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潔淨室空氣中懸浮粒子的測試標準

文章來源:http://www.zzjyly.com/  2015年06月24日  點擊數:4940

對於潔淨室來說,空氣中懸浮粒子的測試無疑是最重要的檢測項目。測定潔淨室空氣中粒徑分布在0.1-5.0μm範圍內的懸浮粒子濃度,從國際標準來看其目的有:

按照國際標準ISO 14644-2對潔淨室或潔淨設備進行檢驗(Certify)或驗證(Verify),或是按照國際標準ISO 14644-2對潔淨室的運行狀態進行定期監測(periodic measurement)。至於測試狀態則根據需要和潔淨室實際占用情況決定,可能是空態、靜態和動態中的任何一種。

國家標準GB 50073-2001與國際標準ISO 14644的上述規定是統一的。

如前所述,通常“空態”適用於新建或新改造的潔淨室,完成“空態”下的測試後,再在“靜態”或“動態”下進行達標測試,而潔淨室空氣中懸浮粒子的監測一般都是在動態條件下進行。

 潔淨室測試

1  測試的準備工作

測試前應驗證潔淨室或潔淨區的各個方麵設施都是完備的,而且運行正常,符合設計的技術性能要求。預測試工作一般包括:

1)   空氣流量或風速測試;

2)   空氣壓差測試;

3)   隔斷結構氣密性測試;

4)   已安裝好的過濾器檢漏測試。

 

2  采樣點的位置及數量

國家標準GB 50073-2001《潔淨廠房設計規範》和國際標準ISO14644-1《空氣潔淨度分級》中,關於潔淨室空氣中懸浮粒子測試的采樣點的規定是一致的。(來源:www.zzjyly.com)

潔淨室檢測時最少采樣點數按下式決定:

                            

式中 NL---最少采樣點(四舍五入取為整數);

       A---潔淨室或潔淨區的麵積,m2;

   ISO-14644-1特別注明,對於水平單向流,麵積A可以看作是與氣流運動的截麵積。

  國內外標準都強調采樣點應均勻分布於潔淨室或潔淨區的整個麵積內,並位於工作區高度,通常距離地麵0.8m。

  表2-1列出了現行國際、國內關於潔淨室檢測空氣中懸浮粒子的采樣點數,與早些年的國內行業標準JGJ71-90《潔淨室施工及驗收規範》關於不同潔淨度潔淨室檢測時最低采樣點數的比較。JGJ71-90有關采樣點的具體規定,與已於2001年被廢止的美國聯邦標準FS-209E(1992年頒發)是相一致的。

  由表2-1還可以清楚地看到,與以往規範規定的潔淨室空氣中懸浮粒子采樣數量相比較,新的方法與潔淨室的潔淨度級別無關,僅取決於潔淨室或潔淨區麵積的大小。

   而不同潔淨度級別的采樣差異,主要反映在單點的采樣空氣量的多少上。

國際國內新、舊標準對空氣中懸浮粒子采樣點數的不同規定

麵積(┫)

GB 50073-2001

JGJ71-90潔淨室施工及驗收規範

ISO 14644

100級及高於100級

100級

10000級

100000級

<10

3

2

2

2

2

10

3

4

3

2

2

20

5

8

6

2

2

40

6

16

13

4

2

100

10

40

32

10

3

200

14

80

63

20

6

400

20

160

126

40

13

1000

32

400

316

100

32

2000

45

800

633

200

63

注:表中麵積的含義是:對於單向流(層流)潔淨室,是指送風麵麵積;對於亂流潔淨室,是指房間麵積。

 

3  各采樣點的單次采樣量

  當所選最大粒徑的粒子濃度處於指定的國際標準ISO 14644-1或國家標準GB 50073-2001相應的等級分級限值時(見本章附錄1、附錄2),要保證在每個采樣點的單次采樣空氣量中,至少能檢測出20個粒子,這才能滿足從統計學角度認定測量的可靠性,以此判定單次采樣量是否符合基本需要。此外,從采樣空氣量和采樣時間測定的可靠性考慮,也給定了下限值。所以,每一采樣點的單次采樣量應按下式確定:

        

式中 VS---每個采樣點單次最少采樣量,以升表示(L);

       Cn---相關等級規定的所選最大粒徑的等級限值(pcs/m3);

       20---假如粒子濃度處於空氣潔淨度等級限值,應被儀器測得的最少粒子數(pcs)。

舉例計算如下:

由本章附錄1可以查到各潔淨度等級相應粒徑的粒子濃度限值。

計算結果表明,若以0.3μm粒徑為檢測依據,則ISO 4級每測點單次采樣量為19.6L,若以0.1μm為準,則單次采樣量為2L。


關於采樣量還應注意以下三點:

