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超純水箱系統(tǒng)自力式氮封閥選型分析

  氮封水箱一般應(yīng)用在超純水系統(tǒng)中，一般用在混床或EDI電去離子設(shè)備后的需要設(shè)置緩沖水箱時，此時往往會優(yōu)先考慮采用氮封水箱來作為緩沖罐，氮氣要求純度為99%。 氮封裝置（氮封閥）是由ZZDG型指揮器操作型自力式壓力調(diào)節(jié)閥（這里簡稱供氮閥）和ZZDX型自力式微壓調(diào)節(jié)閥（簡稱泄氮閥）及呼吸閥三大部份組成。當(dāng)罐內(nèi)壓力升高超過設(shè)定值時，供氮閥關(guān)閉，泄氮閥打開（罐頂未設(shè)呼吸閥，或呼吸閥故障打不開），將罐內(nèi)多余壓力泄放。在儲罐內(nèi)壓力降低時，泄氮閥處于關(guān)閉狀態(tài)，供氮閥打開，向罐內(nèi)注氮氣。供氮閥閥前壓力在1.0Mpa以下，現(xiàn)場壓力較高時，可在供氮閥前安裝一只ZZYP型自力式壓力調(diào)節(jié)閥將壓力減至1.0 Mpa以下，以提高可靠性和使用效果。
 

      氮封裝置（氮封閥）的供（泄）氮壓力設(shè)定方便，可在連續(xù)生產(chǎn)的條件下進(jìn)行。在設(shè)定壓力范圍內(nèi)，如從100mm H20需調(diào)整到50mm H20，可通過調(diào)節(jié)供氮閥頂部的調(diào)節(jié)螺絲，改變彈簧的力，即可達(dá)到需要新設(shè)定的工藝值。泄氮閥的調(diào)整也是同理。呼吸閥設(shè)定值調(diào)整：在上述設(shè)定值調(diào)整好后，為避免呼吸閥啟閉頻繁，呼吸閥的設(shè)定值應(yīng)大于泄壓設(shè)定置。

    超純水在空氣中如何被污染：*，空氣中含有二氧化碳、細(xì)菌、塵埃等雜質(zhì)，而超純水為純的溶劑，對這些雜質(zhì)的溶解能力很強(qiáng)，故一旦超純水與空氣接觸，就會使其電阻率迅速下降，實踐證明15MΩ.cm以上的超純水暴露在空氣中1分鐘后水質(zhì)就會下降至3-4MΩ.cm，3分鐘以后就會下降到2MΩ.cm左右。因此必須要減少超純水與空氣接觸的機(jī)會。空氣中含有二氧化碳、塵埃等雜質(zhì)，而超純水為純的溶劑，對這些雜質(zhì)的溶解能力很強(qiáng)，故一旦超純水與空氣接觸，就會使其電阻率迅速下降，實踐證明15MΩ.cm以上的超純水暴露在空氣中1分鐘后水質(zhì)就會下降至3-4MΩ.cm，3分鐘以后就會下降到2MΩ.cm左右，因此超純水的儲存容器需確保水體與空氣的接觸。

超純水箱系統(tǒng)自力式氮封閥選型分析處理超純水與空氣接觸的方法：
充氮法：即在水箱水面上充入氮氣使箱內(nèi)維持適當(dāng)?shù)恼龎毫Γ柚勾髿馀c箱內(nèi)水面接觸。
薄膜袋法：即在在水箱內(nèi)設(shè)置袋狀薄膜覆蓋于水面上，薄膜袋隨水位升降，減少水面與空氣接觸面積。   
浮頂法：即以密度比水輕的輕質(zhì)材料在水箱內(nèi)制成整塊板狀浮頂浮于水面，并用輕質(zhì)彈性材料（如海綿、發(fā)泡塑料等）遮蓋浮頂與箱間的間隙，浮頂隨水面升降。從而減少空氣與水面的接觸機(jī)會。在上述三種方法中又以氮封水箱常見，實施簡單，效果好。

