高效過濾器撿漏有那些方法和原理

高效過濾器檢漏的方法：分為鈉焰法、計(jì)數(shù)掃描法、油霧法、粒子計(jì)數(shù)器法。以及高效過濾器PAO檢漏方法和檢測PAO氣溶膠濃度的儀器。在此文中我們將重點(diǎn)介紹：高效過濾器PAO檢漏方法和檢測PAO氣溶膠濃度的儀器。并介紹高效過濾器的使用壽命與潔凈室綜合評(píng)定測試。

1.高效過濾器的檢漏方法

1.1.鈉焰法

1.1.1.原理：

鈉焰法原理是將氯化鈉水溶液噴霧、干燥形成質(zhì)量中值直徑約為0.4μm的氯化鈉氣溶膠作為試驗(yàn)塵。在被測高效濾料的前后進(jìn)行含塵空氣采樣，并引到鈉火焰光度計(jì)內(nèi)，測出與含塵濃度相關(guān)的光電流值，從而算出濾料的透過率。

1.1.2.測試原理

試驗(yàn)塵源為單分散相氯化鈉鹽霧，“量”為含鹽霧時(shí)氫氣火焰的亮度，主要儀器為火焰光度計(jì)。鹽水在壓縮空氣的攪動(dòng)下飛濺，經(jīng)干燥形成微小鹽霧并進(jìn)入風(fēng)道。在過濾器前后分別采樣，含鹽霧氣樣使氫氣火焰的顏色變藍(lán)、亮度增加。以火焰亮度來判斷空氣的鹽霧濃度，并以此確定過濾器對(duì)鹽霧的過濾效率。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的鹽霧顆粒平均直徑為0.4μm,但對(duì)國內(nèi)現(xiàn)有實(shí)測結(jié)果為0.5μm。歐洲對(duì)實(shí)際試驗(yàn)鹽霧顆粒中徑的測量結(jié)果為0.65μm。隨著其他檢測方法的普及，歐洲已經(jīng)不再使用鈉焰法。國內(nèi)有關(guān)部門正在修訂原來的國家標(biāo)準(zhǔn)，是廢止還是繼續(xù)使用鈉焰法，意見還沒有等到落實(shí)。

1.2.計(jì)數(shù)掃描法

1.2.1.《潔凈室施工及驗(yàn)收規(guī)范》（JGJ71-90）中規(guī)定，被檢高效過濾器必須已檢測過風(fēng)量，并設(shè)計(jì)風(fēng)速80%-120%之間運(yùn)行，對(duì)于被檢高效過濾器上風(fēng)側(cè)的顆粒濃度對(duì)受控粒徑對(duì)于≥0.5μm粒子的濃度，必須≥3.5×104pc/L，對(duì)受控粒徑≥0.1μm的粒子濃度，必須≥3.5×106-3.5×107pc/L。使用最小采樣量＞1L/min的粒子計(jì)數(shù)器掃描法，對(duì)高效過濾器安裝接縫和主斷面進(jìn)行掃描檢測，檢測點(diǎn)應(yīng)距被測表面20-30mm，測頭以5-20mm/s的速度移動(dòng)，對(duì)被檢過濾器整個(gè)斷面、封膠頭和安裝框架處進(jìn)行掃描。

1.2.2.在《潔凈室施工及驗(yàn)收規(guī)范》中規(guī)定，由高效過濾器下風(fēng)側(cè)泄漏濃度換算成的穿透率來衡量是否合格，其合格標(biāo)準(zhǔn)如下。對(duì)于高效過濾器：

k’=1-η

k=c2/c1

k’表示高效過濾器的額定透過率；

η表示高效過濾器的額定效率；

k表示高效過濾器的實(shí)際泄漏率；

c1表示上風(fēng)側(cè)含塵濃度；

c2表示高效過濾器下風(fēng)側(cè)含塵濃度。

規(guī)范規(guī)定，高效過濾器的實(shí)際泄漏率不得大于額定透過率的2倍，即k≤2 k’。

1.2.3.實(shí)際存在的問題

高效過濾器一般都在系統(tǒng)風(fēng)量和各風(fēng)口風(fēng)量調(diào)整平衡后進(jìn)行，根據(jù)規(guī)范要求各風(fēng)口風(fēng)量與設(shè)計(jì)的風(fēng)量偏差小于15％，這滿足被檢風(fēng)口在接近設(shè)計(jì)風(fēng)速下進(jìn)行的條件。所以當(dāng)風(fēng)量平衡好后要及時(shí)進(jìn)行高效過濾器泄漏的檢測工作。

