高效過(guò)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(guò)濾器PAO檢漏方法和檢測(cè)PAO氣溶膠濃度的儀器。在此文中我們將重點(diǎn)介紹：高效過(guò)濾器PAO檢漏方法和檢測(cè)PAO氣溶膠濃度的儀器。并介紹高效過(guò)濾器的使用壽命與潔凈室綜合評(píng)定測(cè)試。

 

1.高效過(guò)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(cè)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(cè)出與含塵濃度相關(guān)的光電流值，從而算出濾料的透過(guò)率。

 

1.1.2.測(cè)試原理

試驗(yàn)塵源為單分散相氯化鈉鹽霧，“量”為含鹽霧時(shí)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(dòng)下飛濺，經(jīng)干燥形成微小鹽霧并進(jìn)入風(fēng)道。在過(guò)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(lái)判斷空氣的鹽霧濃度，并以此確定過(guò)濾器對(duì)鹽霧的過(guò)濾效率。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的鹽霧顆粒平均直徑為0.4μm,但對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有實(shí)測(cè)結(jié)果為0.5μm。歐洲對(duì)實(shí)際試驗(yàn)鹽霧顆粒中徑的測(cè)量結(jié)果為0.65μm。隨著其他檢測(cè)方法的普及，歐洲已經(jīng)不再使用鈉焰法。國(guó)內(nèi)有關(guān)部門(mén)正在修訂原來(lái)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，是廢止還是繼續(xù)使用鈉焰法，意見(jiàn)還沒(méi)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(guò)濾器必須已檢測(cè)過(guò)風(fēng)量，并設(shè)計(jì)風(fēng)速80%-120%之間運(yùn)行，對(duì)于被檢高效過(guò)濾器上風(fēng)側(cè)的顆粒濃度對(duì)受控粒徑對(duì)于≥0.5μm粒子的濃度，必須≥3.5×104pc/L，對(duì)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(duì)高效過(guò)濾器安裝接縫和主斷面進(jìn)行掃描檢測(cè)，檢測(cè)點(diǎn)應(yīng)距被測(cè)表面20-30mm，測(cè)頭以5-20mm/s的速度移動(dòng)，對(duì)被檢過(guò)濾器整個(gè)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(guò)濾器下風(fēng)側(cè)泄漏濃度換算成的穿透率來(lái)衡量是否合格，其合格標(biāo)準(zhǔn)如下。對(duì)于高效過(guò)濾器：

k’=1-η

k=c2/c1

k’表示高效過(guò)濾器的額定透過(guò)率；

η表示高效過(guò)濾器的額定效率；

k表示高效過(guò)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(guò)濾器下風(fēng)側(cè)含塵濃度。

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

1.2.3.實(shí)際存在的問(wèn)題

高效過(guò)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(shí)進(jìn)行高效過(guò)濾器泄漏的檢測(cè)工作。

在工程上，對(duì)于大于100級(jí)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(guò)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(guò)過(guò)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(huì)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(wèn)題。為了保證被檢空氣過(guò)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(guò)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(gè)位，最小數(shù)為零。測(cè)試儀器一般都會(huì)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(guó)內(nèi)大多以美國(guó)DOP試驗(yàn)對(duì)0.3μm粒子的過(guò)濾效率作為高效過(guò)濾器的分類。所以采用計(jì)數(shù)掃描法檢漏時(shí)，被測(cè)粒徑應(yīng)≥0.3μm，這對(duì)上游濃度的要求更好。按高效過(guò)濾器的效率99.97％，下游濃度保證三個(gè)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(guò)濾器，上游≥0.3μm的微粒濃度約為2×105pc/L，這時(shí)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(cè)試要求。

