Счетчики аэрозольных частиц «АэроПлюс»

В статье проводится обзор технических особенностей счетчиков аэрозольных частиц «АэроПлюс» производства НПО «ЭКО-ИНТЕХ», рассказывается о принципе их работы, оценивается значение данных устройств для диспетчеризации и контроля климатических систем чистых зон.

ООО НПО «ЭКО-ИНТЕХ», г. Москва

Чистые зоны на производстве

скачать pdf >>

В настоящее время во всем мире увеличивается спрос на промышленную продукцию, произведенную в условиях сверхчистой воздушной среды. Фармацевтика, микроэлектроника, аэрокосмическая промышленность – вот, пожалуй, самые известные отрасли, где продукция производится в так называемых чистых помещениях и чистых зонах, то есть таких помещениях и зонах, в которых счетная концентрация частиц в единице объема воздуха не превышает значений, указанных стандартом. Среди нормативных документов, устанавливающих требования к чистым зонам, а также их классификацию, можно назвать ГОСТ Р ИСО 14644‑1-2020 «Чистые помещения и связанные с ни­ми контролируемые среды», стандарт GMP, или «Об утверждении правил надлежащей производственной практики» – приказ Минпромторга России № 916, и другие государственные, международные и внутренние отраслевые стандарты. В задачу статьи не входит подробное рассмотрение данной классификации, отметим лишь, что для то­го чтобы ввести чистые зо­ны в эксплуатацию, получить сертификат соответствия ISO, а потом поддерживать необходимый уровень чистоты в воздухе, необходимо специальное конт­роль­но-измерительное оборудование и системы мониторинга.

Счетчики аэрозольных частиц

Решающую роль в мониторинге чистых зон играют счетчики аэрозольных частиц (САЧ). Все они представляют собой лазерное оборудование с микропроцессором, которое закачивает воздух в пробоотборник с помощью вакуумного насоса и поштучно считает аэрозольные частицы различного происхождения, попавшие в пучок лазера. Такое оборудование бывает как портативным или ручным, так и стационарным, может иметь разные метрологические характеристики, востребованные в зонах то­го или иного класса чистоты. Портативные и ручные приборы, как правило, служат для периодических замеров концентрации аэрозольных частиц (если это допускается классом чистоты и особенностями технологического процесса на предприятии), а также в соответствии с ГОСТ Р ИСО 14644‑1-2020 могут применяться для аттестации (классификации) чистых помещений. Стационарные используются для мониторинга, который необходимо осуществлять непрерывно. Как правило, именно на ба­зе стационарных счетчиков аэрозольных частиц строятся системы мониторинга, осуществляющие передачу данных в программу верхнего уровня, хо­тя и портативные приборы имеют функции, позволяющие интегрировать их с такими системами.

Как стационарные, так и ручные счетчики аэрозольных частиц разрабатывает и производит российская компания НПО «ЭКО-ИНТЕХ», основанная в 1989 го­ду на ба­зе лаборатории автоматизации и контрольно-измерительных приборов Государственного научно-исследовательского института по промышленной и санитарной очистке газов (­НИИОГАЗ). Создание приборов контроля внутреннего климата помещений и вентиляционных систем, а также различного аналитического оборудования (газоанализаторов, пылемеров и т. д.) – специализация НПО «ЭКО-ИНТЕХ». Среди заказчиков предприятия числятся более 10 000 российских и зарубежных компаний.

В статье мы сосредоточим внимание на одной из разработок компании – стационарных счетчиках аэрозольных частиц «АэроПлюс» (рис. 1).

Рис. 1. Счетчик аэрозольных частиц «АэроПлюс»

Эти компактные приборы конструктивно выполнены в одном корпусе, в котором находятся: источник лазерного излучения, фотодетектор, кюветное отделение проточного ти­па и электронные компоненты. Для прокачивания воздуха через пробоотборник используется внешний источник разрежения (насос). Некоторые из модификаций «АэроПлюс» могут комплектоваться датчиком влажности и температуры ДВ2, выполненным в ви­де внешнего зонда.