1)為保證采樣量及采樣時間測定的可靠性,規定每個采樣點的采樣量至少為2L,采樣時間最少為1min。當按式(2.2)計算的VS或儀器的采樣時間不滿足上述要求時,以上述下限值為準。

2)當潔淨室、潔淨區僅有一個采樣點時,則最少在該點采樣3次。

3)ISO 14644還建議,如果VS值很大時,所需采樣時間偏少,則應考慮采用順序采樣程序,以減少所需采樣量及采樣時間。

 

4  空氣中懸浮粒子濃度的采樣及數據整理

  潔淨室空氣中懸浮粒子濃度檢測采樣時,應注意以下問題:

1)   國際GB 50073-2001規定,應使用采樣量大於1L/min的光學粒子計數器。

2)   所選用的光學粒子計數器必須在儀器校準的有效使用期內。校準的頻度和方法應符合現行公認的規範,通常每年校準一次。

3)   使用光學粒子計數器采樣時,采樣探頭的入口應位於氣流中並朝向氣流,如果氣流方向並未受控或不可預測時,如在非單向流潔淨室,則采樣探頭的入口應垂直向上。

4)   每個采樣點可按所計算確定的最小采樣量采樣空氣。

 

4.1空氣中懸浮粒子濃度的統計計算原則

粒子濃度的統計計算,遵循以下原則:

1)   當采樣點數多於9個時,潔淨室空氣中懸浮粒子濃度即為各采樣點粒子濃度的算術平均值。

2)   當采樣點多於1個,但少於10個時,按下節中所述程序計算平均值、標準偏差(standard deviation)和95%置信上限UCL(upper confidence limit)。

3)   如果在每個采樣點測得的粒子濃度平均值以及計算所得的95%置信上限都未超過所檢測潔淨室或潔淨區的濃度限值,則認為該潔淨室或潔淨區達到了規定的潔淨度級別。

4)   如果測試計算結果未能滿足規定的潔淨度級別,可增加均勻分布的新采樣點進行測試,對包括新增采樣點數據在內的數據重新計算的結果,就是確定的結論。

5)   如果95%置信上限的計算結果,未達到規定的等級是由於測量差錯或空氣中粒子濃度異常低而造成的單個限外值,則該值可以不計。(參看2.5.2節的例題)

6)   在統計分析中隻考慮所引起的精神不足、隨機誤差,不考慮非隨機誤差,如校準誤差造成的偏差等。

5   潔淨度級別的計算例題

5.1例題1

  被測的潔淨室麵積(A)為80m2。需要確定其在動態下是否符合規定的空氣中懸浮粒子潔淨度等級。該潔淨室規定的空氣潔淨度等級為ISO 14644 5級或等同的GB 50073-2001 5級。

1.計算空氣中最大允許懸浮粒子濃度

建設方與承包商在潔淨室工程承包合同中,規定了所建設潔淨室

應在動態條件下檢測0.3μm(D1)與0.5μm(D2)兩個粒徑的空氣中懸浮粒子濃度,以考核其是否達到標準。

1)   根據ISO 14644-1及GB 50071-2001國際、國內標準關於潔淨度表示方法的規定,在潔淨室潔淨度分級中設定的所選粒徑應在0.1-5μm的限值範圍內。本例所選定的兩個檢測粒徑符合上述規定,即0.1μm≤0.3μμm,0.5μm≤5μm。

2)   根據ISO 14644-1的規定,如果所選定的檢測粒徑不止一種,則相鄰的較大的粒徑(如D2)與較小的粒徑(如D1)之比至少應為1.5,即D2≥1.5D1.本例所選定的兩種檢測粒徑0.5μm≥1.5×0.3μm(0.45μm),也符合ISO 14644-1關於潔淨度分級的此項規定。國家標準GB 50073-2001,對此未作規定。

3)   計算最大允許懸浮粒子濃度。該值可以按下述步驟進行計算,也可直接從懸浮粒子潔淨度等級劃分表查得。按照ISO 14644-1及GB 50073-2001所一致給定的懸浮粒子潔淨度等級劃分原則,每種選定粒徑的最大允許粒子濃度Cn的計算公式,如式(2-7)所列:

                           

式中   Cn—大於或等於所選定粒子的最大允許濃度。Cn的有效數字從高位算起不超過3位(其餘寫為0),並四舍五入至最接近的整數;

        N—潔淨度等級,N的最大值為9,兩級中間範圍的等級之最小允許級差是0.1;

        D—以微米表示的所選粒徑;

        0.1—以微米計的常數。

按照式(2-7)計算所選定檢測粒徑的最大允許濃度如下:

對≥0.3μm(D1)的粒子:

從本章附錄1附表1中查找,也可得到與上述計算值相同的結果。

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