高效過濾器檢漏的方法：分為鈉焰法、計(jì)數(shù)掃描法、油霧法、粒子計(jì)數(shù)器法。以及高效過濾器PAO檢漏方法和檢測PAO氣溶膠濃度的儀器。在此文中我們將重點(diǎn)介紹：高效過濾器PAO檢漏方法和檢測PAO氣溶膠濃度的儀器。并介紹高效過濾器的使用壽命與潔凈室綜合評定測試。

 

1.高效過濾器的檢漏方法

1.1.鈉焰法

1.1.1.原理：

鈉焰法原理是將氯化鈉水溶液噴霧、干燥形成質(zhì)量中值直徑約為0.4μm的氯化鈉氣溶膠作為試驗(yàn)塵。在被測高效濾料的前后進(jìn)行含塵空氣采樣，并引到鈉火焰光度計(jì)內(nèi)，測出與含塵濃度相關(guān)的光電流值，從而算出濾料的透過率。

 

1.1.2.測試原理

試驗(yàn)塵源為單分散相氯化鈉鹽霧，“量”為含鹽霧時氫氣火焰的亮度，主要儀器為火焰光度計(jì)。鹽水在壓縮空氣的攪動下飛濺，經(jīng)干燥形成微小鹽霧并進(jìn)入風(fēng)道。在過濾器前后分別采樣，含鹽霧氣樣使氫氣火焰的顏色變藍(lán)、亮度增加。以火焰亮度來判斷空氣的鹽霧濃度，并以此確定過濾器對鹽霧的過濾效率。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的鹽霧顆粒平均直徑為0.4μm,但對國內(nèi)現(xiàn)有實(shí)測結(jié)果為0.5μm。歐洲對實(shí)際試驗(yàn)鹽霧顆粒中徑的測量結(jié)果為0.65μm。隨著其他檢測方法的普及，歐洲已經(jīng)不再使用鈉焰法。國內(nèi)有關(guān)部門正在修訂原來的國家標(biāo)準(zhǔn)，是廢止還是繼續(xù)使用鈉焰法，意見還沒有等到落實(shí)。

 

1.2.計(jì)數(shù)掃描法

1.2.1.《潔凈室施工及驗(yàn)收規(guī)范》（JGJ71-90）中規(guī)定，被檢高效過濾器必須已檢測過風(fēng)量，并設(shè)計(jì)風(fēng)速80%-120%之間運(yùn)行，對于被檢高效過濾器上風(fēng)側(cè)的顆粒濃度對受控粒徑對于≥0.5μm粒子的濃度，必須≥3.5×104pc/L，對受控粒徑≥0.1μm的粒子濃度，必須≥3.5×106-3.5×107pc/L。使用最小采樣量＞1L/min的粒子計(jì)數(shù)器掃描法，對高效過濾器安裝接縫和主斷面進(jìn)行掃描檢測，檢測點(diǎn)應(yīng)距被測表面20-30mm，測頭以5-20mm/s的速度移動，對被檢過濾器整個斷面、封膠頭和安裝框架處進(jìn)行掃描。

1.2.2.在《潔凈室施工及驗(yàn)收規(guī)范》中規(guī)定，由高效過濾器下風(fēng)側(cè)泄漏濃度換算成的穿透率來衡量是否合格，其合格標(biāo)準(zhǔn)如下。對于高效過濾器：

k’=1-η

k=c2/c1

k’表示高效過濾器的額定透過率；

η表示高效過濾器的額定效率；

k表示高效過濾器的實(shí)際泄漏率；

c1表示上風(fēng)側(cè)含塵濃度；

c2表示高效過濾器下風(fēng)側(cè)含塵濃度。

規(guī)范規(guī)定，高效過濾器的實(shí)際泄漏率不得大于額定透過率的2倍，即k≤2 k’。

1.2.3.實(shí)際存在的問題

高效過濾器一般都在系統(tǒng)風(fēng)量和各風(fēng)口風(fēng)量調(diào)整平衡后進(jìn)行，根據(jù)規(guī)范要求各風(fēng)口風(fēng)量與設(shè)計(jì)的風(fēng)量偏差小于15％，這滿足被檢風(fēng)口在接近設(shè)計(jì)風(fēng)速下進(jìn)行的條件。所以當(dāng)風(fēng)量平衡好后要及時進(jìn)行高效過濾器泄漏的檢測工作。