Луч, формируемый источником излучения, попадает в кювету, где рассеивается находящимися на его траектории частицами и затем регистрируется с помощью фотодетектора. Изменение интегральной интенсивности рассеянного излучения пропорционально размеру частицы, а количество последовательных импульсов – количеству частиц. Счетная концентрация аэрозольных частиц вычисляется с помощью встроенного программного обеспечения как отношение количества зарегистрированных частиц к прокаченному через кювету объему воздушной пробы. Результаты измерений представляются в ви­де дифференциальных и интегральных значений счетной концентрации частиц по каналам регистрации размеров частиц – двум или четырем в разных модификациях прибора.

Полученные данные передаются в программу верхнего уровня по протоколу Modbus TCP (по линии связи Ethernet) или по протоколу Modbus RTU (по линии связи RS‑485). Настройки (например, предельный уровень счетной концентрации аэро­золь­ных частиц) и управление осуществляются по веб-интерфейсу с персонального компьютера с помощью интернет-браузера. Для сигнализации о превышении установленного уровня предназначен выход ре­ле – «сухой контакт», фиксирующий превышения по каждому каналу регистрации размеров частиц. Счетчики могут оснащаться аналоговым выходом 4–20 мА и дополнительным цифровым выходом передачи данных.

Преимущества «АэроПлюс»

Стационарный счетчик аэрозольных частиц «АэроПлюс» имеет ряд принципиальных преимуществ по сравнению с конкурентными аналогами. Вот основные его достоинства:
- российское производство;
- нижний предел чувствительности 0,3 мкм;
- 2 или 4 канала размеров частиц;
- корпус из нержавеющей стали;
- возможность подключения зонда для измерения температуры и относительной влажности окружающего воздуха (ДВ2);
- возможность проводить измерения количества аэрозольных частиц для воздуха и га­за, находящихся под давлением от 2 до 10 бар с адаптером высокого давления (АВД‑1‑А);
- соответствие ГОСТ Р ИСО 14644-1-2020;
- выходы: Ethernet (TCP/IP, Modbus TCP), RS‑485 (Modbus RTU) и 4–20 мА (опция);
- небольшие габариты;
- можно организовать питание прибора от Ethernet-сети в соответствии с технологией PoE;
- возможность подключения внешней сигнализации;
- внутренняя память на 3000 измерений;
- внесен в Государственный реестр средств измерений РФ.

Особо отметим одно важнейшее преимущество счетчиков аэрозольных частиц «АэроПлюс»: они детектируют самые мелкие частицы, которые настолько малы, что единственный способ их обнаружить – это использовать высокоточные оптические кюветы. Частицы, которые «замечает» счетчик «АэроПлюс», могут иметь размер 0,3 микрона. Для сравнения приведем несколько примеров:
- диаметр среднего человеческого волоса – менее 100 микрон (мкм);
- гранула соли – 60 мкм;
- пыльца – 15 мкм;
- бактерии – 5 мкм;
- вирусы – 0,1 мкм (вирус COVID‑19 – от 0,06 до 0,14 мкм).

Таблица 1. Основные характеристики счетчиков аэрозольных частиц «АэроПлюс»

Стандарт ГОСТ Р ИСО 14644‑1-2020 определяет частицы размером менее 0,1 мкм как ультрамелкие, а более 5 мкм как макрочастицы. Но прогрессивные технологии позволяют обнаруживать частицы еще меньшего размера, например в нанометровом диапазоне. Поэтому НПО «ЭКО-ИНТЕХ» каждый день работает над совершенствованием технологий обнаружения подобных частиц.

Заключение

Счетчики аэрозольных частиц «АэроПлюс», отвечающие всем требованиям ГОСТ Р ИСО 14644-1-2020, предлагают клиентам надежность, длительный срок эксплуатации и простоту интеграции в рабочие процессы, полное соответствие стандартам, устанавливающим требования к чистым зонам. Они быстро и просто интегрируются в любой технологический процесс, где требуется диспетчеризация и строгий мониторинг параметров чистых производственных помещений (чистых зон), а также применяются для устранения проблем с системами фильтрации воздуха и измерения параметров микроклимата. Счетчики «АэроПлюс» обеспечивают отображение данных измерения в реальном времени, что сегодня становится передовой отраслевой практикой в мониторинге качества параметров воздуха.

Опубликовано_в журнале ИСУП № 5(95)_2021

ООО НПО «ЭКО-ИНТЕХ», г. Москва,
тел.: +7 (495) 925-8876,
e‑mail: info@eco-intech.com,
сайт: eco-intech.com