高效过滤器安装后的现场检漏方法

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摘要:通过对高效过滤器安装后的现场检漏问题分析，对规范条款上的内容进行了讨论，指出采用不同方法及标准进行现场检漏的方案及注意事项。

关键词:高效过滤器；气溶胶；效率；等速采样；扫描速率；穿透率

    随着洁净室的广泛使用，对于洁净室高效过滤器安装后进行现场检漏的要求越来越多，而实际上根据《洁净室施工及验收规范》（JGJ71-90）的条文，进行高效过滤器的安装现场检漏，还有许多问题需要探讨。
    1、目的和原理
    高效过滤器现场安装以后检漏是确认高效过滤器及配套的安装静压箱，没有发现泄漏或微量泄漏是在规范允许的范围之内。如果高效过滤器装置经检漏是合格的，可以确保洁净室的安全可靠的运行，如此时室内洁净度仍未达标，应从洁净室的其它方面查找原因。
    高效过滤器安装后的检漏不同于过滤器厂家在工厂里的效率测试。后者仅对过滤器的效率和其它相关性能测试，而前者涉及高效过滤器和安装过程中相关的多种因素而产生的泄漏。
    高效过滤器安装后检漏通常在空态或静态下进行，同时建议在洁净室风量平衡及正负压调试以后进行，新建成的洁净室或更换终端高效过滤器后均应作检漏测试。
    《洁净室施工及验收规范》（下简称规范）第 3.4.4条，有“经检查和检漏合格的应立即安装”，指现场检漏合格以后，再安装高效过滤器，事实上很难具备这样的检漏条件。不可能做到，而根据规范附录六的要求是安装后进行高效过滤器的扫描法检漏。
    检漏时，从高效过滤器的上风侧引入气溶胶，并同时在高效过滤器的下风侧进行扫描检漏，以检漏高效过滤器的过滤介质，密封胶过滤器框架，密封垫片等处有无泄漏。
    这里暂不讨论管道内及空调器内的高效过滤器检漏，只对安装在洁净室终端及相关净化设备内的高效过滤器的检漏方法作一些简单的讨论。
    2、高效过滤器上游气溶胶
    将冷发雾方法产生的多分散相气溶胶引入高效过滤器的上风侧空气中。使其达到需要的气溶胶浓度。规范上要求以大于或等于 0.5μm 的微粒为准。气溶胶的材料有 DOP（邻苯二甲酸二辛酯）、PAO（聚乙烯烃）、DOS（葵二酸二辛酯）等，这些气溶胶的检漏原理是一样的。
    规范上要求高效过滤器上风侧的微粒浓度（≥0.5μm）必须大于或等于 3.5×104 粒子 /L。事实上，在空调器内发尘，过滤器上风侧的浓度较难达到要求，必须导入足够数量的气溶胶，且长时间地发尘将会影响高效过滤器的使用寿命。所以，高效过滤器的检漏，在高效过滤器送风口的静压箱内发尘为首选，不具备条件的，也可以考虑在送风管上导入DOP 的气溶胶。
    3、等速采样
    在有速度的气流中采样，采样速度应等于气流速度，否则采样浓度将大于或小于真实浓度，即气流速度大于采样速度，采样浓度将大于真实浓度，反之，气流速度小于采样速度，采样浓度将小于真实浓度。
假定高效过滤器下实际断面风速为 0.45 m/s，圆形取样口直径 Ds 的计算：
    V×1/4×πDs =Fa 2
    Fa —— 仪器采样量，28.3 L/min=472 cm3/s
    V —— 过滤器面风速 0.45 m/s
    经计算 Ds=36. 5 mm
    实际上仪器的取样口直径为 35 mm 或正方形 30×30 mm，当然取样口也可以是长方形的，经计算此时的采样速度为 0.49 ～ 0.52 m/s，可以认为是等速采样。
    根据国际标准组织 (ISO) 关于洁净室及相关受控环境的测试和测试方法 (ISO14644-3) 中公式计算：Sr ≤ Cc×Ps×K×Dp×Fs/Np=50×0.005%×10×3.5×472/Np式中：Sr －探管扫描速率 cm/s；
Cc －被测过滤器上风向气溶胶浓度 cm-3 (50粒子 /cm3)；
Ps －被测过滤器最易穿透粒径最大允许整体穿透率；
PL －被测过滤器的最大允许泄漏；
K －一个因数，表示 PL 可能比 Ps 大多少倍；
Dp －平行于扫描方向的探管尺寸 (cm)，本文使用圆形采样管，直径 35 mm；
Fs － 离 散 粒 子 计 数 器 的 标 准 样 品 流 量，
Fs=472 cm3/s (28.3 L/min)；
Np －预期量，表现出泄漏特征的粒子计数值；
    用下式计算：
Np=Cc×Ps×K×Fs
Np=Cc×Ps×K×Fs=50×0.005%×10×472=11.8个，代入 Sr式得： Sr=Cc×Ps×K×Dp×Fs/Np=50×0.005%×10×3.5×472/11.8= 3.5(cm/s)
每个测点实际获得时间 Ts=Dp/Sr=1 s