超純水箱系統(tǒng)自力式氮封閥選型分析的工作原理：
超純水氮封水箱是將一定量的氮氣充入密封的水箱內(nèi)，水箱內(nèi)氮氣壓力不大于80Kpa，氮氣是惰性氣體能防止CO2等其它物質(zhì)溶入水中影響水質(zhì)，保證水箱內(nèi)的水不受二次污染而導(dǎo)致水質(zhì)下降。
氮封裝置由快速泄放閥及微壓調(diào)節(jié)閥兩大部分組成，而快速泄放閥由壓力控制器及單座切斷閥組成，當(dāng)儲罐內(nèi)壓力升高至設(shè)定壓力時，快速泄放閥迅速開啟，將罐內(nèi)多余壓力泄放。微壓調(diào)節(jié)閥是在儲罐內(nèi)壓力降低時，開啟閥門，向罐內(nèi)充注氮氣。因微壓調(diào)節(jié)閥必須使用在壓力為0.1Mpa壓力以下，現(xiàn)場N2壓力較高，必須安裝壓力調(diào)節(jié)閥將壓力降低至0.1Mpa以下才可使用。壓力可按要求分段設(shè)定，從0.5Kpa至60 Kpa以下。
微壓調(diào)節(jié)閥壓力調(diào)節(jié)范圍內(nèi)選定一設(shè)定值 如：3Kpa
泄氮設(shè)定值的設(shè)定應(yīng)遠(yuǎn)離供氮壓力值，如：8Kpa。
具體壓力的設(shè)定值要根據(jù)純水系統(tǒng)的產(chǎn)水量和水箱容量大小來確定選擇。
N2的純度為99。995％以上。

是一種控制閥后壓力的調(diào)節(jié)閥，其初始位置的閥芯在開啟位置，當(dāng)指揮器執(zhí)行機(jī)器檢測到閥后壓力升高至設(shè)定值，自動關(guān)閉指揮器，隨即主閥開度逐漸減小，直至閥后壓力穩(wěn)定在要求的設(shè)定值。

七、超純水箱系統(tǒng)自力式氮封閥選型分析規(guī)格用技術(shù)參數(shù)

主要參數(shù)及主要性能指標(biāo)見表一                             表一

2、超純水箱系統(tǒng)自力式氮封閥選型分析壓力調(diào)節(jié)范圍見表二                                                   表二

3、超純水箱系統(tǒng)自力式氮封閥選型分析主要零件材料見表三 表三

八、超純水箱系統(tǒng)自力式氮封閥選型分析閥體強(qiáng)度和試驗：

  試驗前，必須將閥門腔體內(nèi)的油污、水漬、雜質(zhì)清理干凈，在閥體兩端及接座處安裝度壓板封堵，安裝加壓泵、壓力表、截止閥和排氣閥等。將自來水向閥體腔內(nèi)沖壓并保壓，壓力等級根據(jù)閥門技術(shù)要求和閥門試驗標(biāo)準(zhǔn)來確定，保壓時間10min。重點檢查閥體承壓面、焊縫處，若外泄漏和結(jié)構(gòu)損失，方可認(rèn)為合格。

1、單體密封試驗：

  試驗介質(zhì)為液體：試驗前，全開閥門，將其腔內(nèi)的水漬、雜質(zhì)、油污清理干凈，*關(guān)閉閥門后，安裝試壓板、加壓泵、壓力表、截止閥、排氣閥等。從進(jìn)口盲板處對閥充入自來水，水壓力等級根據(jù)閥門技術(shù)要求和閥門試驗標(biāo)準(zhǔn)來確定，保壓時間3min。泄漏量符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T4213-2008）的相關(guān)規(guī)定，可認(rèn)為合格。

  試驗介質(zhì)為氣體：試驗前，全開閥門，將其腔內(nèi)的水漬、雜質(zhì)、油污清理干凈，*關(guān)閉閥門后，安裝試壓板、加壓泵、壓力表、截止閥、排氣閥等。從進(jìn)口盲板處對閥充入溫度為5~10℃的清潔空氣，壓力等級根據(jù)閥門技術(shù)要求和閥門試驗標(biāo)準(zhǔn)來確定，保壓時間3min。泄漏量符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T4213-2008）的相關(guān)規(guī)定，可認(rèn)為合格。

2、動作試驗：

  空載動作試驗：試驗前，全開閥門將其腔內(nèi)的水漬、雜質(zhì)、油污清理干凈，*關(guān)閉閥門；外接液壓驅(qū)動閥門開關(guān)數(shù)次，若閥門在開啟過程能正常動作，全行程時間滿足要求且沒有異響聲等現(xiàn)象，則認(rèn)為合格。

  帶負(fù)載開啟試驗：試驗前，全開閥門將其腔內(nèi)的水漬、雜質(zhì)、油污清理干凈，*關(guān)閉閥門；閥體一端安裝試驗盲板并安裝加壓力泵、壓力表、截止閥等。對密封腔內(nèi)充入干凈空氣壓壓，壓力等級根據(jù)閥門技術(shù)要求和閥門試驗標(biāo)準(zhǔn)來確定，持續(xù)一分鐘。外接液壓站驅(qū)動閥門開關(guān)次數(shù)，若閥門在開啟過程中能正常動作，全行程時間滿足要求且沒有異響聲等現(xiàn)象，則認(rèn)為合格。

