مرحبًا بكم في شركة شنغهاي ماريا للهندسة والمشاريع الدوائية المحدودة.

info@marya.cn

ماريا

أخبار الشركة

معلومات الصناعة

ميّزتان أساسيتان لغرفة نظيفة (1)

2023-09-18

النص الأصلي

ماريا

غرفة نظيفة، تُعرف أيضًا باسم غرفة نظيفة أو غرفة تنقية. إنها الأساس لضبط التلوث، ومن دون غرفة نظيفة، يصبح من المستحيل إنتاج الأجزاء الحساسة للتلوث بكميات كبيرة. وفقًا للمعيار FED-STD-2، تُعرَّف الغرفة النظيفة بأنها غرفة مزودة بنظام ترشيح وتوزيع الهواء، بالإضافة إلى مواد بناء وأجهزة مصممة خصيصًا، حيث يتم وضع إجراءات تشغيلية محددة للتحكم في تركيز الجسيمات العالقة في الهواء، وبالتالي تحقيق مستويات مناسبة من نقاء الجسيمات.

غرفة نظيفة تُعرف أيضًا باسم غرفة نظيفة أو غرفة تنقية. إنها الأساس لضبط التلوث، وبدون غرفة نظيفة، يصبح من المستحيل إنتاج الأجزاء الحساسة للتلوث بكميات كبيرة. وفي المعيار FED-STD-2، تُعرَّف الغرفة النظيفة بأنها غرفة مزودة بنظام ترشيح وتوزيع وتحسين للهواء، ومصنوعة من مواد وتجهيزات خاصة، حيث يتم وضع إجراءات تشغيل محددة للتحكم في تركيز الجسيمات العالقة في الهواء، وبالتالي تحقيق مستويات مناسبة من نقاء الجسيمات.
لتحقيق نتائج تنظيف جيدة في غرفة نظيفة لا ينبغي التأكيد فقط على تدابير تنقية تكييف الهواء المعقولة، بل يجب أيضًا اتخاذ تدابير مناسبة من قبل التخصصات المختلفة مثل العمليات والهندسة المعمارية وغيرها: فلا يقتصر الأمر على وجود تصميم معقول فحسب، بل يتطلب أيضًا تنفيذ أعمال البناء والتركيب بعناية وفقًا للمعايير المحددة، بالإضافة إلى الاستخدام الصحيح لغرفة النظافة وإجراء الصيانة والإدارة بطريقة علمية ومنهجية.
من أجل تحقيق نتائج جيدة في الغرف النظيفة، تم تقديم العديد من التفسيرات الأدبية من منظورات مختلفة على الصعيدين المحلي والدولي. في الواقع، من الصعب تحقيق تعاون مثالي بين مختلف التخصصات، كما يواجه المصممون صعوبة في فهم جودة البناء والتركيب، بالإضافة إلى حالة الاستخدام والإدارة، خاصةً الأخيرة. وفيما يتعلق بتدابير تنقية الغرف النظيفة، غالبًا ما لا يولي العديد من المصممين أو شركات البناء الاهتمام الكافي للشروط اللازمة لها، مما يؤدي إلى عدم تحقيق نتائج مرضية في التنظيف. تتناول هذه المقالة بإيجاز الشرطين الضروريين لتحقيق متطلبات النظافة في تدابير تنقية الغرف النظيفة.

 