在工程上，對于大于100級的凈化系統(tǒng)一般采用的粒子計(jì)數(shù)器的最小粒徑通道為0.3μm。所以，被檢高效過濾器在上風(fēng)側(cè)的微粒濃度受控粒徑為≥0.5μm，其濃度必須≥3.5×104pc/L，而一般大氣塵的濃度為5.3×104-2.5×105pc/L，這到了粒子計(jì)數(shù)器的讀數(shù)上限范圍。

在許多凈化系統(tǒng)中，進(jìn)入循環(huán)空調(diào)箱的新風(fēng)經(jīng)過過濾器的處理，濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于大氣塵濃度，和回風(fēng)混和后的濃度會更低。因此，在安裝好的凈化空調(diào)系統(tǒng)中引入大氣，是值得慎重思考的問題。為了保證被檢空氣過濾器上游粒子濃度要求，而不破壞系統(tǒng)風(fēng)量的平衡，在上游引入均勻濃度的人工氣溶膠是理想的手段。引入的氣溶膠濃度到底需要多少，這其實(shí)跟安裝的高效過濾器的效率和粒子計(jì)數(shù)器的分辨率有關(guān)。粒子計(jì)數(shù)器最小位是個位，最小數(shù)為零。測試儀器一般都會有死區(qū)，如果要求的下游濃度小于10顆為合格，這些數(shù)據(jù)是否有效，按照統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理是很難保證的。

現(xiàn)在，國內(nèi)大多以美國DOP試驗(yàn)對0.3μm粒子的過濾效率作為高效過濾器的分類。所以采用計(jì)數(shù)掃描法檢漏時，被測粒徑應(yīng)≥0.3μm，這對上游濃度的要求更好。按高效過濾器的效率99.97％，下游濃度保證三個有效數(shù)字以內(nèi)，則要求上游空氣中粒徑≥0.3μm的微粒濃度至少約為6×104pc/L。如果采用效率99.99%效率的高效過濾器，上游≥0.3μm的微粒濃度約為2×105pc/L，這時上游≥0.5μm的粒子濃度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)≥3.5×104pc/L。所以，采用大氣作為塵源已經(jīng)不能滿足測試要求。

1.2.4.大流量的粒子計(jì)數(shù)器更適合用來檢測高效過濾器的安裝泄漏，空氣采樣量越大，測試結(jié)果就越具有代表性，準(zhǔn)確度也就越高。規(guī)范要求的采樣量是1l/min，而我們多使用的采樣量是0.1cfm（2.83l/min），以此滿足測試儀器的要求，但這樣會影響到檢漏的工作效率。以610×610高效過濾器為例，使用移動采樣頭在高效過濾器下側(cè)采樣時，采樣速度20mm/s,矩形100×11.33采樣器至少需要244秒；圓形采樣器的采樣速度更慢，檢漏掃描所用的時間更長。而ISO14644-3《metrology and test methods》計(jì)算掃描速率和可接受觀測計(jì)數(shù)法的計(jì)算法則對一般工程技術(shù)人員來說又比較難掌握，所以，今后國家在制定這方面的規(guī)范時，對不同級別的高效過濾器，建議采用合適的采樣速率和可接受觀測計(jì)數(shù)，方便工程測試人員實(shí)際操作。

 

