गाइडेड वेव रडार इनलाइन लेवल ट्रांसमीटरों के साथ वेफर फैब्रिकेशन प्लांट्स में तरल नाइट्रोजन स्तर का मापन

वेफर फैब्रिकेशन प्लांट में तरल नाइट्रोजन के लिए GWR इनलाइन लेवल ट्रांसमीटर क्यों चुनें? 
गाइडेड वेव रडार (जीडब्ल्यूआर) लेवल ट्रांसमीटर तकनीक क्रायोजेनिक परिस्थितियों में भी स्थिर सटीकता बनाए रखती है। तरल नाइट्रोजन और वाष्प के बीच मजबूत डाइइलेक्ट्रिक कंट्रास्ट के कारण स्पष्ट रडार परावर्तन होता है। कम तापमान और प्रक्रिया में बदलाव के बावजूद प्रोब-आधारित मापन दोहराने योग्य रहते हैं।

जीडब्ल्यूआर प्रोब्स में कोई गतिशील पुर्जे नहीं होते हैं। यांत्रिक तंत्रों की अनुपस्थिति से रीकैलिब्रेशन की आवृत्ति कम हो जाती है और कण निर्माण का जोखिम भी कम हो जाता है। इससे उन सेमीकंडक्टर विनिर्माण संयंत्रों में संदूषण का जोखिम कम हो जाता है जहां शुद्धता की सख्त मांग होती है।

टॉप-डाउन या इनलाइन प्रोब इंस्टॉलेशन विकल्प प्रक्रिया में छेद करने और रिसाव की संभावना को कम करते हैं। टॉप-डाउन फ्लेंज-माउंटेड प्रोब वेसल की छत पर केवल एक प्रेशर-रेटेड छेद करता है। इनलाइन प्रोब एक छोटे प्रोसेस पोर्ट या स्पूल पीस में फिट हो जाता है, जिससे वेसल में बड़े बदलाव किए बिना इसे आसानी से हटाया जा सकता है। उदाहरण: 1.5 लीटर के छेद के माध्यम से वैक्यूम इंसुलेटेड क्रायोजेनिक स्टोरेज टैंक पर गाइडेड वेव रडार लेवल ट्रांसमीटर लगाना।

लॉन्गमीटर गाइडेड वेव रडार इनलाइन लेवल ट्रांसमीटर

क्रायोजेनिक तरल पदार्थों के लिए मापन क्षमता और विश्वसनीयता 

लॉन्गमीटर गाइडेड वेव रडार लेवल ट्रांसमीटर, प्रोब-गाइडेड माइक्रोवेव पल्स का उपयोग करके सब-मिलीमीटर सटीकता के साथ तरल सतह को ट्रैक करते हैं। प्रोब का डिज़ाइन और इको-प्रोसेसिंग तरल नाइट्रोजन विलयनों में पाए जाने वाले कम डाइइलेक्ट्रिक स्थिरांक और वाष्प आवरणों को संभालने में सक्षम हैं। वेफर निर्माण संयंत्रों और सेमीकंडक्टर विनिर्माण सुविधाओं में, यह वैक्यूम इंसुलेटेड क्रायोजेनिक स्टोरेज टैंकों और निरंतर टैंक भरने और खाली करने वाली प्रणालियों में स्थिर रीडिंग प्रदान करता है।
अतिरिक्त प्रवेश से बचते हुए SIL2-स्तर के अनुप्रयोगों के लिए सुरक्षा-प्रमाणित। 

यह ट्रांसमीटर SIL2 सुरक्षा प्रमाणित है, जिससे इसे अलग से लेवल-सेफ्टी डिवाइस लगाए बिना सुरक्षा-युक्त लूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। इसका सिंगल-लाइन पेनेट्रेशन डिज़ाइन टैंक के बाहरी आवरण की अखंडता को बनाए रखता है, जिससे वैक्यूम इंसुलेटेड क्रायोजेनिक स्टोरेज टैंक में रिसाव की संभावना कम हो जाती है। इससे सेमीकंडक्टर निर्माण संयंत्रों में महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं के लिए जोखिम कम हो जाता है, जहां वैक्यूम और इंसुलेशन बनाए रखना आवश्यक है।
मल्टीवेरिएबल ट्रांसमीटर उपकरणों की संख्या और प्रक्रिया में प्रवेश को कम करता है। 

