MViệc đo mực chất lỏng trong các bể chứa được sử dụng trong các nhà máy sản xuất chất bán dẫn đòi hỏi các giải pháp chịu được ứng suất nhiệt độ cực thấp, hoạt động động học và kiểm soát ô nhiễm nghiêm ngặt. Việc lựa chọn phương pháp đo phải ưu tiên tính không xâm phạm, phản hồi trực tuyến nhanh và bảo trì tối thiểu để bảo vệ năng suất và thời gian hoạt động.
Đầu ra trực tuyến liên tục, phù hợp cho điều khiển quy trình và khóa liên động an toàn.
Các tín hiệu đầu ra liên tục, thời gian thực là bắt buộc đối với việc điều khiển quy trình và các khóa an toàn trong các nhà máy sản xuất chất bán dẫn. Các tín hiệu đầu ra được ưu tiên bao gồm 4–20 mA với các biến thể HART, Modbus hoặc Ethernet để kết nối trực tiếp với PLC/DCS. Đảm bảo thiết bị hỗ trợ các chế độ an toàn và các cảnh báo có thể cấu hình cho các điều kiện cao/thấp, tốc độ thay đổi và mất tín hiệu. Ví dụ: một tín hiệu đầu ra 4–20 mA liên tục được kết nối với van điện từ nạp đầy bể chứa sẽ ngăn ngừa tình trạng tràn khi mức chất lỏng vượt quá ngưỡng có thể lập trình.
Khả năng chống lại hơi nước, bọt, nhiễu loạn và sự thay đổi tính chất của môi trường.
Các bể chứa đông lạnh tạo ra lớp hơi nước, sự phân tầng và đôi khi là nhiễu loạn trong quá trình vận chuyển. Hãy chọn các công nghệ có khả năng chống nhiễu tín hiệu giả và nhiễu loạn bề mặt tốt.Bộ truyền tín hiệu mức radarCông nghệ tiên tiến và hệ thống máy đo mức bằng radar sóng dẫn hướng có thể loại bỏ các tín hiệu phản hồi sai nếu được cấu hình đúng cách. Hãy yêu cầu xử lý tín hiệu có thể điều chỉnh, hiển thị đường cong phản hồi và bộ lọc tích hợp để tránh sai số mức do hơi nước, bọt hoặc bắn tóe gây ra. Ví dụ: máy đo mức bằng radar sử dụng cài đặt xử lý tín hiệu nâng cao sẽ bỏ qua lớp hơi nước tạm thời trong quá trình bay hơi.
Đo mức nitơ lỏng
*
Ít sự can thiệp cơ học và không có bộ phận chuyển động
Giảm thiểu rủi ro rò rỉ và bảo trì bằng cách chọn các cảm biến không có bộ phận chuyển động và có độ xuyên thấu tối thiểu qua các bể chứa đông lạnh cách nhiệt chân không. Radar không tiếp xúc được gắn vào vòi phun trên cùng hiện có giúp tránh sử dụng các đầu dò dài và giảm cầu nhiệt. Các tùy chọn radar sóng dẫn hướng đầu dò ngắn có thể phù hợp với các mặt bích nhỏ hiện có mà không cần khoan sâu. Chỉ định vật liệu và kích thước mặt bích tương thích với lớp vỏ chân không và gioăng đông lạnh để bảo toàn tính toàn vẹn của bể chứa. Ví dụ: chọn radar không tiếp xúc gắn trên cùng để loại bỏ đầu dò dài có thể xuyên qua lớp cách nhiệt.
Chẩn đoán, bảo trì dự đoán và khắc phục sự cố dễ dàng
Các bộ truyền tín hiệu cấp cao phải bao gồm chức năng chẩn đoán và hỗ trợ khắc phục sự cố dễ dàng để tối đa hóa khả năng hoạt động của nhà máy. Cần có chức năng chẩn đoán tích hợp như hiển thị đường cong tín hiệu dội lại, các chỉ số cường độ tín hiệu, kiểm tra tính toàn vẹn của đầu dò và cảm biến nhiệt độ. Hỗ trợ chẩn đoán từ xa và nhật ký lỗi giúp tăng tốc phân tích nguyên nhân gốc. Các cảnh báo dự đoán—chẳng hạn như cường độ tín hiệu suy giảm hoặc chỉ báo bám bẩn đầu dò—giúp lên kế hoạch can thiệp trước khi xảy ra sự cố. Ví dụ: một bộ truyền tín hiệu ghi lại sự suy giảm dần dần của tín hiệu dội lại có thể nhắc nhở việc làm sạch cặn bẩn trước khi xảy ra lỗi.