  總之，新購調(diào)節(jié)閥必須經(jīng)過強(qiáng)度試驗、密封試驗和動作試驗，驗收合格后方可投入使用。

九、超純水箱系統(tǒng)自力式氮封閥選型分析流量特性

超純水箱系統(tǒng)自力式氮封閥選型分析規(guī)格與技術(shù)參數(shù)

注：表中數(shù)據(jù)為本公司標(biāo)準(zhǔn)配置，可按用戶要求另行選配

超純水箱系統(tǒng)自力式氮封閥選型分析連接尺寸及標(biāo)準(zhǔn)

連接方式：法蘭 （標(biāo)準(zhǔn)型） 螺紋、焊接 （須用戶）

法蘭標(biāo)準(zhǔn)：PN16鋼制法蘭按GB/T9113.1 PN40鋼制法蘭按GB/T9113.2

密封面型式：PN16為突面（RF）； PN40為凹凸面，閥體為凹面；

法蘭端面距：GB12221-89

薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣信號接口：內(nèi)螺紋M16×1.5、M10X1、RC1/4

* 連接方式、閥體法蘭及法蘭端面距可按用戶的標(biāo)準(zhǔn)制造,如：ANSI、DIN、JIS等標(biāo)準(zhǔn)。

注：1、指揮器與主閥可分開安裝

十、超純水箱系統(tǒng)自力式氮封閥選型分析典型的安裝方式說明

超純水箱系統(tǒng)自力式氮封閥選型分析工作原理：

當(dāng)儲罐出液閥開啟，放料時，液面下降，氣相部分容積增大，罐內(nèi)氮氣壓力降低，供氮閥開啟，向儲罐注入氮氣，罐內(nèi)氮氣壓力上升，當(dāng)罐內(nèi)壓力上升至供氮閥壓力設(shè)定值時，供氮閥自動關(guān)閉。

當(dāng)儲罐進(jìn)液閥開啟，進(jìn)料時，液面上降，氣相部份容積減小，罐內(nèi)壓力升高，當(dāng)高于泄氮閥壓力設(shè)定值時，泄氮閥打開，向外界釋放氮氣，罐內(nèi)氮氣壓力下降，降至泄氮閥壓力設(shè)定值時，泄氮閥自動關(guān)閉。

超純水箱系統(tǒng)自力式氮封閥選型分析選用說明：

一般供氮壓力在300~800KPa左右，氮封設(shè)定壓力1KPa，泄氮壓力2KPa，呼吸閥呼氣壓力3KPa，吸氣壓力-300Pa。

罐頂呼吸閥僅起安全作用，是在主閥失靈，導(dǎo)致罐內(nèi)壓力過高或過低時，起到安全作用，在正常情況下不工作。

泄氮閥安裝在罐頂，口徑一般與進(jìn)液閥口徑相近，但工況參數(shù)不一樣，需進(jìn)選型計算再定。

一般供氮閥選用ZZYVP-16B供氮閥，泄氮閥選用ZZVP-16K泄氮閥、HXF-10呼吸閥采用阻火式。

超純水箱系統(tǒng)自力式氮封閥選型分析安裝注意事項：

自力式氮封閥利用介質(zhì)自身的壓力操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)充滿介質(zhì)，故合理的安裝方式將提高設(shè)定點的調(diào)節(jié)精度和增加閥門的使用壽命。

在安裝時取壓點的位置應(yīng)離調(diào)壓閥有適當(dāng)距離，大于6~10倍管道直徑。

建議安裝旁路以供定期檢修。

指揮器與主閥可分開安裝。

十二、超純水箱系統(tǒng)自力式氮封閥選型分析安裝、維護(hù)、調(diào)試

1、安裝（見圖三）

檢查整機(jī)零件是否缺損與松動，對使用有害人體健康的介質(zhì)，必須進(jìn)行強(qiáng)度、密封、泄漏與精度測試。

在安裝前，對管道進(jìn)行清洗（否則由于焊渣等管道垃圾，損壞閥芯密封面，導(dǎo)致閥門不能正常工作），閥門入口處要有足夠的直管段，并配有過濾器。閥體與管道的法蘭連接，要注意同軸度。

安裝場地應(yīng)考慮到人員與設(shè)備的安全，即便于操作，又有利于拆裝與維修。

閥門應(yīng)正立垂直安裝在水平管道上，導(dǎo)壓管必須安裝在距離閥出口至少六倍于公稱通徑的閥后管道上。閥自重較大與有振動的場合，要用支撐架，盡量避免水平安裝。

介質(zhì)流動方向應(yīng)與閥體上的箭頭指向一致。因微壓閥屬于精密儀表，其中指揮器膜片直接承受介質(zhì)壓力，若閥門反裝或管道有反沖壓力，則指揮器膜片由于受壓過高導(dǎo)致膜片損壞，閥門不能工作。閥門應(yīng)在環(huán)境溫度-25～+55℃場所使用。