लोन्नमीटर का बहुचर निर्देशित तरंग रडार एक ही उपकरण से स्तर और अतिरिक्त प्रक्रिया चर दोनों की जानकारी प्रदान करता है। स्तर, इंटरफ़ेस/घनत्व संकेत और तापमान या घनत्व-आधारित निदान को संयोजित करने से अलग-अलग उपकरणों की आवश्यकता समाप्त हो जाती है। कम प्रवेश से वैक्यूम अखंडता में सुधार होता है, स्थापना श्रम कम होता है और तरल स्तर ट्रांसमीटर अनुप्रयोगों के लिए कुल स्वामित्व लागत कम हो जाती है।
अंतर्निर्मित निदान, पूर्वानुमानित रखरखाव और आसान समस्या निवारण 

ऑनबोर्ड डायग्नोस्टिक्स वास्तविक समय में सिग्नल की गुणवत्ता, प्रोब की स्थिति और इको स्थिरता की निगरानी करते हैं। पूर्वानुमानित अलर्ट विफलता से पहले ही प्रदर्शन में गिरावट का संकेत देते हैं, जिससे अनियोजित डाउनटाइम और मरम्मत का औसत समय कम हो जाता है। तकनीशियन संग्रहीत इको ट्रेस का उपयोग करके निरंतर टैंक भरने और खाली करने वाली प्रणालियों में विसंगतियों का निवारण बिना किसी हस्तक्षेप के कर सकते हैं।
छोटे टैंकों और जटिल ज्यामितियों के लिए डिज़ाइन किया गया; वाष्प, अशांति और झाग में कार्य करता है 

निर्देशित प्रोब और उन्नत सिग्नल प्रोसेसिंग तकनीक कम दूरी और सीमित संरचनाओं के लिए उपयुक्त हैं। ट्रांसमीटर छोटे टैंकों, संकरे मुखों और क्लस्टर टूल LN2 आपूर्ति संरचनाओं में पाई जाने वाली अनियमित ज्यामितियों में भी स्तर का विश्वसनीय रूप से पता लगाता है। यह वाष्प, अशांति और झाग से वास्तविक तरल प्रतिध्वनियों को अलग करता है, जिससे यह जटिल संयंत्र लेआउट में तरल नाइट्रोजन स्तर के मापन के लिए व्यावहारिक बन जाता है।
कम शक्ति वाली माइक्रोवेव पल्स क्रायोजेनिक माध्यमों में ऊष्मा स्थानांतरण और व्यवधान को कम करती हैं। 

क्रायोजेनिक तरल पदार्थों के मापन के दौरान कम ऊर्जा वाली माइक्रोवेव पल्स स्थानीय तापन को कम करती हैं और अपघटन को सीमित करती हैं। इससे तरल नाइट्रोजन में होने वाली गड़बड़ी कम से कम होती है और निर्वात-रोधक क्रायोजेनिक भंडारण टैंकों में ऊष्मीय स्थिरता बनी रहती है। यह विधि क्रायोजेन भंडार को सुरक्षित रखती है और संवेदनशील अर्धचालक निर्माण संयंत्रों में स्थिर संचालन को सुनिश्चित करती है।

ऊपर दिए गए उदाहरणों में: एक वेफर निर्माण संयंत्र में, एक सिंगल लोन्नमीटर गाइडेड वेव रडार यूनिट एक छोटे LN2 ड्यूअर में लेवल सेंसर और डेंसिटी प्रोब की जगह ले सकती है, टैंक की दीवार में केवल एक ही छेद कर सकती है, और पूर्वानुमानित अलार्म प्रदान कर सकती है जिससे उत्पादन में रुकावट नहीं आएगी। एक निरंतर टैंक भरने और खाली करने वाली प्रणाली में, यही उपकरण क्रायोजेन पर थर्मल लोड डाले बिना वेपर ब्लैंकेट और इंटरमिटेंट फोम के माध्यम से सटीक लेवल कंट्रोल बनाए रखता है।

वैक्यूम इंसुलेटेड क्रायोजेनिक स्टोरेज टैंकों के लिए स्थापना और एकीकरण की सर्वोत्तम पद्धतियाँ 

माउंटिंग रणनीति: इनलाइन प्रोब बनाम टॉप-डाउन 

टॉप-डाउन माउंट वैक्यूम जैकेट के माध्यम से होने वाले छेदों को कम करते हैं और रिसाव के रास्तों को सीमित करते हैं। ये सेंसर को टैंक के केंद्र में रखते हैं और इनलेट जेट्स के संपर्क को कम करते हैं। टैंक की ज्यामिति और सर्विस एक्सेस की अनुमति होने पर ही टॉप-डाउन माउंट का उपयोग करें।