在工程上，對(duì)于大于100級(jí)的凈化系統(tǒng)一般采用的粒子計(jì)數(shù)器的最小粒徑通道為0.3μm。所以，被檢高效過濾器在上風(fēng)側(cè)的微粒濃度受控粒徑為≥0.5μm，其濃度必須≥3.5×104pc/L，而一般大氣塵的濃度為5.3×104-2.5×105pc/L，這到了粒子計(jì)數(shù)器的讀數(shù)上限范圍。

在許多凈化系統(tǒng)中，進(jìn)入循環(huán)空調(diào)箱的新風(fēng)經(jīng)過過濾器的處理，濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于大氣塵濃度，和回風(fēng)混和后的濃度會(huì)更低。因此，在安裝好的凈化空調(diào)系統(tǒng)中引入大氣，是值得慎重思考的問題。為了保證被檢空氣過濾器上游粒子濃度要求，而不破壞系統(tǒng)風(fēng)量的平衡，在上游引入均勻濃度的人工氣溶膠是理想的手段。引入的氣溶膠濃度到底需要多少，這其實(shí)跟安裝的高效過濾器的效率和粒子計(jì)數(shù)器的分辨率有關(guān)。粒子計(jì)數(shù)器最小位是個(gè)位，最小數(shù)為零。測試儀器一般都會(huì)有死區(qū)，如果要求的下游濃度小于10顆為合格，這些數(shù)據(jù)是否有效，按照統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理是很難保證的。

現(xiàn)在，國內(nèi)大多以美國DOP試驗(yàn)對(duì)0.3μm粒子的過濾效率作為高效過濾器的分類。所以采用計(jì)數(shù)掃描法檢漏時(shí)，被測粒徑應(yīng)≥0.3μm，這對(duì)上游濃度的要求更好。按高效過濾器的效率99.97％，下游濃度保證三個(gè)有效數(shù)字以內(nèi)，則要求上游空氣中粒徑≥0.3μm的微粒濃度至少約為6×104pc/L。如果采用效率99.99%效率的高效過濾器，上游≥0.3μm的微粒濃度約為2×105pc/L，這時(shí)上游≥0.5μm的粒子濃度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)≥3.5×104pc/L。所以，采用大氣作為塵源已經(jīng)不能滿足測試要求。

1.2.4.大流量的粒子計(jì)數(shù)器更適合用來檢測高效過濾器的安裝泄漏，空氣采樣量越大，測試結(jié)果就越具有代表性，準(zhǔn)確度也就越高。規(guī)范要求的采樣量是1l/min，而我們多使用的采樣量是0.1cfm（2.83l/min），以此滿足測試儀器的要求，但這樣會(huì)影響到檢漏的工作效率。以610×610高效過濾器為例，使用移動(dòng)采樣頭在高效過濾器下側(cè)采樣時(shí)，采樣速度20mm/s,矩形100×11.33采樣器至少需要244秒；圓形采樣器的采樣速度更慢，檢漏掃描所用的時(shí)間更長。而ISO14644-3《metrology and test methods》計(jì)算掃描速率和可接受觀測計(jì)數(shù)法的計(jì)算法則對(duì)一般工程技術(shù)人員來說又比較難掌握，所以，今后國家在制定這方面的規(guī)范時(shí)，對(duì)不同級(jí)別的高效過濾器，建議采用合適的采樣速率和可接受觀測計(jì)數(shù)，方便工程測試人員實(shí)際操作。

1.2.5.DOP粒子掃描正壓檢漏法

檢測人員必須注意規(guī)范中要求的采樣時(shí)間、上游粒子濃度等參數(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的可操作性。在參與某一制藥廠凈化車間高效過濾器的檢漏時(shí)，結(jié)合日本JIS-b-9927、美國Fedstd-209d標(biāo)準(zhǔn)，采用laskin DOP粒子發(fā)生器產(chǎn)生大量穩(wěn)定的符合要求的微粒子，以造成上游≥0.3μm粒子濃度大于或等于1×105pc/L。在過濾器上游通過壓縮空氣（冷發(fā)生）將DOP微粒均勻噴射在系統(tǒng)內(nèi)，由于濃度一般大于1×105pc/L，超出檢測儀器測量范圍，所以在檢測儀器前串聯(lián)粒子濃度稀釋器，使被測濃度在檢測儀器測量范圍。對(duì)出廠效率為99.97%的高效過濾器檢漏時(shí)，實(shí)測所得透過率應(yīng)低于0.06％，即實(shí)測所得顆粒濃度小于0.06%C1（C1為上游濃度）。粒子發(fā)生器在過濾器上游所發(fā)出的粒子濃度≥0.3μm時(shí)為3.3×106pc/2.83l，對(duì)于不同風(fēng)量系統(tǒng)，換算成下游極限濃度，如某一設(shè)計(jì)風(fēng)量為15000m3/h凈化空調(diào)系統(tǒng)下游極限濃度1960pc/2.83l。待粒子發(fā)生器所發(fā)生氣溶膠濃度穩(wěn)定后，用粒子計(jì)數(shù)器對(duì)安裝好的高效過濾器進(jìn)行檢漏試驗(yàn)。粒子計(jì)數(shù)器必須同時(shí)對(duì)高效過濾器外框和內(nèi)表面分別進(jìn)行兩次掃描，過濾器上游也必須對(duì)風(fēng)管中的氣溶膠濃度進(jìn)行兩次采樣測試，采樣和掃面的周期必須相等，起止時(shí)間盡量要一致。

