1、工艺冷却水系统施工技术 侯 初 目目 录录1、工艺冷却水系统简介2、工艺冷却水系统的安装技术3、工艺冷却水系统的调试技术 1. 工艺冷却水系统简介 1.1 冷却水 冷却水只是指将温度高的水降低温度后在进行重复利用的水。 所有的液体和固体中，水的比热容最大，是优良的热交换介质，其次水的化学稳定性好，不易分解，水的热容量大，在常温范围内不会产生明显的膨胀或压缩，水的沸点较高，在通常使用条件下，在换热器中布置汽化，水的来源较广泛，流动性好，易于输送和分配，水的处理运行费用低。 1.2 工艺冷却水 在半导体厂房中主要用于生产工艺设备的冷却,或称制程冷却水、工艺设备冷却水、简写：PCW。2.工艺冷却水系
2、统的安装技术 2.1 系统概况 工艺冷却水系统主要由三个环路组成： 1) 一次侧环路:高温水箱中的水由循环水泵提压，经热交换器冷却后进入低温水箱; 2) 二次侧环路:低温水箱中的水经循环水泵提压，过滤，由输水管线送到工艺设备进行热交换，交换后的高温水沿回水管线流回高温水箱； 3) 另一环路:为冷媒侧冷冻水供回水环路，经冷机制备的冷冻水经输水管路至交换器冷量交换后回到冷机侧； 4)有的工艺水冷却水系统未设低温水箱,经热交换器交换后的低温水直接送入工艺设备; 典型工艺冷却水系统图 2.2 冷却水水质 工艺设备内的冷却管道有很多为管径很细的毛细管道,为避免毛细管道的结垢,对工艺冷却水的水质也提出了相
3、应的要求； 1）冷却水温度 ：20；（冷媒系统：1318冷冻水系统） 2）酸碱度 (PH)：6.58.0; 3）最大粒径颗粒 ：0.03mm2; 4）硬度 :100ppm; 5）电阻率 :1Kcm; 6）总溶解固体(浊度) ：100ppm; 2.3 系统的主要构件工艺冷却水系统中一般包括水箱，水泵，过滤器，板式换热器，用水点，电气控制，温度传感器，压力传感器、RO补水装置，泄压阀，调压阀、阀门、止回阀及管道等； 1）水泵： 水泵须满足使用流量和扬程的要求，且体积小、重量轻、造价低，有良好的特性和较高的效率；良好的抗汽蚀性能，既能保证水泵运行平稳、寿命长，又能降低运行费用，工程投资少；水泵的本体
4、采用不锈钢材质，可以很好避免对水质可能造成的污染，但是造价稍高； 2）过滤器 水过滤器或过滤装置的选择，除要考虑后续管路可能对水质的影响，还要兼顾考虑不同工艺设备水质要求的差异，因此，一般选择为两级过滤器； 前端过滤器一般选用5um，99%过滤要求的不锈钢过滤器； 末端过滤器选择根据末端工艺设备的水质要求确定； 3）热交换器热交换器按其形式可分管壳式，板式，板翅式，热管式等，相比较而言，板式热交换器具有占地面积小，传热面积大的优点； 考虑到半导体厂房空间面积造价特点，优选占地面积小的设备，工程造价相对会较低； 选型要满足设计流量下的热交换量，并且在最大流量及压力时不能产生变形或振动，并符合一侧
5、无压力时仍可承受最大操作压力； 4）RO补水装置补水装置一般由补水管路，水箱液位计、电动阀组及其旁通管路组成，水箱水位过低时，液位计发出补水信号，电动阀开启，RO水进入水箱，水位达到预定位置时，液位计发出信号，电动阀关闭，补水结束； 补水装置 2.4 自控系统 PCW在半导体厂是个非常重要的系统，它出现故障会影响FAB内的大部分的机台设备，系统自动化程度高，对控制要求较高，主要包括对供水水温、供水压力、水质以及水泵的控制。 1）供水水温的控制 根据工艺设备对供水温度的需求，系统对供水温度要求控制在20，供水温度通过安装在输水管道上温度传感器采集，传输到PLC运算控制模块，控制冷冻水侧电动阀开启