1. نقاء إمدادات الهواء


لضمان تلبية نقاء الهواء المُزوَّد للمتطلبات، فإن العامل الأساسي يكمن في أداء وتركيب الفلتر النهائي في نظام التنقية.
تتخذ مرشحات النظام النهائي للتنقية عمومًا مرشحات عالية الكفاءة أو شبه عالية الكفاءة. وفقًا للمعيار الصيني، تنقسم كفاءة المرشحات عالية الكفاءة إلى أربع مستويات: المستوى A يبلغ ≥ 99.9%، والمستوى B يبلغ ≥ 99.9%، والمستوى C يبلغ ≥ 99.999%، والمستوى D (لجزيئات بحجم ≥ 0.1) ميكرومتر) يبلغ ≥ 99.999% (وتُعرف أيضًا بالمرشحات فائقة الكفاءة)؛ أما المرشح شبه العالي الكفاءة فيكون (لجزيئات بحجم ≥ 0.5) ميكرومتر) بنسبة 95-99.9%. وكلما ارتفعت كفاءة المرشح، زاد سعره. لذا عند اختيار المرشح، يجب أن يراعي كلاً من تلبية متطلبات نقاء الهواء المزود، وكذلك الأخذ بعين الاعتبار العقلانية الاقتصادية. ومن منظور متطلبات النقاء، فإن المبدأ هو اختيار مرشحات ذات أداء منخفض لغرف التنقية منخفضة المستوى، ومرشحات عالية الأداء لغرف التنقية عالية المستوى.
بشكل عام، يمكن اختيار مرشح عالي الكفاءة ومتوسط الكفاءة لمرشح بمستوى مليون؛ أما تحت مستوى 10000، فيمكن اختيار مرشحات شبه عالية الكفاءة أو مرشحات عالية الكفاءة من الفئة A؛ وتُختار مرشحات الفئة B للدرجات من 10000 إلى 100، بينما تُختار مرشحات الفئة C للدرجات من 100 إلى 1. يبدو أن هناك نوعين من المرشحات يمكن الاختيار من بينهما لكل مستوى نقاء هنا. ويعتمد اختيار المرشحات عالية الأداء أو منخفضة الأداء على الوضع المحدد: فعندما يكون التلوث البيئي شديدًا، أو تكون نسبة العادم الداخلي كبيرة، أو… غرفة نظيفة تُعدّ هذه المسألة ذات أهمية خاصة وتتطلب عامل أمان كبيرًا. في كلتا الحالتين أو في أحدهما، ينبغي اختيار نوع مرشح أعلى أداءً؛ وعلى العكس من ذلك، يمكن اختيار مرشحات أقل كفاءة. بالنسبة لجسيمات 0.1 ميكرومتر، وفي الغرف النظيفة التي تتطلب التحكم في الجسيمات بغض النظر عن تركيز الجسيمات المطلوب السيطرة عليه، يجب اختيار مرشح من النوع D. ما سبق يُقدَّم فقط من منظور المرشحات. في الواقع، لاختيار مرشح جيد، من الضروري أن نأخذ بعين الاعتبار بشكل شامل خصائص الغرفة النظيفة والمرشح ونظام التنقية.
لضمان نظافة الهواء المُزوَّد، لا تكفي المرشحات المؤهلة وحدها، بل من الضروري أيضًا التأكد من:
أ. لا تتسبب في تلف الفلتر أثناء النقل والتركيب؛
ب. التثبيت المحكم. لتحقيق هدف "أ"، يتعين على موظفي البناء والتركيب أن يكونوا مدربين تدريباً جيداً، وأن يتمتعوا بالمعرفة اللازمة بتركيب أنظمة التنقية وبمهارات التركيب المتميزة. وإلا، سيكون من الصعب ضمان عدم تلف المرشح، وهناك دروس مستفادة عميقة في هذا الصدد.
ثانيًا، تعتمد مسألة إحكام التركيب بشكل رئيسي على جودة نوع هيكل التركيب. ويوصي دليل التصميم عمومًا باستخدام نوع التركيب المفتوح لمرشح واحد، بحيث حتى في حالة حدوث تسرب، فإنه لن يتسرب إلى الغرفة؛ كما يضمن استخدام فتحات توزيع الهواء عالية الكفاءة الجاهزة سهولة تحقيق الإحكام. وفي السنوات الأخيرة، أصبحت طرق إحكام الخزان السائل والختم بالضغط السلبي شائعة الاستخدام مع مرشحات الهواء التي تحتوي على عدة مرشحات.
يجب أن يضمن إحكام خزان السائل أن وصلة الخزان محكمة، وأن الهيكل العام مستوي تمامًا. أما إحكام الضغط السلبي فيهدف إلى الحفاظ على المنطقة المحيطة بوصلة المرشح مع صندوق الضغط الساكن والإطار بحالة ضغط سلبي، وهو ما يشبه النوع المثبت على السطح؛ حتى إذا حدث تسرب، فلن يتسرب إلى الغرفة. وفي الواقع، طالما كان إطار التثبيت مسطحًا وكان الاتصال بين وجه نهاية المرشح وإطار التثبيت متساويًا، فمن المفترض ألا يكون من الصعب تحقيق متطلبات الإحكام في التثبيت لأي نوع من أنواع التركيب.

