超纯水水箱氮封阀装置控制原理

超纯水水箱氮封阀装置控制原理

　氮封水箱应用在超纯水系统中，一般用在混床或EDI电去离子设备后的需要设置缓冲水箱时，此时往往会优先考虑采用氮封水箱来作为缓冲罐，氮气要求纯度为99%。

　　超纯水设备的氮封水箱是将一定量的氮气充入密封的水箱内，水箱内氮气压力不大于80Kpa，氮气是惰性气体能防止CO2等其它物质溶入水中影响水质，保证水箱内的水不受二次污染而导致水质下降。氮封装置由快速泄放阀及微压调节阀两大部分组成，而快速泄放阀由压力控制器及单座切断阀组成，当储罐内压力升高至设定压力时，快速泄放阀迅速开启，将罐内多余压力泄放。微压调节阀是在储罐内压力降低时，开启阀门，向罐内充注氮气。因微压调节阀必须使用在压力为0.1Mpa压力以下，现场N2压力较高，必须安装压力调节阀将压力降低至0.1Mpa以下才可使用。压力可按要求分段设定，从0.5Kpa至60 Kpa以下。

　　超纯水在空气中如何被污染：，空气中含有二氧化碳、细菌、尘埃等杂质，而超纯水为纯的溶剂，对这些杂质的溶解能力很强，故一旦超纯水与空气接触，就会使其电阻率迅速下降，实践证明15MΩ.cm以上的超纯水暴露在空气中1分钟后水质就会下降至3-4MΩ.cm，3分钟以后就会下降到2MΩ.cm左右。因此必须要减少超纯水与空气接触的机会。

　　在半导体和电子、TFT等行业中，由于对纯化水的杂质含量要求已经到了接近理论纯水的级别，防止超纯水箱长期接触空气造成的污染（如：灰尘，细菌，气体，有机物等），并保证工艺用水水质，氮封装置是，作为厂务纯水系统管理人员，必须掌握纯水氮封的原理，此篇专门就此做一一论述。下图是水箱氮封一般原理图:

氮封装置由 供氮装置 和 泄氮装置 两部分组成。供氮装置由指挥器和主阀两部分组 成；泄氮装置由内反馈的压开型微压调节阀组成。氮气压力一般设为100mmH2O.通过氮封装置精确控制 。

当水箱上游水泵开启，向超纯水水箱补水时，水箱水位上升，气相部分容积减小，压力升高，当水箱上部气体空间压力升于泄氮装置压力设定值时，泄氮装置打开，向外界释放氮气，使罐内压力下降，当降至泄氮装置压力设定点时， 泄氮装置自动关闭。 当水箱后级水泵开启，用户端开始用水时，液面下降，气相部分容积增大，罐内压力降低，供氮装置开启，向储罐注入氮气，使罐内压力上升，当罐内压力上升至供氮装置自动关闭。

超纯水水箱氮封阀装置控制原理

1.供氮装置工作原理：

供氮装置结构如图所示，将设在罐顶的取压点的介质经导压管引入检测机构(7)、介质在检测元件上产生一个作用力与弹簧(8)、预紧力相平衡。当罐内压力降低至低于供氮装置压力设定点时，平衡被破坏，使指挥器阀芯(6)打开，从而使阀前气体经减压阀(5)、节流阀(4)、进入主阀执行机构(3)上、下膜室，打主开阀阀芯(2)、向罐内充注氮气；当罐内压力升至供氮装置压力设定点时，由于预设弹簧力，关闭指挥器阀芯(6)又由于主阀执行机构中弹簧作用，关闭主阀，停止供氮。

2.泄氮装置工作原理：

泄氮装置结构如右图所示，该装置采用内反馈结构，介质直接经阀盖进入检测机构(2)，介质在检测元件上产生一个作用力与预设弹簧(3)预紧力相平衡。当罐内压力升高于泄氮装置压力设定点时，平衡被破坏，使阀芯(1)上移，打开阀门，向外界泄放氮气；当罐内压力降至泄氮装置压力设定点时，由于预设弹簧力作用，关闭阀门。