Khả năng đo lường mức độ giao diện trong các kịch bản đa biến.
Việc đo các giao diện trong môi trường lỏng/hơi hoặc phân lớp đòi hỏi các kỹ thuật có khả năng phân giải các chênh lệch điện môi nhỏ. Công nghệ máy đo mức GWR và máy đo mức radar sóng dẫn hướng cảm nhận các giao diện nơi tồn tại sự chênh lệch điện môi giữa các lớp. Đối với nitơ lỏng nói riêng, sự chênh lệch điện môi thấp giữa chất lỏng và hơi hạn chế khả năng phân giải giao diện; cần khắc phục điều này bằng các phép đo bổ sung. Kết hợp radar/GWR với đo nhiệt độ, áp suất chênh lệch hoặc nhiều cảm biến độc lập để xác nhận vị trí giao diện. Ví dụ: sử dụng đầu dò GWR để phát hiện giao diện dầu/nitơ lỏng trong khi radar gắn trên đỉnh theo dõi mức chất lỏng tổng thể.
Khả năng tương thích với hình dạng bồn chứa, lắp đặt thẳng hàng và tích hợp với hệ thống điều khiển của nhà máy.
Chọn loại cảm biến phù hợp với các bồn chứa đông lạnh cách nhiệt chân không và các vòi phun có sẵn. Kiểm tra các tùy chọn lắp đặt cho các phụ kiện lắp đặt trên cùng, bên hông hoặc lắp đặt ngắn trên đường ống. Lắp đặt trên đường ống đề cập đến các cảm biến nhỏ gọn phù hợp với đường ống hiện có hoặc mặt bích nhỏ mà không cần đầu dò dài; xác nhận bản vẽ cơ khí và đường kính vòi phun tối thiểu trước khi lựa chọn. Đảm bảo giao diện điện và truyền thông phù hợp với tiêu chuẩn của nhà máy đối với hệ thống nạp và xả bồn liên tục. Yêu cầu tài liệu về dây dẫn, điều chỉnh tín hiệu và các phương pháp nối đất được khuyến nghị cho môi trường đông lạnh. Ví dụ: chọn một đầu dò radar sóng dẫn hướng nhỏ gọn phù hợp với vòi phun 1,5 inch và cung cấp 4–20 mA/HART cho hệ thống DCS trung tâm.
Công nghệ radar sóng dẫn hướng (GWR) — nguyên lý hoạt động và thế mạnh
Nguyên lý đo lường
GWR phát ra các xung vi sóng công suất thấp, thời lượng nano giây xuống một đầu dò. Khi một xung gặp ranh giới có hằng số điện môi khác nhau, một phần năng lượng sẽ phản xạ trở lại. Bộ phát đo độ trễ thời gian giữa xung được gửi đi và xung phản hồi để tính khoảng cách đến bề mặt chất lỏng. Từ khoảng cách đó, nó tính toán mức chất lỏng tổng thể hoặc mức chất lỏng tại giao diện. Cường độ phản xạ tăng lên khi hằng số điện môi của tích tăng lên.
Ưu điểm của bể chứa đông lạnh cách nhiệt chân không và nitơ lỏng (LN2)
GWR cung cấp các chỉ số đo mức trực tiếp mà không cần nhiều hiệu chỉnh cho sự thay đổi mật độ, độ dẫn điện, độ nhớt, pH, nhiệt độ hoặc áp suất. Độ ổn định này phù hợp với dung dịch nitơ lỏng trong các bể chứa đông lạnh cách nhiệt chân không, nơi các đặc tính của chất lỏng và điều kiện hơi thường thay đổi. GWR phát hiện trực tiếp các giao diện lỏng-hơi và lỏng-lỏng, do đó nó hoạt động hiệu quả trong việc đo mức nitơ lỏng và giám sát giao diện trong các hệ thống nạp và xả bể liên tục.
Phương pháp dẫn hướng đầu dò giúp giới hạn năng lượng vi sóng dọc theo đầu dò. Sự giới hạn này làm cho các phép đo hầu như không bị ảnh hưởng bởi hình dạng bể chứa, các phụ kiện bên trong và kích thước nhỏ của bể. Cách tiếp cận dẫn hướng bằng đầu dò này làm giảm sự nhạy cảm với thiết kế buồng và đơn giản hóa việc lắp đặt trong các bể chứa chật hẹp hoặc phức tạp thường thấy tại các nhà máy sản xuất tấm bán dẫn và các cơ sở sản xuất chất bán dẫn.