 


2. توزيع الهواء


تنظيم تدفق الهواء في غرفة نظيفة تختلف عن تلك الخاصة بغرفة تكييف الهواء العادية. فهي تتطلب توصيل أنظف هواء ممكن إلى منطقة العمليات أولاً، وتتمثل وظيفتها في الحد من التلوث الذي قد يلحق بالمنتجات المعالجة وتقليله. لذلك، عند تصميم تنظيم تدفق الهواء، يجب مراعاة المبادئ التالية: تقليل التيارات الدوامية قدر الإمكان لتجنب جلب التلوث من خارج منطقة العمل إلى داخلها؛ محاولة منع الطيران الثانوي للغبار لتقليل فرصة تلوث قطع العمل بالغبار؛ يجب أن يكون تدفق الهواء في منطقة العمل متجانسًا قدر الإمكان، وأن تتوافق سرعة الرياح مع متطلبات العملية والنظافة. وعندما يتدفق الهواء نحو مخرج عودة الهواء، من الضروري إزالة الغبار الموجود في الهواء بشكل فعال. كما ينبغي اختيار طرق مختلفة لإمداد الهواء وإعادته بناءً على متطلبات النظافة المختلفة.
تتميز منظمات تدفق الهواء المختلفة بخصائصها ونطاقها الخاص بها:
1) التدفق الرأسي أحادي الاتجاه: يمكنه تحقيق تدفق هواء متجانس نحو الأسفل، مما يُسهّل ترتيب معدات العمليات، ويتمتع بقدرة قوية على التنظيف الذاتي، ويمكنه تبسيط المرافق الشائعة مثل مرافق التنقية الشخصية. بالإضافة إلى ذلك، تتميز طرق الإمداد بالهواء الأربعة بمزايا وعيوب خاصة بها: فمرشحات الكفاءة العالية الموزعة بالكامل تمتاز بمقاومة منخفضة وفترة طويلة لاستبدال المرشحات، لكن هيكل السقف يكون معقدًا وتكلفته مرتفعة؛ أما مزايا وعيوب طريقة التغذية العلوية بواسطة مرشحات الكفاءة العالية ذات الترتيب الجانبي أو التغذية العلوية عبر لوحة الفتحة الكاملة أو التغذية العلوية عبر مرشحات الكفاءة العالية ذات الترتيب الكامل فهي عكسية. وفي حالة عدم تشغيل النظام بشكل مستمر، فإن السطح الداخلي للوحة الفتحة يكون عرضة لتراكم الغبار وضعف صيانة الجهاز، مما يؤثر جزئيًا على مستوى النظافة؛ أما التغذية العلوية بواسطة مشتت الهواء الكثيف فتناسب فقط التطبيقات الكبيرة. غرف نظيفة يتجاوز ارتفاعه 4 أمتار نظرًا لضرورة وجود طبقة خلط، وتتشابه خصائصه مع طريقة التغذية العلوية لصفيحة الفتحة الكاملة؛ أما طريقة توزيع منافذ الهواء العائد بشكل متساوٍ في الجزء السفلي من الجوانب المتقابلة للشبكة والجدران المقابلة، فهي تنطبق فقط على الغرف النظيفة التي يبلغ المسافة الواضحة بين جانبيها أقل من 6 أمتار؛ أما الجزء السفلي من جدار واحد الذي يحتوي على منفذ هواء عائد، فهو مناسب فقط للغرف النظيفة ذات المسافات الضيقة بين الجدران (مثل ≤<2-3 أمتار).
2) التدفق الأحادي الاتجاه أفقيًا: لا يحقق سوى مستوى نقاء 100 في منطقة العمل الأولى. ومع تدفق الهواء نحو الجانب الآخر، تزداد تركيزات الغبار تدريجيًا، لذا فهو مناسب فقط للغرف النظيفة التي تتطلب مستويات نقاء مختلفة ضمن نفس عملية الغرفة؛ كما أن الترتيب المحلي لمرشحات عالية الكفاءة على جدار الإمداد بالهواء يمكنه تقليل كمية المرشحات عالية الكفاءة المستخدمة وتوفير الاستثمار الأولي مقارنةً بالتركيب الأفقي الكامل، لكنه يؤدي إلى حدوث دوامات في مناطق محلية محددة.