1.2.5.DOP粒子掃描正壓檢漏法

檢測人員必須注意規(guī)范中要求的采樣時間、上游粒子濃度等參數(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的可操作性。在參與某一制藥廠凈化車間高效過濾器的檢漏時，結(jié)合日本JIS-b-9927、美國Fedstd-209d標(biāo)準(zhǔn)，采用laskin DOP粒子發(fā)生器產(chǎn)生大量穩(wěn)定的符合要求的微粒子，以造成上游≥0.3μm粒子濃度大于或等于1×105pc/L。在過濾器上游通過壓縮空氣（冷發(fā)生）將DOP微粒均勻噴射在系統(tǒng)內(nèi)，由于濃度一般大于1×105pc/L，超出檢測儀器測量范圍，所以在檢測儀器前串聯(lián)粒子濃度稀釋器，使被測濃度在檢測儀器測量范圍。對出廠效率為99.97%的高效過濾器檢漏時，實(shí)測所得透過率應(yīng)低于0.06％，即實(shí)測所得顆粒濃度小于0.06%C1（C1為上游濃度）。粒子發(fā)生器在過濾器上游所發(fā)出的粒子濃度≥0.3μm時為3.3×106pc/2.83l，對于不同風(fēng)量系統(tǒng)，換算成下游極限濃度，如某一設(shè)計(jì)風(fēng)量為15000m3/h凈化空調(diào)系統(tǒng)下游極限濃度1960pc/2.83l。待粒子發(fā)生器所發(fā)生氣溶膠濃度穩(wěn)定后，用粒子計(jì)數(shù)器對安裝好的高效過濾器進(jìn)行檢漏試驗(yàn)。粒子計(jì)數(shù)器必須同時對高效過濾器外框和內(nèi)表面分別進(jìn)行兩次掃描，過濾器上游也必須對風(fēng)管中的氣溶膠濃度進(jìn)行兩次采樣測試，采樣和掃面的周期必須相等，起止時間盡量要一致。

以規(guī)格為610×610高效過濾器為例，建議采用采樣周期為一分鐘，速率為50mm/s。檢漏前用高約500mm的圍擋放在高效過濾器的四周，可以防止高效過濾器外框以外的氣流形成渦流，影響掃描測試的結(jié)果。過濾器的泄漏主要原因是外框密封圈的密封效果不好，或者濾料不夠平整嚴(yán)密。實(shí)際應(yīng)用中安裝泄漏主要來自于外框，外框密封條的質(zhì)量與泄漏有很大關(guān)系。因此，工程上檢漏時會在高效過濾器得四周加放圍擋，減小風(fēng)口圍擋下部出口面積時，圍擋內(nèi)形成一定正壓，如果高效過濾器安裝泄漏，粒子會通過圍擋往外泄漏。這時粒子計(jì)數(shù)器可按50mm/s左右的速度在高效過濾器下25mm處掃描1分鐘，即可判斷過濾器是否泄漏，這就是“正壓檢漏法”。對于具有大量的高效過濾器風(fēng)口的凈化車間來說，高效正壓檢漏法的測試效果與傳統(tǒng)的內(nèi)外框掃描法相當(dāng)，但效率提高了一倍。以一個有60個610×610mm高效過濾器風(fēng)口的凈化空調(diào)系統(tǒng)為例，采用傳統(tǒng)的方法掃描至少一般要兩個小時，而采用正壓檢漏法最快只要一個小時，節(jié)省了一半以上的時間。

 

1.3.油霧法

測試原理：

塵源為油霧，“量”為含油霧空氣的濁度，儀器為濁度計(jì)。以氣樣的濁度差來判定過濾器對油霧顆粒的過濾效率。德國規(guī)定用石臘油，油霧粒徑為0.3-0.5μm。中國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的油霧平均直徑為0.28-0.34μm,對油的種類未做具體規(guī)定雖然中國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定可以用油霧法，但國內(nèi)廠家更愿意使用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的另一種鈉焰法，只有部分生產(chǎn)廠家在測量過濾材料時仍使用油霧法。

 

1.4.粒子計(jì)數(shù)器法

測試原理:

將含塵氣流以很小的流速通過強(qiáng)光照明區(qū),被測空氣中的塵粒依次通過時,每個塵粒將產(chǎn)生一次光散射,形成一個光脈沖信號,根據(jù)光脈沖信號幅度的大小與粒子表面的大小成正比的關(guān)系,由光電倍增管測得粒子數(shù)及亮度,確定其過濾效率。

