电子工业洁净室风机过滤器机组关键参数检测方法

章忠飞，翟传明，张超，王娟娟，闻义，谷悦

（1.京东方科技集团股份有限公司；2.中电投工程研究检测评定中心有限公司）

【关键字】风机过滤器机组；电子工业洁净室；关键参数；检测

1 引言

近年来,随着我国电子工业技术革新与发展，陆续建设了多处大规模电子工业厂房。由于电子工业厂房洁净室空间较大，洁净度等级要求也较高（大多为百级或千级），导致电子工业厂房中常规的净化空调系统存在投资大、能耗高、灵活性较低以及施工周期长等问题。由于风机过滤器机组（Fan Filter Unit,简称FFU）能够较好地解决上述问题，因此,在电子工业洁净室中被广泛应用[1～3]。洪玉忠[4]探讨了FFU制造机组在生物医药洁净室应用中存在的问题，指出洁净室层流罩FFU设计需根据面积大小、吊顶形式等因素综合考虑。王军峰等[5]利用数值模拟和试验相结合的方法，对FFU内部结构进行了优化，对造成旋涡的流道突扩结构进行了修改，研究结果表明，优化后的FFU出风更均匀，静压更高。针对FFU送风口数量巨大、难以模拟的问题，王江标等[6]提出了一种针对FFU送风口的简化处理方法，并与局部流场实测数据进行对比，验证了方法的正确性。然而，现阶段对FFU开发与应用研究大多集中于不同的FFU装置特点，对于FFU测试技术研究相对较少。因此，应重视对FFU测试技术的研究与相关规范的建立，具有重要意义。

2 FFU性能关键参数

影响FFU净化过滤效果的关键参数包括截面风速、送风均匀性、高效过滤器完整性（即过滤器检漏）及洁净度等。其中，截面风速是保证洁净空气影响范围的参数，规范JG/T 388—2012《风机过滤器机组》中指出其截面风速应满足0.45m/s。截面风速不足则导致洁净空气难以送到工作面高度或在途中受到其他方向气流干扰。送风均匀性影响了FFU工作状态下的气流组织状态，当FFU送风均匀性较低时，易造成卷吸而影响其工作范围下的洁净度，规范JG/T 388—2012《风机过滤器机组》要求其送风速度相对标准差不超过15%。FFU过滤器完整性与工作范围内洁净度是保证其净化性能的核心参数。本文以某实际电子工业厂房FFU关键性能参数检测工程为例，阐述了FFU面风速、送风均匀性及高效过滤器完整性的检测方法。

3 洁净厂房（洁净室）技术参数工程概况

选取某电子工业厂房中二层洁净区域，洁净室详细技术参数如表1所示。洁净区测试主要包括空态、静态和动态3种方式。其中，空态是指洁净室内设施已建成、动力已接通并运行，但无生产设备、物料及人员状态；静态是指设施已建成，生产设备已安装而无人员的状态；动态是指设施以规定的状态运行，有规定的人员在场，并在商定的状态下进行检测的状态。本工程对洁净区空态下的FFU性能开展检测，主要包括FFU出口风速、送风均匀性和高效过滤器完整性。

表1 洁净室技术参数

4 FFU风速与均匀性检测

4.1 测试方法

依照标准GB 51110—2015《洁净厂房施工及质量验收规范》[7]以及ISO 14644-3—2005《洁净室和相关控制环境.第3部分：试验方法》[8]的试验要求，测试过滤器面风速的方法应在距滤网150mm处，将出风平面划分成均匀的小正方形，且每个小正方形边长不超过100mm，以正方形中心作为采样点。采用单点风速仪或多点风速仪测量各测试点风速，计算均值则为此滤网的面风速值，计算标准差则为风速均匀度。检测装置采用的风速仪如图1所示。

图1 风速测试仪

4.2 判定标准及检测结果

根据规范ISO 14644-3—2005《洁净室和相关控制环境.第3部分：试验方法》与JG/T 388—2012《风机过滤器机组》，FFU风速测试合格标准为0.4m/s± 20%，均匀性不低于15%。该工程实测风速与均匀性数据如表2所示。

由表2可知，洁净室风速均满足规范要求。

表2 风速实测数据

5 过滤器泄漏检测

FFU安装后的检漏是保证洁净室洁净度的重要手段。通常导致高效过滤器完整性不合格的因素主要有过滤材料损坏泄漏、人工安装不到位导致边框未压紧、长时期使用导致边框松动等。进行高效过滤器现场检漏的主要方法是钠焰法，计数法和光度计法，计数法由于需要气溶胶，发尘量小，测试简单，且满足精度要求，因此，本工程采用此方法。依据ISO 14644-3—2005《洁净室和相关控制环境.第3部分：试验方法》与GB 51110—2015《洁净厂房施工及质量验收规范》试验方法和要求，对过滤器完整性进行检测。

5.1 测试方法与设备

检测设备采用美国Hach Metone 3400粒子计数器，如图2所示，采样流量1CFM ，测试粒径范围为0.3μm、0.5μm、1.0μm、3.0μm、5.0μm、10.0μm。

图2 美国Hach Metone 3400粒子计数器

检测方法与步骤如下：

①运行机组，至少保证其正常运行10min时，机机组最大风量状态下进行检测。

②在过滤器上游采用人工发生气溶胶装置发尘，保证其0.1μm颗粒物计数浓度超过4000pc/L。

③将测试设备的探头沿高效过滤器表面做有规律扫描，探头距离滤网表面约2.5～3cm，探头速率宜控制在5cm/s，相邻的扫描路径应以1cm的距离相互重叠。

④采样器扫描进行过程中，应观察激光粒子计数器仪表显示值，当侦测到瞬间暴增有4颗以上粒子出现时，应改以5mm/s的速度重新探测，以确定是否有泄露，并找出泄露的具体位置。

⑤当发现有疑似泄漏点时，应在改点重新检测1min，若再无泄漏则继续进行检测，若检测出泄漏粒子，则判定为不合格。

5.2 判定标准及实测结果

高效过滤机组未有泄漏的判别应遵循以下原则：

①每一片过滤器均不得有泄漏，有泄漏应更新或修补后重新测量；

②每一片过滤器的单点修补尺寸不得大于过滤器表面积的3%；

③每一片过滤器的修补面积不得大于过滤器表面积的5%；

④每一片过滤器的修补不得超过2点；

⑤每一片过滤器全区域扫描时未出现瞬间粒子数量暴涨的点。

根据表3和判定准则可知，FFU泄露检测满足要求。

表3 泄漏实测数据

6 结语

以实际工程为背景，介绍了工业洁净室FFU出风口风量的检测和泄漏检测的相关方法，可为相关洁净室的检测提供工程参考。