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Special Report 特別企劃    Tech Notes 技術專文         New Visions 新象新知        LOHAS Column 樂活園地
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            管路監控系統                                                        g   1/ 2                                                 表四
                                                                      ×
                                                              V =  C ×    2 VP×  c  
               管路監控系統主要包含了主管(main)靜壓監測、上                                  ρ                                                                                                               危害項目
            游端靜壓與流量監測以及次主管(sub-main)尾端靜壓                      where: V = Velocity (fpm)                                                                                                                           下列設備發生異常：
            監測或機台側二次配管靜壓。                                           C = 136.8 (IPS conversion)                                                                     火災                                                製程機台
               次主管靜壓與流量監測主要目的有二，一為建立                                VP = Velocity pressure units (inches H 2 O)                                                   溫度異常           製程機台排氣量不足        管路阻塞、破裂           local scrubber
                                                                                           3
            管路靜壓背景值，作為日後機台擴充參考與風門調整                                 ρ = Air density units (lbm/ft )                                                                                                                vacuum pump, fan
            之依據，另一為有效獲知該次主管之粉塵堵塞情形；                                 g c  = Gravitational constant = 32.174 lbm-ft/lbf-
            而主管路的靜壓監測佈點則有助於整體系統的情勢研                                 sec 2                                                                                         壓力**               壓力*             壓力*            壓力*、流量**
                                                                                                                                        異常診斷所需監測項目                 溫度*                                            溫度*、氣體濃度**
            判，更精確的獲得系統阻塞位置。                                     於1atm@21℃的標準空氣密度條件下，流速轉換                                                                         氣體濃度**              流量**           流量**            電壓、電流**
                                                                                    0.5
            ● 監測方法與目的                                         公式可簡化為V=4.03×Pv 。
                                                                                                                                                                                                                     製程機台
               管路內的壓力測定可分為動壓、靜壓與全壓三                             排氣系統的變化性極大，必須藉由管路的流量與                                                                             製程機台              製程機台
                                                                                                                                        相關設備本身輸出訊號                                                    無             local scrubber
            種，而全壓即為靜壓與動壓之總和，可利用皮托管量                           靜壓量測來分析系統特性，但是所需求資料的量測繁                                                                           local scrubber     vacuum pump                     vacuum pump, fan
            測此三種壓力的方法則如圖四所示。                                  複，若採用人工方式量測則往往需要消耗相當的人力
                                                                                                                                               註：*主要監測訊號、**輔助監測訊號
               因空氣於管路截面上的流動並非穩定狀態，為得                          及時間且時效性差，所量測的資料誤差亦隨著時間變
            到較準確數據則必須量測多點來取得平均值。而量                            化而加大，因此採用適當的即時監測設備即可有效的
            測點數則依風管大小決定，圓管直徑小於6英吋測定                           以低成本、高價值方式獲取所需的即時資訊。                                                   圖五、新增機台二次配管圖（法一）                                  圖六、新增機台二次配管圖（法二）
            4點，大於6英吋則至少6點以上，但實際情形仍視流                            排氣系統的定期量測與檢驗是有必要性的，尤其
            場的紊亂度與測量孔數目而定。量測所得為平均全壓                           為了解產能與需求風量關係，也唯有仰賴定期量測才
            值，而要換算成流速及流量，我們所需是平均動壓                            能達成。結合適當的軟硬體監測設施取代繁瑣的人工
            值，因此量測的全壓值必須減去靜壓值，亦即Pv=Pt-                        定期量測，不僅減少工程師定期量測的工作，亦可有
            Ps。                                               效的紀錄管路變化情形，更加精確的估算出產能與排
               其中Pv=Velocity  Pressure、Pt=Total  Pressure、    氣量關係，確保系統備用量能滿足未來產能擴大之需
            Ps=Static Pressure                                要。
               動壓與速度間的換算公式為



            表三、機台Utility資料表(範例)
                                 機台進口(Inlet)                           機台出口(機台至L/S)

                     機台  機台                                                                                                            針對次主管的流量監測，必須建立機台Utility資料                           當新增機台所需靜壓(SP2)與風量(Q)需求獲得
             棟別  樓層         分 物質    使用量/產出量        真空泵稀釋量      真空pump     管徑         平均流速    真空泵後   單機內不相
                     編號  名稱                   分類                                管材
                            類 名稱      (SCCM)         (SCCM)   背壓(mmH2O)  (吋或mm)       (m/s)  H2濃度(%)  容物質                            表(表三)以了解各管路的機台配置及需求流量，藉由                               後，根據風量與設計的管路Layout計算出配
                                                                                                                                     實際流量監測與資料庫數值交叉比對來調整管路風門                                管的靜壓損失(∆SP)，若機台的靜壓與配管的
                                                                                                                                     開度，以達到節能的目的。                                           靜壓損失總和(SP2+∆SP)小於主管末端靜壓
                                                                                                                                                                                            (SP1)即可符合一次配管要求並進行實際配管
            圖四、管路內的壓力量測方法                                                                                                            ● 製程機台與二次配管路監測
                                                                                                                                                                                            工程。
                                                                                                                                       製程機台側之二次配管路監控系統則必須納入
                                                                                                                                                                                         2.  主管(或次主管)上游靜壓與流量判別法：參考
                                                                                                                                     機台出口二次配管段的數據監測，如能整合製程機
                                                                                                                                                                                            圖六，當新增機台的靜壓(SP2)與風量(Q2)需
                                                                                                                                     台本身之壓力輸出訊號，則更能詳盡掌握所有機台
                                                                                                                                                                                            求獲得後，根據風量與設計的管路Layout計算
                                                                                                                                     Hookup及de-hookup後對系統之影響，並能配合後續
                                                                                                                                                                                            出配管的靜壓損失(∆SP1)與新機台二次配匯入
                                                                                                                                     所提之診斷功能來監測項目如表四所示。
                                                                                                                                                                                            點至靜壓流量監測點的靜壓損失(∆SP2)，若機
                                                                                                                                     ● 壓損計算                                                 台的靜壓與配管的靜壓損失以及主管段的靜壓
                                                                                                                                       當產能變化必須新增機台之排氣配管時，負責二                                損失總和(SP2+∆SP1+∆SP2)小於主管上游端
                                                                                                                                     次配管的廠務工程師大多選擇鄰近之主管路匯入，並                                靜壓(SP1)即可符合一次配管要求並進行實際
                                                                                                                                     不會計算配管的靜壓損失，常有管路施工完成後才發                                配管工程。
                                                                                                                                     現無法滿足機台的風量或靜壓需求，或是影響鄰近的                             由上述方法雖可判斷二次配管安裝設計的可行
                                                                                                                                     機台。                                               性，但機台側的靜壓與流量需求必須由設備供應商提
                                                                                                                                       初步判斷新增機台配管是否可符合現場需求，可                           供，而主管路的末端或上游端之靜壓或流量值必須由
                                                                                                                                     採用的方法有下列二種：                                       現場量測或排氣監控系統監測得知，至於配管的靜壓
                                                                                                                                       1.  主管(或次主管)末端靜壓判別法：參考圖五，                       損失則可由管件與壓損係數資料庫資料計算得知。



            NEW FAB TECHNOLOGY JOURNAL                                                                                                                                                                               http://nfjournal/  July 2011
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