इनलाइन (साइड) प्रोब रखरखाव के लिए आसान पहुँच प्रदान करते हैं और एकीकृत नियंत्रण के लिए इन्हें प्रोसेस पाइपिंग के पास लगाया जा सकता है। इनलाइन माउंटिंग से छेदों की संख्या बढ़ जाती है और वैक्यूम अखंडता को बनाए रखने के लिए सावधानीपूर्वक सीलिंग और संरेखण की आवश्यकता होती है। इनलाइन माउंटिंग का चुनाव तब करें जब सर्विसिबिलिटी या निरंतर भरने और निकालने वाली लाइनों के साथ एकीकरण महत्वपूर्ण हो।

इन कारकों के आधार पर निर्णय को संतुलित करें: वैक्यूम उल्लंघन की संख्या, रखरखाव में आसानी, आंतरिक टैंक फिटिंग, और वेफर फैब्रिकेशन प्लांट और सेमीकंडक्टर विनिर्माण सुविधाओं में पाई जाने वाली प्रवाह स्थितियों के तहत माप स्थान रीडिंग स्थिरता को कैसे प्रभावित करता है।
निर्वात अखंडता को बनाए रखने के लिए सीलिंग और फ्लेंज संबंधी विचार 

प्रत्येक छिद्र को क्रायोजेनिक तापमान के लिए वैक्यूम-रेटेड और स्ट्रेस-रिलीव्ड होना चाहिए। बार-बार थर्मल साइक्लिंग के लिए डिज़ाइन किए गए मेटल-टू-मेटल फ्लेंज सील या क्रायोजेनिक-सक्षम गैस्केट सिस्टम को प्राथमिकता दें। पॉलीमर सील का उपयोग तब तक न करें जब तक कि वे स्पष्ट रूप से -196 डिग्री सेल्सियस के लिए रेटेड न हों।

स्थायी इंस्टॉलेशन के लिए जहां संभव हो, वेल्डेड फीडथ्रू का उपयोग करें। जहां हटाने योग्य सेंसर की आवश्यकता हो, वहां एक समर्पित वैक्यूम पंप-आउट पोर्ट के साथ वैक्यूम-रेटेड मल्टी-पोर्ट फ्लैंज या बेल्लो असेंबली स्थापित करें। इंस्टॉलेशन के बाद जैकेट की अखंडता को सत्यापित करने के लिए सेंसर फ्लैंज के पास वैक्यूम टेस्ट पोर्ट प्रदान करें।

थर्मल संकुचन को ध्यान में रखते हुए फ्लैंज और सील डिज़ाइन करें। ठंडा होने के दौरान प्रवेश बिंदु पर तनाव को रोकने के लिए लचीले तत्व या स्लाइडिंग स्लीव शामिल करें। सुनिश्चित करें कि जहां संभव हो, वैक्यूम जैकेट को तोड़े बिना फ्लैंज क्लैम्पिंग हार्डवेयर तक पहुंच आसान हो।
क्रायोजेनिक अनुकूलता के लिए जांच की लंबाई और सामग्री का चयन 

तरल नाइट्रोजन तापमान पर भी लचीलापन बनाए रखने और भंगुरता का प्रतिरोध करने वाली सामग्रियों का चयन करें। क्रायोजेनिक-अनुकूल स्टेनलेस स्टील (उदाहरण के लिए, 316L श्रेणी की धातु) जांच उपकरणों के लिए मानक हैं। बहुत लंबे जांच उपकरणों के लिए कम तापीय विस्तार वाले मिश्र धातुओं पर विचार करें ताकि जांच उपकरण और टैंक के बीच सापेक्ष गति कम हो सके।

जांच उपकरण की लंबाई अपेक्षित अधिकतम तरल स्तर से नीचे और तली के तलछट क्षेत्र से ऊपर, भीतरी पात्र में अच्छी तरह से पहुंचनी चाहिए। टैंक के तल या आंतरिक अवरोधों को छूने वाले जांच उपकरणों से बचें। एक ऊंचे वैक्यूम इन्सुलेटेड टैंक के लिए, जांच उपकरण की लंबाई के प्रति मीटर कई मिलीमीटर की तापीय संकुचन सीमा रखें।

