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洁净室空气中悬浮粒子的测试标准

文章来源:http://www.iwuchen.com/  2015年06月24日  点击数:5247

对于洁净室来说,空气中悬浮粒子的测试无疑是最重要的检测项目。测定洁净室空气中粒径分布在0.1-5.0μm范围内的悬浮粒子浓度,从国际标准来看其目的有:

按照国际标准ISO 14644-2对洁净室或洁净设备进行检验(Certify)或验证(Verify),或是按照国际标准ISO 14644-2对洁净室的运行状态进行定期监测(periodic measurement)。至于测试状态则根据需要和洁净室实际占用情况决定,可能是空态、静态和动态中的任何一种。

国家标准GB 50073-2001与国际标准ISO 14644的上述规定是统一的。

如前所述,通常“空态”适用于新建或新改造的洁净室,完成“空态”下的测试后,再在“静态”或“动态”下进行达标测试,而洁净室空气中悬浮粒子的监测一般都是在动态条件下进行。

 洁净室测试

1  测试的准备工作

测试前应验证洁净室或洁净区的各个方面设施都是完备的,而且运行正常,符合设计的技术性能要求。预测试工作一般包括:

1)   空气流量或风速测试;

2)   空气压差测试;

3)   隔断结构气密性测试;

4)   已安装好的过滤器检漏测试。

 

2  采样点的位置及数量

国家标准GB 50073-2001《洁净厂房设计规范》和国际标准ISO14644-1《空气洁净度分级》中,关于洁净室空气中悬浮粒子测试的采样点的规定是一致的。(来源:www.iwuchen.com)

洁净室检测时最少采样点数按下式决定:

                            

式中 NL---最少采样点(四舍五入取为整数);

       A---洁净室或洁净区的面积,m2;

   ISO-14644-1特别注明,对于水平单向流,面积A可以看作是与气流运动的截面积。

  国内外标准都强调采样点应均匀分布于洁净室或洁净区的整个面积内,并位于工作区高度,通常距离地面0.8m。

  表2-1列出了现行国际、国内关于洁净室检测空气中悬浮粒子的采样点数,与早些年的国内行业标准JGJ71-90《洁净室施工及验收规范》关于不同洁净度洁净室检测时最低采样点数的比较。JGJ71-90有关采样点的具体规定,与已于2001年被废止的美国联邦标准FS-209E(1992年颁发)是相一致的。

  由表2-1还可以清楚地看到,与以往规范规定的洁净室空气中悬浮粒子采样数量相比较,新的方法与洁净室的洁净度级别无关,仅取决于洁净室或洁净区面积的大小。

   而不同洁净度级别的采样差异,主要反映在单点的采样空气量的多少上。

国际国内新、旧标准对空气中悬浮粒子采样点数的不同规定

面积(┫)

GB 50073-2001

JGJ71-90洁净室施工及验收规范

ISO 14644

100级及高于100级

100级

10000级

100000级

<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:表中面积的含义是:对于单向流(层流)洁净室,是指送风面面积;对于乱流洁净室,是指房间面积。

 

3  各采样点的单次采样量

  当所选最大粒径的粒子浓度处于指定的国际标准ISO 14644-1或国家标准GB 50073-2001相应的等级分级限值时(见本章附录1、附录2),要保证在每个采样点的单次采样空气量中,至少能检测出20个粒子,这才能满足从统计学角度认定测量的可靠性,以此判定单次采样量是否符合基本需要。此外,从采样空气量和采样时间测定的可靠性考虑,也给定了下限值。所以,每一采样点的单次采样量应按下式确定:

        

式中 VS---每个采样点单次最少采样量,以升表示(L);

       Cn---相关等级规定的所选最大粒径的等级限值(pcs/m3);

       20---假如粒子浓度处于空气洁净度等级限值,应被仪器测得的最少粒子数(pcs)。

举例计算如下:

由本章附录1可以查到各洁净度等级相应粒径的粒子浓度限值。

计算结果表明,若以0.3μm粒径为检测依据,则ISO 4级每测点单次采样量为19.6L,若以0.1μm为准,则单次采样量为2L。


关于采样量还应注意以下三点:

1)为保证采样量及采样时间测定的可靠性,规定每个采样点的采样量至少为2L,采样时间最少为1min。当按式(2.2)计算的VS或仪器的采样时间不满足上述要求时,以上述下限值为准。