٣) تدفق الهواء المضطرب: تتشابه خصائص التوزيع العلوي بواسطة لوحة الفتحات والتوزيع العلوي بواسطة ناشر الهواء الكثيف مع ما سبق، حيث تتمثل مزايا التوزيع الجانبي في سهولة ترتيب الأنابيب، وعدم الحاجة إلى طبقة تقنية فرعية، وانخفاض التكلفة، بالإضافة إلى كونه مفيدًا لتجديد المباني المصنعية القديمة. أما العيب فهو أن سرعة الرياح في منطقة العمل تكون مرتفعة، كما أن تركيز الغبار على الجانب السفلي يكون أعلى منه على الجانب العلوي. من جهة أخرى، يتمتع التوزيع العلوي بواسطة منافذ هواء مزودة بمرشحات عالية الكفاءة بمزايا مثل نظام بسيط، وعدم وجود أنابيب بعد المرشح عالي الكفاءة، مما يسمح بتوصيل تدفق الهواء النظيف مباشرة إلى منطقة العمل. ومع ذلك، فإن انتشار تدفق الهواء النظيف يكون بطيئًا، ويصبح التوزيع داخل منطقة العمل أكثر انتظامًا نسبيًا. ومع ذلك، عند توزيع عدة منافذ هواء بشكل متساوٍ أو استخدام منافذ هواء مزودة بمرشحات عالية الكفاءة ومجهزة بألواح تشتت، يمكن تحقيق توزيع أكثر انتظامًا للهواء في منطقة العمل. أما في حالة التشغيل غير المستمر للنظام، فإن الألواح المنتشرة تكون عرضة لتراكم الغبار.
ينتمي النقاش أعلاه إلى حالة مثالية نسبيًا، كما أنه موصى به وفقًا للوائح الوطنية أو المعايير أو أدلة التصميم ذات الصلة. ومع ذلك، في الهندسة العملية، وبسبب الظروف الموضوعية أو الأسباب الذاتية للمصمم، لم يتم تصميم تنظيم تدفق الهواء بشكل مناسب. ومن الأمثلة الشائعة: التدفق العمودي أحادي الاتجاه باستخدام عودة الهواء السفلي من الجدران المجاورة على كلا الجانبين، والمستوى المحلي 100 الذي يستخدم إمدادًا علويًا وعودة هواء علوية (أي لا يتم إضافة ستارة عمودية أسفل فتحة إمداد الهواء المحلية)، بالإضافة إلى نوع التدفق المضطرب. غرف نظيفة باستخدام مرشحات عالية الكفاءة، مثل التزويد العلوي والعودة الهوائية من الأعلى أو العودة الهوائية من جانب واحد إلى الأسفل (مع مسافة كبيرة بين الجدران)، إلخ. تم قياس هذه الطرق لتنظيم تدفق الهواء، ومعظمها لا يحقق متطلبات النظافة المحددة في التصميم. ونظرًا للوائح الحالية المتعلقة بالقبول الفارغ أو الاستاتيكي، فإن بعض الغرف النظيفة من هذا النوع يمكن أن تصل بالكاد إلى مستوى النظافة المحدد في ظروف الفراغ أو الاستاتيكية، لكن قدرتها على مقاومة التلوث والتدخل الخارجي تكون منخفضة جدًا. وبمجرد دخول الغرفة النظيفة إلى حالة التشغيل، فإنها لن تستطيع تلبية المتطلبات. ينبغي إعداد تنظيم تدفق هواء صحيح في المناطق المحلية مع تعليق ستائر تصل إلى ارتفاع منطقة العمل، ويجب عدم استخدام طريقة التغذية من الأعلى والعودة الهوائية من الأعلى في المستويات التي تبلغ 100000 نقاءً. بالإضافة إلى ذلك، تنتج معظم المصانع حاليًا منافذ تزويد هوائي عالية الكفاءة مزودة بألواح نشر، وهي في الواقع مجرد ألواح فتحات زخرفية ولا تمتلك وظيفة نشر تدفق الهواء. يجب على المصممين والمستخدمين الانتباه بشكل خاص لهذا الأمر.