加工表面。拆装阀座时应使用专用工具。

（3） 阀芯、阀座：二密封面有较小的锈斑与磨损，可用机械加工的方法进行修理，如损坏严重必须换新。但不管修理或更换后的硬密封面，都必须进行研磨。

（4） 阀杆：表面损坏，必须换新。

（5） 压缩弹簧：如有裂纹等影响强度的缺陷，必须换新。

（6） 易损零件：填料、密封垫片与O型圈，每次检修时，全部换新。膜片必须检查是否有预示将来可能发生裂纹、老化与腐蚀等痕迹，根据检验结果，决定是否更换，但膜片使用期一般最多2～3年。

（7） 阀门组装要注意对中，螺栓要在对角线上拧紧，滑动部分要加润滑油。组装后应按产品出厂测试项目与方法调试，并在这期间，可更准确地调整填料压紧力与阀芯关闭位置。

2、 超纯水氮封阀系统应用案例调试

所需要压力值是通过对指挥器顶部的调节螺母的操作而得到调整，打开顶部的防尘盖，用扳手调整调节螺母。顺时针方向旋转使压力增大，逆时针旋转则压力减小。安装在压力调节阀后的压力表，可使工作人员借以观察调整后的压力给定值。



超纯水氮封阀系统应用案例氮封系统压力设定原则
相比传统氮封系统装置，金子产业利用自己的产品（恒压呼吸阀），将呼吸阀和气封装置集成到一起的一体式产品，同时满足氮封与呼吸的功能，体现出的优势：
1）由于不需要二次配管及控制配管，配管的空间较宽广。
2）只要有呼吸阀储罐上有空即可设置。
3）由于不需要二次配管及控制配管工程，可节省配管成本。
4）在现有的储罐上设置时，不需要增设二次配管及控制配管的连接口。
5）因使用洁净管件，结构上很简单，便于进行拆解、点检。
      当储罐出液阀开启，用户放料时，液面下降，气相部分容积增大，罐内氮气压力降低，供氮阀开启，向储罐注入氮气，罐内氮气压力上升，当罐内压力上升至供氮阀压力设定值时，供氮阀自动关闭。当储罐进液阀开启，向罐内添加物料时，液面上升，气相部分容积减小，压力升高，当高于泄氮阀压力设定值时，泄氮阀打开，向外界释放氮气，罐内氮气压力下降，降至泄氮阀压力设定值时，泄氮阀自动关闭。
      呼吸阀在供氮阀和泄氮阀正常工作时不起作用，当特殊情况下起保护作用；呼吸阀安装在顶部，具有正向超压或真空超压保护功能，使罐内的液体进出没有受到阻碍，当物料输入罐内时有大量的气体往外呼（称正压）。如罐内物料往外输出时罐内必须从外空气吸进罐内（称负压）。如停止工作时呼吸阀自动关闭不会把罐内液气往外泄漏，使罐内的液体质量得到了有利的保障。