„GEEX – ACEX – CAEX – SOEX – precyzyjne monitorowanie wymagających ilości powietrza wywiewanego w halach czystych półprzewodników”

Abb. 1: Różne jakości powietrza są prowadzone oddzielnie w pomieszczeniach czystych dla półprzewodników. (Zdjęcie: Luftmeister GmbH)

Rys. 2: Luftmeister „Freiburg 1-calowy“, specjalny przepływomierz z powłoką Halar. (Zdjęcie: Luftmeister GmbH)

Abb. 3: Przegląd punktów kalibracyjnych w konkretnym projekcie (4 rodzaje powietrza po 5 urządzeń pomiarowych). (Źródło: Luftmeister GmbH)

Rys. 4: Stanowisko kalibracji przepływu powietrza firmy Luftmeister GmbH. Tutaj z najwyższą precyzją generowane są przepływy od 25 do 36 000 m3/h i porównywane są różnorodne rozwiązania pomiarowe Luftmeister. (Zdjęcie: Luftmeister GmbH)

Reinräume są często charakteryzowane tym, że wysokiej czystości powietrze wlotowe przeciwstawia się silnie obciążonemu powietrzu wywiewnemu. Na przykład w produkcji półprzewodników, z ich mokrochemicznymi etapami produkcyjnymi, powstają agresywne jakości powietrza wywiewnego.

Aby zapobiec reakcjom chemicznym różnych rodzajów powietrza wywiewnego, a także aby wyraźnie odróżnić strefy Ex i nie-Ex, sprawdziło się tutaj oddzielne prowadzenie następujących rodzajów powietrza wywiewnego (patrz również rys. 1):

– GEEX – General exhaust – to jest (w dużej mierze) nieskażone, „normalne” powietrze wywiewne bez wymagań Ex, które nie wymaga specjalnych środków ostrożności dotyczących chemicznej odporności używanych materiałów.
– ACEX – Acid exhaust – to jest kwaśne powietrze wywiewne, które działa bardzo korozyjnie. Z tego powodu odpowiednie rurociągi są zwykle wewnętrznie powlekane, na przykład E-CTFE, zwanym „Halarem”.
– CAEX – Caustic exhaust – żrące powietrze wywiewne, zwykle oparte na substancjach zasadowych, które w wodnym roztworze działają żrąco i tym samym są wysoce korozyjne, mogą zniszczyć żywe tkanki. Rurociągi te również są często powlekane, w zależności od stężenia.
– SOEX – solvent exhaust – rozpuszczalnikowe powietrze wywiewne, które zwykle jest mniej agresywne, ale musi być obsługiwane w strefie Ex, aby zapobiec wybuchom spowodowanym wprowadzeniem iskier.

Operatorzy takich systemów wywiewnych nie tylko muszą sensownie oddzielić te rodzaje powietrza wywiewnego. Ponadto muszą zapewnić, że nie jest odprowadzana ani zbyt duża, ani zbyt mała ilość powietrza wywiewnego. Zbyt duża ilość powietrza wywiewnego oznacza marnotrawstwo, ponieważ generuje nadmierne zużycie energii na wentylatory, częste wymiany filtrów i inne niepotrzebne koszty.

Z kolei zbyt mała ilość powietrza wywiewnego ma jeszcze poważniejsze konsekwencje:

– Instalacje do produkcji półprzewodników (np. wafli) są bardzo kosztowne. Aby utrzymać prawidłową pracę w określonym zakresie, konieczne jest odprowadzanie minimalnej ilości powietrza wywiewnego, aby nie dochodziło do zanieczyszczeń lub korozji. W związku z tym (udowodnione) odprowadzenie określonej minimalnej ilości powietrza wywiewnego jest często warunkiem podstawowym utrzymania bezpieczeństwa procesu i gwarancji jakości.
– Również dla bezpieczeństwa pracy obowiązuje zasada: odprowadzanie zbyt małej ilości powietrza wywiewnego może stanowić zagrożenie dla personelu. Dotyczy to szczególnie sytuacji, gdy pojedyncze procesy nie są hermetycznie zamknięte, a w obszarze roboczym może dochodzić do cofania się powietrza.

Jak jednak można profesjonalnie monitorować te rurociągi pod kątem ich przepływu powietrza wywiewnego? Firma Luftmeister GmbH z Kirchzarten koło Freiburgii, specjalista w dziedzinie przepływu powietrza i strumienia ciepła powietrza, opracowała do tego celu specjalne rozwiązania pomiarowe.

Stworzono precyzyjne rozwiązanie pomiarowe dostosowane do zastosowania (por. rys. 2),
– którego adaptacja do procesu (montaż sondy) jest dokładnie dopasowana konstrukcyjnie do typu złączek dostępnych u danego klienta w rurociągach, np. przez 1-calową złączkę lub specjalne połączenie typu Clamp-Flansch. W ten sposób nie są konieczne żadne przebudowy do zamontowania rozwiązania pomiarowego.
– którego elementy nośne mediów w ACEX i CAEX są całkowicie powleczone E-CTFE (Halar), co zapewnia wysoką odporność nawet w najbardziej wymagających warunkach powietrza wywiewnego.
– które w zależności od rodzaju powietrza różnicuje się na przetwornik pomiarowy Ex lub nie-Ex (por. tabela na rys. 3). Używany jest wysokoprecyzyjny przetwornik Luftmeister VS 48.
– które zostały precyzyjnie skalibrowane i wyregulowane w laboratorium przepływu powietrza Luftmeister GmbH na 11 punktach kalibracyjnych (zob. wartości tabelaryczne na rys. 3 oraz urządzenie kalibracyjne na rys. 4).

Proces kalibracji zapewnia, że urządzenie pomiarowe jest już precyzyjne w momencie dostawy, więc nie wymaga lokalnego pomiaru. Po pierwsze, zapewnia to wyższą dokładność, a po drugie pozwala zrezygnować z użycia ręcznych urządzeń pomiarowych w obciążonym powietrzu, co byłoby konieczne przy lokalnym pomiarze.