超純水箱系統自力式氮封閥選型分析

  氮封水箱一般應用在超純水系統中，一般用在混床或EDI電去離子設備后的需要設置緩沖水箱時，此時往往會優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節閥（這里簡稱供氮閥）和ZZDX型自力式微壓調節閥（簡稱泄氮閥）及呼吸閥三大部份組成。當罐內壓力升高超過設定值時，供氮閥關閉，泄氮閥打開（罐頂未設呼吸閥，或呼吸閥故障打不開），將罐內多余壓力泄放。在儲罐內壓力降低時，泄氮閥處于關閉狀態，供氮閥打開，向罐內注氮氣。供氮閥閥前壓力在1.0Mpa以下，現場壓力較高時，可在供氮閥前安裝一只ZZYP型自力式壓力調節閥將壓力減至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）氮壓力設定方便，可在連續生產的條件下進行。在設定壓力范圍內，如從100mm H20需調整到50mm H20，可通過調節供氮閥頂部的調節螺絲，改變彈簧的力，即可達到需要新設定的工藝值。泄氮閥的調整也是同理。呼吸閥設定值調整：在上述設定值調整好后，為避免呼吸閥啟閉頻繁，呼吸閥的設定值應大于泄壓設定置。

    超純水在空氣中如何被污染：*，空氣中含有二氧化碳、細菌、塵埃等雜質，而超純水為純的溶劑，對這些雜質的溶解能力很強，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會。空氣中含有二氧化碳、塵埃等雜質，而超純水為純的溶劑，對這些雜質的溶解能力很強，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維持適當的正壓力，阻止大氣與箱內水面接觸。
薄膜袋法：即在在水箱內設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材料在水箱內制成整塊板狀浮頂浮于水面，并用輕質彈性材料（如海綿、發泡塑料等）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，水箱內氮氣壓力不大于80Kpa，氮氣是惰性氣體能防止CO2等其它物質溶入水中影響水質，保證水箱內的水不受二次污染而導致水質下降。
氮封裝置由快速泄放閥及微壓調節閥兩大部分組成，而快速泄放閥由壓力控制器及單座切斷閥組成，當儲罐內壓力升高至設定壓力時，快速泄放閥迅速開啟，將罐內多余壓力泄放。微壓調節閥是在儲罐內壓力降低時，開啟閥門，向罐內充注氮氣。因微壓調節閥必須使用在壓力為0.1Mpa壓力以下，現場N2壓力較高，必須安裝壓力調節閥將壓力降低至0.1Mpa以下才可使用。壓力可按要求分段設定，從0.5Kpa至60 Kpa以下。
微壓調節閥壓力調節范圍內選定一設定值 如：3Kpa
泄氮設定值的設定應遠離供氮壓力值，如：8Kpa。
具體壓力的設定值要根據純水系統的產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節閥，其初始位置的閥芯在開啟位置，當指揮器執行機器檢測到閥后壓力升高至設定值，自動關閉指揮器，隨即主閥開度逐漸減小，直至閥后壓力穩定在要求的設定值。

七、超純水箱系統自力式氮封閥選型分析規格用技術參數

主要參數及主要性能指標見表一                             表一

2、超純水箱系統自力式氮封閥選型分析壓力調節范圍見表二                                                   表二

3、超純水箱系統自力式氮封閥選型分析主要零件材料見表三 表三

八、超純水箱系統自力式氮封閥選型分析閥體強度和試驗：

  試驗前，必須將閥門腔體內的油污、水漬、雜質清理干凈，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沖壓并保壓，壓力等級根據閥門技術要求和閥門試驗標準來確定，保壓時間10min。重點檢查閥體承壓面、焊縫處，若外泄漏和結構損失，方可認為合格。

1、單體密封試驗：

  試驗介質為液體：試驗前，全開閥門，將其腔內的水漬、雜質、油污清理干凈，*關閉閥門后，安裝試壓板、加壓泵、壓力表、截止閥、排氣閥等。從進口盲板處對閥充入自來水，水壓力等級根據閥門技術要求和閥門試驗標準來確定，保壓時間3min。泄漏量符合行業標準（GB/T4213-2008）的相關規定，可認為合格。

  試驗介質為氣體：試驗前，全開閥門，將其腔內的水漬、雜質、油污清理干凈，*關閉閥門后，安裝試壓板、加壓泵、壓力表、截止閥、排氣閥等。從進口盲板處對閥充入溫度為5~10℃的清潔空氣，壓力等級根據閥門技術要求和閥門試驗標準來確定，保壓時間3min。泄漏量符合行業標準（GB/T4213-2008）的相關規定，可認為合格。