1.2.4.大流量的粒子計(jì)數(shù)器更適合用來(lái)檢測(cè)高效過(guò)濾器的安裝泄漏，空氣采樣量越大，測(cè)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(cè)試儀器的要求，但這樣會(huì)影響到檢漏的工作效率。以610×610高效過(guò)濾器為例，使用移動(dòng)采樣頭在高效過(guò)濾器下側(cè)采樣時(shí)，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(shí)間更長(zhǎng)。而ISO14644-3《metrology and test methods》計(jì)算掃描速率和可接受觀測(cè)計(jì)數(shù)法的計(jì)算法則對(duì)一般工程技術(shù)人員來(lái)說(shuō)又比較難掌握，所以，今后國(guó)家在制定這方面的規(guī)范時(shí)，對(duì)不同級(jí)別的高效過(guò)濾器，建議采用合適的采樣速率和可接受觀測(cè)計(jì)數(shù)，方便工程測(cè)試人員實(shí)際操作。

 

1.2.5.DOP粒子掃描正壓檢漏法

檢測(cè)人員必須注意規(guī)范中要求的采樣時(shí)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(guò)濾器的檢漏時(shí)，結(jié)合日本JIS-b-9927、美國(guó)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(guò)濾器上游通過(guò)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(cè)儀器測(cè)量范圍，所以在檢測(cè)儀器前串聯(lián)粒子濃度稀釋器，使被測(cè)濃度在檢測(cè)儀器測(cè)量范圍。對(duì)出廠效率為99.97%的高效過(guò)濾器檢漏時(shí)，實(shí)測(cè)所得透過(guò)率應(yīng)低于0.06％，即實(shí)測(cè)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(guò)濾器上游所發(fā)出的粒子濃度≥0.3μm時(shí)為3.3×106pc/2.83l，對(duì)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(duì)安裝好的高效過(guò)濾器進(jìn)行檢漏試驗(yàn)。粒子計(jì)數(shù)器必須同時(shí)對(duì)高效過(guò)濾器外框和內(nèi)表面分別進(jìn)行兩次掃描，過(guò)濾器上游也必須對(duì)風(fēng)管中的氣溶膠濃度進(jìn)行兩次采樣測(cè)試，采樣和掃面的周期必須相等，起止時(shí)間盡量要一致。

以規(guī)格為610×610高效過(guò)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(guò)濾器的四周，可以防止高效過(guò)濾器外框以外的氣流形成渦流，影響掃描測(cè)試的結(jié)果。過(guò)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(lái)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(shí)會(huì)在高效過(guò)濾器得四周加放圍擋，減小風(fēng)口圍擋下部出口面積時(shí)，圍擋內(nèi)形成一定正壓，如果高效過(guò)濾器安裝泄漏，粒子會(huì)通過(guò)圍擋往外泄漏。這時(shí)粒子計(jì)數(shù)器可按50mm/s左右的速度在高效過(guò)濾器下25mm處掃描1分鐘，即可判斷過(guò)濾器是否泄漏，這就是“正壓檢漏法”。對(duì)于具有大量的高效過(guò)濾器風(fēng)口的凈化車間來(lái)說(shuō)，高效正壓檢漏法的測(cè)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(gè)有60個(gè)610×610mm高效過(guò)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(gè)小時(shí)，而采用正壓檢漏法最快只要一個(gè)小時(shí)，節(jié)省了一半以上的時(shí)間。

 

1.3.油霧法

測(cè)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(lái)判定過(guò)濾器對(duì)油霧顆粒的過(guò)濾效率。德國(guó)規(guī)定用石臘油，油霧粒徑為0.3-0.5μm。中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的油霧平均直徑為0.28-0.34μm,對(duì)油的種類未做具體規(guī)定雖然中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定可以用油霧法，但國(guó)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(cè)量過(guò)濾材料時(shí)仍使用油霧法。

 

1.4.粒子計(jì)數(shù)器法

測(cè)試原理:

將含塵氣流以很小的流速通過(guò)強(qiáng)光照明區(qū),被測(cè)空氣中的塵粒依次通過(guò)時(shí),每個(gè)塵粒將產(chǎn)生一次光散射,形成一個(gè)光脈沖信號(hào),根據(jù)光脈沖信號(hào)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(cè)得粒子數(shù)及亮度,確定其過(guò)濾效率。