1.5.PAO法（詳見2）

 

2.高效過濾器PAO檢漏方法的簡介

2.1.目的和原理：

現(xiàn)場安裝完畢以后對高效過濾器進(jìn)行檢漏是檢查高效過濾器及配套的靜壓箱是否有泄漏或泄漏是否在規(guī)范允許的范圍之內(nèi)。如果高效過濾器裝置經(jīng)檢漏是合格的，可以確保潔凈室的安全可靠的運(yùn)行，此時室內(nèi)潔凈度仍未達(dá)標(biāo)，應(yīng)從潔凈室的其它方面查找原因。

在被檢測高效過濾器上風(fēng)側(cè)發(fā)PAO氣溶膠作為塵源，在下風(fēng)側(cè)用光度計(jì)采樣檢測，含塵氣體經(jīng)過光度計(jì)時產(chǎn)生的散射光經(jīng)光電效應(yīng)和線性放大轉(zhuǎn)換為電量，并由微安表快速顯示，采集到的空氣樣品通過光度計(jì)的擴(kuò)散室，由于粒子擴(kuò)散引起燈光強(qiáng)度的差異，經(jīng)測定這個光強(qiáng)度，光度計(jì)便可測得氣溶膠的相對濃度。

 

2.2.發(fā)煙的方法：

2.2.1.熱發(fā)煙：

PAO氣溶膠在儀器里面加熱到380-390℃，在壓縮空氣的壓力下吹出來的。

 

TDA-5C型氣溶膠發(fā)生器

發(fā)生粒子：DOP、PAO、多分散

發(fā)生濃度：10ug/L： 流量65000cfm(約1839.5m3/min時)

100ug/L：流量6500cfm(約183.95m3/min時)

發(fā)生方法：加熱發(fā)生

壓縮氣體：氮?dú)�、氬氣、二氧化碳等惰性氣體(50psi)

流 量：1500-65000cfm(42-1839.5m3/min)

 

2.2.2.冷發(fā)煙：

PAO氣溶膠在冷凝震蕩發(fā)生發(fā)生粒子。

TDA-4B 型氣溶膠發(fā)生器

發(fā)生粒子：DOP、PAO、多分散

發(fā)生濃度：10ug/L： 流量4050cfm(約115m3/min時)

100ug/L：流量405cfm(約11.5m3/min時）

發(fā)生方法：冷發(fā)生，1-3個噴嘴，無需電源

壓縮氣體：壓縮氣體 3-9cfm (85-255 L/min) 20psi

流 量：50-5000cfm(1.4-141m3/min)

 

TDA-6D型氣溶膠發(fā)生器

發(fā)生粒子：DOP、PAO、多分散

發(fā)生濃度：10ug/L：流量2000cfm(約56m3/min時)

100ug/L：流量200cfm(約5.6m3/min時)

發(fā)生方法：冷發(fā)生，2-6個噴嘴

壓縮氣體：內(nèi)藏空氣壓縮機(jī)

流 量：50-2000cfm(1.4-56.6m3/min)

 

2.3.兩種發(fā)煙方法的比較

2.3.1.熱發(fā)煙的粒徑是0.3μm、冷發(fā)煙的粒徑是0.55-0.65μm。

2.3.2.熱發(fā)煙的濃度很大，持續(xù)穩(wěn)定，適合于空調(diào)機(jī)組下面的高效過濾器檢漏。冷發(fā)煙量小穩(wěn)定，適合于單個高效過濾器的性能測試，F(xiàn)FU檢漏和廠家做高效性能測試的時候比較實(shí)用。

 

2.4.檢測PAO氣溶膠濃度儀器

 

TDA-2I型氣溶膠光度計(jì)

顯示范圍：0.0001%-100%

測試范圍：0.0001%-125ug/L

測試精度：滿量程的0.05%

流 量：1cfm(28.3L/min)

輸 出：RS-232C

 

2.5.PAO氣溶膠

2.6.安裝完后的高效過濾器PAO檢漏操作的解析

 