2、動作試驗：

  空載動作試驗：試驗前，全開閥門將其腔內的水漬、雜質、油污清理干凈，*關閉閥門；外接液壓驅動閥門開關數次，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象，則認為合格。

  帶負載開啟試驗：試驗前，全開閥門將其腔內的水漬、雜質、油污清理干凈，*關閉閥門；閥體一端安裝試驗盲板并安裝加壓力泵、壓力表、截止閥等。對密封腔內充入干凈空氣壓壓，壓力等級根據閥門技術要求和閥門試驗標準來確定，持續一分鐘。外接液壓站驅動閥門開關次數，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象，則認為合格。

  總之，新購調節閥必須經過強度試驗、密封試驗和動作試驗，驗收合格后方可投入使用。

九、超純水箱系統自力式氮封閥選型分析流量特性

超純水箱系統自力式氮封閥選型分析規格與技術參數

注：表中數據為本公司標準配置，可按用戶要求另行選配

超純水箱系統自力式氮封閥選型分析連接尺寸及標準

連接方式：法蘭 （標準型） 螺紋、焊接 （須用戶）

法蘭標準：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

薄膜執行機構氣信號接口：內螺紋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準制造,如：ANSI、DIN、JIS等標準。

注：1、指揮器與主閥可分開安裝

十、超純水箱系統自力式氮封閥選型分析典型的安裝方式說明

超純水箱系統自力式氮封閥選型分析工作原理：

當儲罐出液閥開啟，放料時，液面下降，氣相部分容積增大，罐內氮氣壓力降低，供氮閥開啟，向儲罐注入氮氣，罐內氮氣壓力上升，當罐內壓力上升至供氮閥壓力設定值時，供氮閥自動關閉。

當儲罐進液閥開啟，進料時，液面上降，氣相部份容積減小，罐內壓力升高，當高于泄氮閥壓力設定值時，泄氮閥打開，向外界釋放氮氣，罐內氮氣壓力下降，降至泄氮閥壓力設定值時，泄氮閥自動關閉。

超純水箱系統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，導致罐內壓力過高或過低時，起到安全作用，在正常情況下不工作。

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

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自身的壓力操作執行機構，在執行機構內充滿介質，故合理的安裝方式將提高設定點的調節精度和增加閥門的使用壽命。

在安裝時取壓點的位置應離調壓閥有適當距離，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、超純水箱系統自力式氮封閥選型分析安裝、維護、調試

1、安裝（見圖三）

檢查整機零件是否缺損與松動，對使用有害人體健康的介質，必須進行強度、密封、泄漏與精度測試。

在安裝前，對管道進行清洗（否則由于焊渣等管道垃圾，損壞閥芯密封面，導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。

安裝場地應考慮到人員與設備的安全，即便于操作，又有利于拆裝與維修。

閥門應正立垂直安裝在水平管道上，導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。

介質流動方向應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致膜片損壞，閥門不能工作。閥門應在環境溫度-25～+55℃場所使用。

為使自控系統失靈或檢修閥門時，仍能連續生產，應設置旁路閥（見圖三）。

超純水箱系統自力式氮封閥選型分析維護：

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

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。拆裝閥座時應使用工具。

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

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示將來可能發生裂紋、老化與腐蝕等痕跡，根據檢驗結果，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。組裝后應按產品出廠測試項目與方法調試，并在這期間，可更準確地調整填料壓緊力與閥芯關閉位置。

超純水箱系統自力式氮封閥選型分析調試：

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

   超純水箱系統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維持適當的正壓力，阻止大氣與箱內水面接觸。
   ☆薄膜袋法：即在在水箱內設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材料在水箱內制成整塊板狀浮頂浮于水面，并用輕質彈性材料（如海綿、發泡塑料等）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、工廠現有潔凈壓縮氮氣……
  ☆密閉水箱：超純水水箱一定要全密封，一方面防止氮氣外泄，另外防止空氣進入水箱污染超純水。
  ☆控制系統：氮封閥裝置

超純水箱系統自力式氮封閥選型分析

1、水箱未滿水前需要補水；
2、補水時需要打開呼吸器；
3、補水時水箱滿后設備需停水；
4、水箱水位不足后處理系統需停機保護直至水位正常；
5、補水完成后關掉呼吸器；
6、前面的步驟完成后再補氮氣……這些都需要有一套全自動的程序來協調控制，保證超純水不會被大氣污染。
7、反滲透設備在使用前，需采用蒸氣進行高溫消毒，設備運行時前72小時生產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。