    所以，采样口的扫描速率是和上游粒子浓度穿透率、K 值、采样口的口径、采样流量有着密切的关系。特别需要指出的是，如采用 28.3 L/min 的粒子计数器和 2.83 L/min 的粒子计数器，他们的扫描速率可以相差十倍，也就是讲，每检测一个过滤器的时间也相差十倍。
    规范要求扫描速率为 5 ～ 20mm/s ( 其实这个速率是应该根据具体情况可以计算调整的，一般建议采用 28.3 L/min 的粒子计算器，扫描速率在 30 ～ 5mm/s 左右 )。
    规范第 5.4.1 条指出“对于高效过滤器，应不大于过滤器出厂合格透过率的 2 倍，对于超高效过滤器，应不大于出厂合格透过率的 3 倍。”而根据条文说明的第四节评定标准则相反，高效过滤器的透过率是 3 倍，而超高效过滤器的是 2 倍。从提供的数据来看，应该是以条文为准。
    如果上游浓度为 3.5×104 粒子 /L，0.5μm 的高效过滤器效率是99.99％，下游浓度为 3.5×104×0.01%×3=10.5。如果粒子计算器检测≤ 10 应为合格，否则应进行修复，修补总面积不能超过过滤器截面的 5％，每个修补点修补的最大长度必须在 40mm以下。
    本文用 ISO 14644-3 的检漏方法及有关计算。如上述，Np 是表泄漏特征的粒子数，在 Np=11.8 时，可接受观测计数 Ca=7 个。在检漏中，尘埃粒子读数C ≤ Ca 时，认为扫描区域无泄露，可继续扫描，否则，要做静态测定。静态测定时，采样头在测点的滞留时间设定为 10 秒钟，此时测得的最大粒子数为Npa：                Npa=Cc×PL×FS×K=50×0.005%×10×472×10=118
    这是采样流量为 472 cm3/s，采样时间为 10 s 时的读数值，大于此数可判断为泄漏。
    如果系统总风量不大，DOP 发尘可直接送入总风管。如果 DOP 发尘的总量不够，达不到预计的浓度要求，可将 DOP 直接发入高效送风口的静压箱。需要指出的是，上游的气溶胶浓度需要检测。如果稳定后，可对每个过滤器进行泄漏检测。如果上游的气溶胶浓度太高，粒子计数器无法检测，可通过稀释的方法来进行测量。
    在检测中，如果室内干扰因素太多，为排除干扰，可在风口出口加隔离罩，在罩内进行检测，这样检测的数据较为准确。
尤其要注意的是，在过滤器和安装框架之间的检漏，可以沿安装框架检漏，也可以送风口箱体断面上检漏，但要排除卷吸气流的干扰，要避免箱体上的积灰干扰，尤其是采样口不能接触高效风口箱体或过滤器的框架。
在高效过滤器上风侧发 DOP 检漏时，在高效过滤器的上风侧必须设有 DOP 的导入装置及浓度检测管。这两个管子也可以用来检测过滤器的阻力。
    4、结论
   （1）高效过滤器安装以后必须要进行检漏；
   （2）要计算 DOP 的发尘量及系统风量，确定DOP 导入地点；
   （3）要测量高效过滤器上游的粒子浓度；
   （4）根据规范按 0.5μm 的粒径来检漏，需要确定正确的K值。如果采用不是0.5μm的粒径来检漏，建议可按 ISO14644-3 的标准来确定 K 值；
   （5）建议采用 28.3 L/min 的粒子计数器来检漏。如果采用 2.83 L/min 的粒子计数器，必须控制扫描速度。