以規(guī)格為610×610高效過濾器為例，建議采用采樣周期為一分鐘，速率為50mm/s。檢漏前用高約500mm的圍擋放在高效過濾器的四周，可以防止高效過濾器外框以外的氣流形成渦流，影響掃描測試的結(jié)果。過濾器的泄漏主要原因是外框密封圈的密封效果不好，或者濾料不夠平整嚴(yán)密。實(shí)際應(yīng)用中安裝泄漏主要來自于外框，外框密封條的質(zhì)量與泄漏有很大關(guān)系。因此，工程上檢漏時(shí)會(huì)在高效過濾器得四周加放圍擋，減小風(fēng)口圍擋下部出口面積時(shí)，圍擋內(nèi)形成一定正壓，如果高效過濾器安裝泄漏，粒子會(huì)通過圍擋往外泄漏。這時(shí)粒子計(jì)數(shù)器可按50mm/s左右的速度在高效過濾器下25mm處掃描1分鐘，即可判斷過濾器是否泄漏，這就是“正壓檢漏法”。對(duì)于具有大量的高效過濾器風(fēng)口的凈化車間來說，高效正壓檢漏法的測試效果與傳統(tǒng)的內(nèi)外框掃描法相當(dāng)，但效率提高了一倍。以一個(gè)有60個(gè)610×610mm高效過濾器風(fēng)口的凈化空調(diào)系統(tǒng)為例，采用傳統(tǒng)的方法掃描至少一般要兩個(gè)小時(shí)，而采用正壓檢漏法最快只要一個(gè)小時(shí)，節(jié)省了一半以上的時(shí)間。

1.3.油霧法

測試原理：

塵源為油霧，“量”為含油霧空氣的濁度，儀器為濁度計(jì)。以氣樣的濁度差來判定過濾器對(duì)油霧顆粒的過濾效率。德國規(guī)定用石臘油，油霧粒徑為0.3-0.5μm。中國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的油霧平均直徑為0.28-0.34μm,對(duì)油的種類未做具體規(guī)定雖然中國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定可以用油霧法，但國內(nèi)廠家更愿意使用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的另一種鈉焰法，只有部分生產(chǎn)廠家在測量過濾材料時(shí)仍使用油霧法。

1.4.粒子計(jì)數(shù)器法

測試原理:

將含塵氣流以很小的流速通過強(qiáng)光照明區(qū),被測空氣中的塵粒依次通過時(shí),每個(gè)塵粒將產(chǎn)生一次光散射,形成一個(gè)光脈沖信號(hào),根據(jù)光脈沖信號(hào)幅度的大小與粒子表面的大小成正比的關(guān)系,由光電倍增管測得粒子數(shù)及亮度,確定其過濾效率。

1.5.PAO法（詳見2）

2.高效過濾器PAO檢漏方法的簡介

2.1.目的和原理：

現(xiàn)場安裝完畢以后對(duì)高效過濾器進(jìn)行檢漏是檢查高效過濾器及配套的靜壓箱是否有泄漏或泄漏是否在規(guī)范允許的范圍之內(nèi)。如果高效過濾器裝置經(jīng)檢漏是合格的，可以確保潔凈室的安全可靠的運(yùn)行，此時(shí)室內(nèi)潔凈度仍未達(dá)標(biāo)，應(yīng)從潔凈室的其它方面查找原因。

在被檢測高效過濾器上風(fēng)側(cè)發(fā)PAO氣溶膠作為塵源，在下風(fēng)側(cè)用光度計(jì)采樣檢測，含塵氣體經(jīng)過光度計(jì)時(shí)產(chǎn)生的散射光經(jīng)光電效應(yīng)和線性放大轉(zhuǎn)換為電量，并由微安表快速顯示，采集到的空氣樣品通過光度計(jì)的擴(kuò)散室，由于粒子擴(kuò)散引起燈光強(qiáng)度的差異，經(jīng)測定這個(gè)光強(qiáng)度，光度計(jì)便可測得氣溶膠的相對(duì)濃度。