गाइडेड वेव रडार लेवल ट्रांसमीटर इंस्टॉलेशन के लिए, क्रायोजेनिक उपयोग के लिए उपयुक्त रिजिड रॉड प्रोब या कोएक्सियल प्रोब का उपयोग करें। केबल-प्रकार के प्रोब में संघनन या बर्फ जमा हो सकती है और अधिक उबलने या हलचल वाले टैंकों में इनका उपयोग कम उपयुक्त होता है। बर्फ जमने के लिए उपयुक्त स्थान बनने से बचने के लिए सतह की फिनिश और वेल्ड की गुणवत्ता निर्दिष्ट करें।

उदाहरण: 3.5 मीटर के आंतरिक पात्र के लिए संकुचन और माउंटिंग फ्लेंज की मोटाई को ध्यान में रखते हुए 3.55–3.60 मीटर की प्रोब की आवश्यकता हो सकती है। अपेक्षित परिचालन तापमान पर अंतिम आयामों का सत्यापन करें।
निरंतर भरने और खाली करने की स्थितियों के साथ एकीकरण 

अशांति के कारण गलत रीडिंग से बचने के लिए लेवल सेंसर को इनलेट और आउटलेट जेट से दूर रखें। सामान्य नियम के अनुसार, प्रोब को मुख्य इनलेट या आउटलेट पोर्ट से कम से कम एक टैंक व्यास की दूरी पर या आंतरिक बैफल के पीछे लगाएं। यदि स्थान की कमी के कारण ऐसा संभव न हो, तो कई सेंसर का उपयोग करें या क्षणिक प्रतिध्वनियों को दूर करने के लिए सिग्नल प्रोसेसिंग का प्रयोग करें।

प्रोब को सीधे भरने की धारा में न लगाएं। निरंतर भरने और खाली करने वाली प्रणालियों में, स्तरीकरण और ऊष्मीय परतें बन सकती हैं; सेंसर को ऐसी जगह रखें जहाँ वह अच्छी तरह से मिश्रित थोक तरल का नमूना ले सके, आमतौर पर बर्तन के केंद्र रेखा के पास या एक विशेष रूप से निर्मित स्थिर कुएं के भीतर। एक स्थिर कुआं या केंद्र ट्यूब सेंसर को प्रवाह से अलग कर सकता है और तीव्र स्थानांतरण के दौरान सटीकता में सुधार कर सकता है।

वेफर निर्माण संयंत्रों में जहां टूल पर्जिंग के दौरान तरल नाइट्रोजन की निरंतर आपूर्ति होती है, वहां माप स्थानों और फ़िल्टरों को इस प्रकार सेट करें कि वे अल्पकालिक स्पाइक्स को अनदेखा कर दें। ट्रांसमीटर आउटपुट में औसत, मूविंग-विंडो स्मूथिंग या इको-ट्रैकिंग लॉजिक का उपयोग करके संक्षिप्त स्लग से उत्पन्न होने वाले झूठे अलार्म को दबा दें।
विश्वसनीय रडार प्रदर्शन के लिए वायरिंग, ग्राउंडिंग और ईएमसी संबंधी अभ्यास 

सिग्नल केबलों को वैक्यूम-रेटेड फीडथ्रू से गुजारें जिनमें स्ट्रेन रिलीफ और थर्मल ट्रांजिशन एंट्री हों। चुनी गई रडार तकनीक के अनुसार शील्डेड, ट्विस्टेड-पेयर या कोएक्सियल केबलों का उपयोग करें। केबलों की लंबाई कम रखें और उन्हें पावर केबलों के साथ न बांधें।

ग्राउंड लूप से बचने के लिए सेंसर हाउसिंग और इंस्ट्रूमेंट इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए एक सिंगल-पॉइंट ग्राउंड रेफरेंस स्थापित करें। निर्माता के निर्देशों के विपरीत निर्देश दिए जाने तक शील्ड को केवल एक सिरे से ही अर्थ से जोड़ें। यार्ड या यूटिलिटी क्षेत्रों से गुजरने वाले लंबे केबलों पर सर्ज प्रोटेक्शन और ट्रांजिएंट सप्रेसर लगाएं।

विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को कम करने के लिए सेंसर केबलों को वेरिएबल-फ्रीक्वेंसी ड्राइव, मोटर फीडर और हाई-वोल्टेज बसवर्क से अलग रखें। आवश्यकतानुसार फेराइट कोर और कंड्यूट का उपयोग करें। गाइडेड वेव रडार लेवल ट्रांसमीटर इंस्टॉलेशन के लिए, सिग्नल की अखंडता बनाए रखने के लिए फीडथ्रू और कनेक्टर इंटरफेस पर कैरेक्टरिस्टिक इंपीडेंस की निरंतरता बनाए रखें।