2)当洁净室、洁净区仅有一个采样点时,则最少在该点采样3次。

3)ISO 14644还建议,如果VS值很大时,所需采样时间偏少,则应考虑采用顺序采样程序,以减少所需采样量及采样时间。

 

4  空气中悬浮粒子浓度的采样及数据整理

  洁净室空气中悬浮粒子浓度检测采样时,应注意以下问题:

1)   国际GB 50073-2001规定,应使用采样量大于1L/min的光学粒子计数器。

2)   所选用的光学粒子计数器必须在仪器校准的有效使用期内。校准的频度和方法应符合现行公认的规范,通常每年校准一次。

3)   使用光学粒子计数器采样时,采样探头的入口应位于气流中并朝向气流,如果气流方向并未受控或不可预测时,如在非单向流洁净室,则采样探头的入口应垂直向上。

4)   每个采样点可按所计算确定的最小采样量采样空气。

 

4.1空气中悬浮粒子浓度的统计计算原则

粒子浓度的统计计算,遵循以下原则:

1)   当采样点数多于9个时,洁净室空气中悬浮粒子浓度即为各采样点粒子浓度的算术平均值。

2)   当采样点多于1个,但少于10个时,按下节中所述程序计算平均值、标准偏差(standard deviation)和95%置信上限UCL(upper confidence limit)。

3)   如果在每个采样点测得的粒子浓度平均值以及计算所得的95%置信上限都未超过所检测洁净室或洁净区的浓度限值,则认为该洁净室或洁净区达到了规定的洁净度级别。

4)   如果测试计算结果未能满足规定的洁净度级别,可增加均匀分布的新采样点进行测试,对包括新增采样点数据在内的数据重新计算的结果,就是确定的结论。

5)   如果95%置信上限的计算结果,未达到规定的等级是由于测量差错或空气中粒子浓度异常低而造成的单个限外值,则该值可以不计。(参看2.5.2节的例题)

6)   在统计分析中只考虑所引起的精神不足、随机误差,不考虑非随机误差,如校准误差造成的偏差等。

5   洁净度级别的计算例题

5.1例题1

  被测的洁净室面积(A)为80m2。需要确定其在动态下是否符合规定的空气中悬浮粒子洁净度等级。该洁净室规定的空气洁净度等级为ISO 14644 5级或等同的GB 50073-2001 5级。

1.计算空气中最大允许悬浮粒子浓度

建设方与承包商在洁净室工程承包合同中,规定了所建设洁净室

应在动态条件下检测0.3μm(D1)与0.5μm(D2)两个粒径的空气中悬浮粒子浓度,以考核其是否达到标准。

1)   根据ISO 14644-1及GB 50071-2001国际、国内标准关于洁净度表示方法的规定,在洁净室洁净度分级中设定的所选粒径应在0.1-5μm的限值范围内。本例所选定的两个检测粒径符合上述规定,即0.1μm≤0.3μμm,0.5μm≤5μm。

2)   根据ISO 14644-1的规定,如果所选定的检测粒径不止一种,则相邻的较大的粒径(如D2)与较小的粒径(如D1)之比至少应为1.5,即D2≥1.5D1.本例所选定的两种检测粒径0.5μm≥1.5×0.3μm(0.45μm),也符合ISO 14644-1关于洁净度分级的此项规定。国家标准GB 50073-2001,对此未作规定。

3)   计算最大允许悬浮粒子浓度。该值可以按下述步骤进行计算,也可直接从悬浮粒子洁净度等级划分表查得。按照ISO 14644-1及GB 50073-2001所一致给定的悬浮粒子洁净度等级划分原则,每种选定粒径的最大允许粒子浓度Cn的计算公式,如式(2-7)所列:

                           

式中   Cn—大于或等于所选定粒子的最大允许浓度。Cn的有效数字从高位算起不超过3位(其余写为0),并四舍五入至最接近的整数;

        N—洁净度等级,N的最大值为9,两级中间范围的等级之最小允许级差是0.1;

        D—以微米表示的所选粒径;

        0.1—以微米计的常数。

按照式(2-7)计算所选定检测粒径的最大允许浓度如下:

对≥0.3μm(D1)的粒子:

从本章附录1附表1中查找,也可得到与上述计算值相同的结果。

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