為使自控系統(tǒng)失靈或檢修閥門時，仍能連續(xù)生產(chǎn)，應(yīng)設(shè)置旁路閥（見圖三）。

超純水箱系統(tǒng)自力式氮封閥選型分析維護(hù)：

清洗閥門：對清洗一般介質(zhì)，只要用水洗凈就可以。但對清洗有害健康的介質(zhì)，首先要了解其性質(zhì)，在選用相應(yīng)的清洗辦法。

閥門的拆卸：將外露表面生銹的零件先除銹，但在除銹前，要保護(hù)好閥座、閥芯、閥桿與推桿等精密零件的加工表面。拆裝閥座時應(yīng)使用工具。

閥芯、閥座：二密封面有較小的銹斑與磨損，可用機(jī)械加工的方法進(jìn)行修理，如損壞嚴(yán)重必須換新。但不管修理或更換后的硬密封面，都必須進(jìn)行研磨。

閥桿：表面損壞，必須換新。

壓縮彈簧：如有裂紋等影響強(qiáng)度的缺陷，必須換新。

易損零件：填料、密封墊片與O型圈，每次檢修時，全部換新。膜片必須檢查是否有預(yù)示將來可能發(fā)生裂紋、老化與腐蝕等痕跡，根據(jù)檢驗結(jié)果，決定是否更換，但膜片使用期一般最多2～3年。

閥門組裝要注意對中，螺栓要在對角線上擰緊，滑動部分要加潤滑油。組裝后應(yīng)按產(chǎn)品出廠測試項目與方法調(diào)試，并在這期間，可更準(zhǔn)確地調(diào)整填料壓緊力與閥芯關(guān)閉位置。

超純水箱系統(tǒng)自力式氮封閥選型分析調(diào)試：

所需要壓力值是通過對指揮器頂部的調(diào)節(jié)螺母的操作而得到調(diào)整，打開頂部的防塵蓋，用扳手調(diào)整調(diào)節(jié)螺母。順時針方向旋轉(zhuǎn)使壓力增大，逆時針旋轉(zhuǎn)則壓力減小。安裝在壓力調(diào)節(jié)閥后的壓力表，可使工作人員借以觀察調(diào)整后的壓力給定值。

   超純水箱系統(tǒng)自力式氮封閥選型分析防止超純水容器被空氣污染的常見方法：
   ☆充氮法：即在水箱水面上充入氮氣使箱內(nèi)維持適當(dāng)?shù)恼龎毫Γ柚勾髿馀c箱內(nèi)水面接觸。
   ☆薄膜袋法：即在在水箱內(nèi)設(shè)置袋狀薄膜覆蓋于水面上，薄膜袋隨水位升降，減少水面與空氣接觸面積。
   ☆浮頂法：即以密度比水輕的輕質(zhì)材料在水箱內(nèi)制成整塊板狀浮頂浮于水面，并用輕質(zhì)彈性材料（如海綿、發(fā)泡塑料等）遮蓋浮頂與箱間的間隙，浮頂隨水面升降。從而減少空氣與水面的接觸機(jī)會。
在上述三種方法中又以氮封水箱zui常見，實施簡單，效果。
  氮封水箱的組成：
  氮封水箱是由三部分組成：
  ☆氮氣源：通常可以選用潔凈高壓氮氣瓶、制氮機(jī)、工廠現(xiàn)有潔凈壓縮氮氣……
  ☆密閉水箱：超純水水箱一定要全密封，一方面防止氮氣外泄，另外防止空氣進(jìn)入水箱污染超純水。
  ☆控制系統(tǒng)：氮封閥裝置

超純水箱系統(tǒng)自力式氮封閥選型分析

1、水箱未滿水前需要補(bǔ)水；
2、補(bǔ)水時需要打開呼吸器；
3、補(bǔ)水時水箱滿后設(shè)備需停水；
4、水箱水位不足后處理系統(tǒng)需停機(jī)保護(hù)直至水位正常；
5、補(bǔ)水完成后關(guān)掉呼吸器；
6、前面的步驟完成后再補(bǔ)氮氣……這些都需要有一套全自動的程序來協(xié)調(diào)控制，保證超純水不會被大氣污染。
7、反滲透設(shè)備在使用前，需采用蒸氣進(jìn)行高溫消毒，設(shè)備運行時前72小時生產(chǎn)出來的超純水需排放掉。
8、檢測超純水需在出水口安裝可流運水探測槽再裝電阻率擦頭，才能反映出超純水的水質(zhì)。