तैनाती का रोडमैप (अनुशंसित चरणबद्ध दृष्टिकोण) 

मूल्यांकन चरण: टैंक सर्वेक्षण, प्रक्रिया की स्थितियाँ और नियंत्रण प्रणाली की आवश्यकताएँ 

सबसे पहले टैंक का भौतिक सर्वेक्षण करें। टैंक की ज्यामिति, नोजल की स्थिति, इन्सुलेशन की दूरी और उपलब्ध उपकरण पोर्ट रिकॉर्ड करें। वैक्यूम स्पेस तक पहुंच और सेंसर की स्थिति को प्रभावित करने वाले किसी भी थर्मल ब्रिज को नोट करें।
निरंतर टैंक भरने और खाली करने की प्रणालियों के दौरान सामान्य और चरम परिचालन दबाव, वाष्प क्षेत्र का तापमान, भरने की दर और अपेक्षित उछाल या हलचल सहित प्रक्रिया स्थितियों को रिकॉर्ड करें। वेफर निर्माण संयंत्रों और अर्धचालक विनिर्माण सुविधाओं में उपयोग किए जाने वाले चक्रीय पैटर्न का दस्तावेजीकरण करें।
नियंत्रण प्रणाली की आवश्यकताओं को प्रारंभ में ही परिभाषित करें। सिग्नल प्रकार (4-20 mA, HART, Modbus), अलग-अलग अलार्म और ऑनलाइन स्तर मापन उपकरणों के लिए अपेक्षित अद्यतन दरें निर्दिष्ट करें। आवश्यक सटीकता बैंड और सुरक्षा अखंडता स्तरों की पहचान करें।
मूल्यांकन से प्राप्त होने वाले परिणामों में स्कोप शीट, माउंटिंग ड्राइंग, पसंदीदा गैर-घुसपैठ माप तकनीकों की सूची और नियंत्रण प्रणाली के लिए एक इनपुट/आउटपुट मैट्रिक्स शामिल होना चाहिए।

पायलट इंस्टॉलेशन: निरंतर भरने/निकालने की स्थितियों के तहत एकल-टैंक सत्यापन और एकीकरण परीक्षण 

एक प्रतिनिधि वैक्यूम इंसुलेटेड क्रायोजेनिक स्टोरेज टैंक पर पायलट परीक्षण करें। चयनित लेवल ट्रांसमीटर स्थापित करें और पूर्ण परिचालन चक्र चलाएं। टैंक भरने और खाली करने की निरंतर प्रणालियों के दौरान टैंकों में तरल स्तर के मापन को सत्यापित करें, जिसमें तीव्र भराई और धीमी टपकन शामिल हैं।
जब संभव हो, तो एक ही टैंक वातावरण में रडार लेवल ट्रांसमीटर तकनीक, गाइडेड वेव रडार लेवल ट्रांसमीटर के प्रदर्शन और अन्य उन्नत लेवल ट्रांसमीटरों की तुलना करने के लिए पायलट प्रोजेक्ट का उपयोग करें। प्रतिक्रिया समय, स्थिरता और वाष्प, झाग या संघनन के प्रति संवेदनशीलता को रिकॉर्ड करें। गाइडेड वेव रडार के लिए, पुष्टि करें कि प्रोब सामग्री क्रायोजेनिक संकुचन को सहन करती है और फीडथ्रू विश्वसनीय रूप से सील होते हैं।
पीएलसी या डीसीएस के साथ एकीकरण परीक्षण करें। अलार्म थ्रेशहोल्ड, इंटरलॉक, हिस्टोरियन टैग और रिमोट डायग्नोस्टिक्स की पुष्टि करें। कम से कम दो सप्ताह तक मिश्रित-ड्यूटी साइक्लिंग चलाकर विशिष्ट स्थितियों का पता लगाएं। बेसलाइन सटीकता, विचलन और रखरखाव संबंधी घटनाओं का डेटा एकत्र करें।

उदाहरण: एक सेमीकंडक्टर निर्माण संयंत्र में, सामान्य 24 घंटे के फैब फीड चक्र के माध्यम से एक पायलट परीक्षण चलाएँ। ज्ञात फिल वॉल्यूम और सेकेंडरी गेज जाँच के आधार पर लेवल ट्रांसमीटर आउटपुट को रिकॉर्ड करें। उच्च प्रवाह के दौरान होने वाली त्रुटियों को ट्रैक करें।