1.5.PAO法（詳見(jiàn)2）

 

2.高效過(guò)濾器PAO檢漏方法的簡(jiǎn)介

2.1.目的和原理：

現(xiàn)場(chǎng)安裝完畢以后對(duì)高效過(guò)濾器進(jìn)行檢漏是檢查高效過(guò)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(guò)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(shí)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(cè)高效過(guò)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(cè)，含塵氣體經(jīng)過(guò)光度計(jì)時(shí)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(guò)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(cè)定這個(gè)光強(qiáng)度，光度計(jì)便可測(cè)得氣溶膠的相對(duì)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(lái)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(shí))

100ug/L：流量6500cfm(約183.95m3/min時(shí))

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(shí))

100ug/L：流量405cfm(約11.5m3/min時(shí)）

發(fā)生方法：冷發(fā)生，1-3個(gè)噴嘴，無(wú)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(shí))

100ug/L：流量200cfm(約5.6m3/min時(shí))

發(fā)生方法：冷發(fā)生，2-6個(gè)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(guò)濾器檢漏。冷發(fā)煙量小穩(wěn)定，適合于單個(gè)高效過(guò)濾器的性能測(cè)試，F(xiàn)FU檢漏和廠家做高效性能測(cè)試的時(shí)候比較實(shí)用。

 

2.4.檢測(cè)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(cè)試范圍：0.0001%-125ug/L

測(cè)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(guò)濾器PAO檢漏操作的解析

 

3.高效過(guò)濾器的使用壽命

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

更換過(guò)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(gè)不起眼的設(shè)備，其損失可能會(huì)高于全部過(guò)濾器的費(fèi)用。更換過(guò)濾器后要由專業(yè)人員進(jìn)行檢測(cè)，有時(shí)還要對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，然后還要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的試運(yùn)行。檢測(cè)、調(diào)試、試運(yùn)行，三項(xiàng)費(fèi)用加到一起，可能會(huì)與過(guò)濾器價(jià)格不相上下。聰明的業(yè)主總是希望盡可能地延長(zhǎng)高效過(guò)濾器的使用壽命，不是為了省過(guò)濾器那幾個(gè)錢(qián)，他們是想避免因更換過(guò)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(guò)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(guò)濾器的心。那種工廠的技術(shù)日新月異，一個(gè)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(guò)濾器也同時(shí)報(bào)廢。在那里，高效過(guò)濾器的“一輩子”也就是7年，為了保險(xiǎn)，設(shè)計(jì)師將過(guò)濾器的設(shè)計(jì)使用壽命定為10-20年。高效過(guò)濾器上積灰過(guò)多時(shí)阻力增大，大到影響正常送風(fēng)時(shí)，高效過(guò)濾器就該報(bào)廢。增大高效過(guò)濾器的過(guò)濾面積或增加過(guò)濾器的數(shù)量，都能延長(zhǎng)過(guò)濾器的使用壽命。但那些做法的操作空間不大，你不可能無(wú)限地增大過(guò)濾面積，要延長(zhǎng)高效過(guò)濾器的使用壽命，最根本的辦法是將灰塵擋在預(yù)過(guò)濾器。更換預(yù)過(guò)濾器一般無(wú)須停產(chǎn)，無(wú)須調(diào)試，所以有經(jīng)驗(yàn)的業(yè)主會(huì)把注意力和金錢(qián)花在預(yù)過(guò)濾器上。

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

有些場(chǎng)合，對(duì)高效過(guò)濾器使用壽命的規(guī)定不是出于對(duì)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(guò)濾器中的玻璃纖維濾紙會(huì)受到回風(fēng)的腐蝕，為了安全，必須定期更換高效過(guò)濾器。有些財(cái)大氣粗的制藥廠，每年雨季過(guò)后要更換高效過(guò)濾器，為的是防止過(guò)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(kāi)展一項(xiàng)新的重要課題前，為了可靠，上司會(huì)要求使用新的高效過(guò)濾器。