6、度调节冷冻水侧流量，从而控制板换冷量交换，使冷却水达到20的设计目标要求； 2）供水电导率的控制 控制供水电导率其实是间接反映对供水水质的控制，系统高温水箱补水采用RO水及超纯水，电阻率高于1.0KCM。当安装在高温水箱中的电导率测试仪检测到电导率不满足设定要求时，系统会将此信号传到PLC控制模块，PLC经运算控制超纯水补水管路上电动阀开启度确定补水量。另外为防止水箱中水与大气直接接触，影响水的电导率，采用氮封保护水质。 3）供水压力控制 系统二次泵采用变频调速控制，即通过系统供水压力来调节变频器频率，进而调节供水压力；同时压力传感器控制水泵出口端回水电动阀的启闭，当压力大于设定值(如0.5M
7、Pa)时，电动阀打开，以防止系统压力过高，对后续管路尤其是工艺设备产生影响。 4）变频泵的控制 最基本的是供水设备、泵还有后备设备的工作持续性，也就是不间断运作； a.高可靠性的供电电源，一般用UPS供电； b.备用泵，当运行泵故障或供水压力小时自动启动备用泵； c.全部水泵使用变频恒压供水； d.对备用泵的启动通过供水压力来控制，当供水压力低于一定值时启动备用泵。当运行泵出现故障停止时，备用泵工频启动。2.5 管网的布置 一般采用采用同程式布置； 1）同程式布置每一环路管路的长度大致相等，各机组(工艺设备？)的水阻力大致相等，因此各机组的流量大致等于设计流量，系统水力平衡性较好水；2) 水泵
8、安装位置选择简易，可以安装在系统任何位置，通常情况下，考虑维护检修方便，水泵及系统相关设备均会设置在单独的设备机械室；2.6 管道的材质 系统管道材质要求相对较高，同系统对水质要求相关； 采用不锈钢材质的管道，可避免管道对水质产生的影响，又能满足系统长期运行的需要； 碳钢钢管，长时间运行，管道很容易锈蚀，造成水质污染； 2.7 压力试验及吹扫 安装后管道空气压试验，试验压力为1.25MPa，试压后进行空气严密性试验，最后进行空气吹扫 ；3 工艺冷却水系统的调试技术 工艺冷却水是个非常重要的系统，主要应用于各种工艺设备的冷却，出现故障会影响大部分的机台设备设备的运转，由于工艺设备对于工艺冷却水的
9、各项参数要求较高，因此，系统的调试尤为关键； 1）水泵的调试； 2）关键阀部件的调试（泄压阀、背压阀、补水装置、温控电动阀、自动排水阀等）； 3）自动控制系统的调试，自动控制系统的调试尤为重要，是满足系统各参数控制的重要一环，水温、压力、水质等各参数的控制，系统正常运行的关键因素； 工艺冷却水系统安装技术，可参见作业指导书部分， 如下： 作业指导书-纯水设备安装编号： CTGD-SOP-P-36 作业指导书-流量计安装编号： CTGD-SOP-P-55 电动两通阀安装作业指导书编号： CTGD-SOP-P-54 作业指导书-波纹管补偿器编号： CTGD-SOP-P-41 作业指导书-纯水系统调
10、试编号： CTGD-SOP-P-82 作业指导书-气动两通阀安装编号： CTGD-SOP-P-58 作业指导书-温度计安装编号： CTGD-SOP-P-55 作业指导书-UPVC管安装编号： CTGD-SOP-P-11 工艺冷却水系统安装技术，可参见作业指导书部分， 如下： 压力表安装编号： CTGD-SOP-P-44 普通不锈钢管道焊接编号： CTGD-SOP-P-02 板式换热器安装编号： CTGD-SOP-P-25 袋式过滤器安装编号： CTGD-SOP-P-29 定压补水装置安装编号： CTGD-SOP-P-26 PCW系统调试编号： CTGD-SOP-P-74 UPVC管安装编号： CTGD-SOP-P-11