超纯水水箱氮封阀装置控制原理

一般供氮气压力在3×10^5-10×10^5Pa之间,罐顶呼吸阀仅起安全作用，是在主阀失灵,导致罐内压力过高或过低时，起到安全作用，在正常情况下不工作,泄氮阀安装在罐顶，口径一般与进液阀口径一致,一般泄氮阀的压力设定点略大于供氮阀的压力设定点，以免供、泄氮装置频繁工作，浪费氮气、影响设备的使用寿命

1、供氮及泄氮装置：

在超纯水系统中，超纯水水箱泄氮部分也可以采用水封的方式进行，即从水箱上部气体空间引出单独的管道，末端浸入水槽液面中，液面高度根据水箱上部气体空间允许的*大正压确定，也可以实现泄氮功能且比较经济。

超纯水设备氮封装置产品特点

1、无需外加能源，能在无电、无气的场合工作，既方便，又节约能源，降低成本；

2、氮封装置供氮、泄氮压力设定方便，可在连续生产的条件下进行；

3、压力检测膜片有效面积大，设定弹簧刚度小，动作灵敏，装置工作平稳；

4、采用无填料设计，阀杆所受摩擦力小，反应迅速，控制精度高；

5、供氮装置采用指挥器操作，减压比可达100:1,减压效果好，控制精度高；

6、为确保储罐的安全，需在罐顶设置呼吸阀；

7、呼吸阀仅起安全作用，避免了常规氮封装置中启闭频繁易损坏的缺陷。

二、超纯水水箱氮封阀装置控制原理防止超纯水容器被空气污染的常见方法：　　

　　☆充氮法：即在水箱水面上充入氮气使箱内维持适当的正压力，阻止大气与箱内水面接触。　　

　　☆薄膜袋法：即在水箱内设置袋状薄膜覆盖于水面上，薄膜袋随水位升降，减少水面与空气接触面积。　　

　　☆浮顶法：即以密度比水轻的轻质材料在水箱内制成整块板状浮顶浮于水面，并用轻质弹性材料(如海绵、发泡塑料等)遮盖浮顶与箱间的间隙，浮顶随水面升降。从而减少空气与水面的接触机会。　

　　在上述三种方法中又以氮封水箱*常见。

三、超纯水水箱氮封阀装置控制原理氮封水箱的组成：　　

　　氮封水箱是由三部分组成：　

　　☆氮气源：通常可以选用洁净高压氮气瓶、制氮机、工厂现有洁净压缩氮气……　　

　　☆密闭水箱：超纯水水箱一定要全密封，一方面防止氮气外泄，另外防止空气进入水箱污染超纯水。　　

　　☆控制系统：氮封阀装置（包括：供氮阀、泄氮阀及呼吸阀）

 超纯水一般指电阻率达到18MΩ的水，它是良好的溶剂，对于环境中的二氧化碳、微生物、尘埃等有良好的溶解力。据经验，电阻率满足15MΩ的EDI出水暴露在空气中1分钟电阻率就能下降到3-4MΩ，3分钟后电阻率只能维持在2MΩ左右，可见要保证超纯水的质量，必须将制备好的超纯水与空气隔绝开。

       一般而言，隔绝空气与超纯水的方法有薄膜袋法、氮封法、浮顶法，其中有以氮封法使用常见，效果好。氮封装置就是氮封法的关键，它能及时及时快速的向水箱中填充足够量氮气从而隔离超纯水与空气。含有氮封装置的水箱称为氮封水箱。

超纯水水箱氮封阀装置控制原理

       氮封水箱一般用于EDI或抛光树脂罐后端，作为缓冲水箱，由水箱、快速泄放阀及微压调节阀几大部分组成。快速泄放阀由压力控制器及单座切断阀组成。当水箱内压力升高至设定压力时，快速泄放阀迅速开启，将罐内多余压力泄放。微压调节阀在储罐内压力降低时，开启阀门，向罐内充注氮气。

       实际运行过程中氮封水箱可能会不起作用，这需要我们分析故障原因，一般而言泄放阀与微压调节阀不动作是主要的原因。