3.高效過濾器的使用壽命

對于運(yùn)行中的潔凈室，末端高效過濾器的價值并不高，全部加起來可能還不到用戶兩個小時的產(chǎn)值，但更換過濾器的風(fēng)險(xiǎn)和間接費(fèi)用會很高。更換過濾器時要停產(chǎn)，停產(chǎn)損失只有業(yè)主自己能算出來，這筆損失肯定比過濾器的備件費(fèi)用高。

更換過濾器是十分仔細(xì)的操作，潔凈室內(nèi)的任何東西都經(jīng)不起折騰，碰壞一個不起眼的設(shè)備，其損失可能會高于全部過濾器的費(fèi)用。更換過濾器后要由專業(yè)人員進(jìn)行檢測，有時還要對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，然后還要經(jīng)過一段時間的試運(yùn)行。檢測、調(diào)試、試運(yùn)行，三項(xiàng)費(fèi)用加到一起，可能會與過濾器價格不相上下。聰明的業(yè)主總是希望盡可能地延長高效過濾器的使用壽命，不是為了省過濾器那幾個錢，他們是想避免因更換過濾器而產(chǎn)生的一堆麻煩。

當(dāng)代芯片廠潔凈室末端高效過濾器的設(shè)計(jì)使用壽命為“一輩子”，即：投入運(yùn)行后永遠(yuǎn)不操高效過濾器的心。那種工廠的技術(shù)日新月異，一個新項(xiàng)目投產(chǎn)后5-7年就落后了，工藝必須更新，廠房要改造，高效過濾器也同時報(bào)廢。在那里，高效過濾器的“一輩子”也就是7年，為了保險(xiǎn)，設(shè)計(jì)師將過濾器的設(shè)計(jì)使用壽命定為10-20年。高效過濾器上積灰過多時阻力增大，大到影響正常送風(fēng)時，高效過濾器就該報(bào)廢。增大高效過濾器的過濾面積或增加過濾器的數(shù)量，都能延長過濾器的使用壽命。但那些做法的操作空間不大，你不可能無限地增大過濾面積，要延長高效過濾器的使用壽命，最根本的辦法是將灰塵擋在預(yù)過濾器。更換預(yù)過濾器一般無須停產(chǎn)，無須調(diào)試，所以有經(jīng)驗(yàn)的業(yè)主會把注意力和金錢花在預(yù)過濾器上。

對于10000級和100000級潔凈廠房，預(yù)過濾可選用F8過濾器（比色法95%），這樣，末端高效過濾器的使用壽命一般可達(dá)5年。在國外項(xiàng)目中和國內(nèi)新建項(xiàng)目中，F(xiàn)8過濾器是非均勻流潔凈室最常見的預(yù)過濾器。 對于芯片廠100級、10級或更高級別的潔凈廠房，預(yù)過濾器的常見效率級別為H10（MPPS 85%），許多新建項(xiàng)目索性選用HEPA（對0.3mm粒子的效率≥99.97%）。設(shè)計(jì)師號稱保證末端高效過濾器使用“一輩子”，其方法不過如此。在國內(nèi)過去的潔凈室空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，過濾器的常見配置為：初效→中效→高效。那時末端高效過濾器的使用壽命僅為1-3年，最差的也就幾個月。

有些場合，對高效過濾器使用壽命的規(guī)定不是出于對阻力的考慮，而是其它因素。若廠房中有氫氟酸，而車間空調(diào)又不是全新風(fēng)系統(tǒng)，高效過濾器中的玻璃纖維濾紙會受到回風(fēng)的腐蝕，為了安全，必須定期更換高效過濾器。有些財(cái)大氣粗的制藥廠，每年雨季過后要更換高效過濾器，為的是防止過濾器上任何可能的霉菌污染。有些生物實(shí)驗(yàn)室和與危險(xiǎn)品打交道的實(shí)驗(yàn)室，在開展一項(xiàng)新的重要課題前，為了可靠，上司會要求使用新的高效過濾器。