GWR cũng hoạt động tốt trong các điều kiện quy trình khó khăn. Nó duy trì độ chính xác trong môi trường hơi, bụi, nhiễu loạn và bọt. Những đặc điểm đó làm cho GWR trở thành một công cụ đo mức trực tuyến thiết thực, phù hợp với các kỹ thuật đo không xâm nhập. Do đó, công nghệ cảm biến mức GWR phù hợp với nhiều ứng dụng cảm biến mức chất lỏng mà các kỹ thuật đo bằng mắt thường hoặc phao không hiệu quả.
Xác nhận của ngành
Các nguồn tin độc lập trong ngành công nghiệp công nhận phương pháp đo mức dựa trên radar hoạt động ổn định trong điều kiện khắc nghiệt. Các thiết bị radar cung cấp độ chính xác và độ tin cậy cao, khiến chúng trở thành lựa chọn thay thế khả thi cho nhiều cảm biến xâm nhập trong các ứng dụng xử lý và lưu trữ.
Tính ứng dụng trong tự động hóa quy trình và vận hành nhà máy
GWR tích hợp với các hệ thống nạp và xả bể liên tục như một công cụ đo mức trực tuyến. Nó hỗ trợ đo mức nitơ lỏng trong các vòng tuần hoàn quy trình mà không cần hiệu chuẩn lại thường xuyên do sự thay đổi mật độ hoặc nhiệt độ. Điều này giúp giảm chi phí bảo trì trong khi vẫn duy trì khả năng kiểm soát mức chính xác cho các hoạt động nhạy cảm trong các nhà máy sản xuất tấm bán dẫn và các cơ sở bán dẫn khác.
Tại sao nên chọn bộ truyền tín hiệu đo mức GWR dạng inline cho nitơ lỏng trong các nhà máy sản xuất wafer?
Công nghệ cảm biến mức bằng radar sóng dẫn hướng (GWR) duy trì độ chính xác ổn định trong điều kiện nhiệt độ cực thấp. Sự tương phản điện môi mạnh giữa nitơ lỏng và hơi tạo ra tín hiệu phản xạ radar rõ nét. Các phép đo dựa trên đầu dò vẫn có thể lặp lại bất chấp nhiệt độ thấp và các biến số quy trình thay đổi.
Các đầu dò GWR không có bộ phận chuyển động. Việc không có cơ cấu cơ khí làm giảm tần suất hiệu chuẩn lại và giảm nguy cơ tạo ra các hạt. Điều đó làm giảm nguy cơ ô nhiễm trong các cơ sở sản xuất chất bán dẫn, nơi yêu cầu về độ tinh khiết rất nghiêm ngặt.
Các tùy chọn lắp đặt đầu dò từ trên xuống hoặc lắp đặt thẳng hàng giúp giảm thiểu việc xuyên thủng đường ống và nguy cơ rò rỉ. Đầu dò gắn mặt bích từ trên xuống sử dụng một lỗ xuyên chịu áp suất duy nhất trên nóc bồn chứa. Đầu dò lắp đặt thẳng hàng được lắp vào một cổng xử lý nhỏ hoặc đoạn ống nối, cho phép dễ dàng tháo lắp mà không cần sửa đổi lớn bồn chứa. Ví dụ: lắp đặt bộ truyền tín hiệu mức bằng radar sóng dẫn hướng trên bồn chứa đông lạnh cách nhiệt chân không thông qua một ống 1,5
Máy đo mức dòng điện với radar dẫn sóng
Khả năng đo lường và độ tin cậy đối với chất lỏng đông lạnh
Máy đo mức bằng radar sóng dẫn hướng Lonnmeter sử dụng xung vi sóng dẫn hướng bằng đầu dò để theo dõi bề mặt chất lỏng với độ lặp lại dưới milimét. Thiết kế đầu dò và quá trình xử lý tiếng vọng cho phép xử lý các hằng số điện môi thấp và lớp hơi thường thấy trong dung dịch nitơ lỏng. Tại các nhà máy sản xuất tấm bán dẫn và các cơ sở sản xuất chất bán dẫn, điều này mang lại các kết quả đo nhất quán trong các bể chứa đông lạnh cách nhiệt chân không và các hệ thống nạp và xả bể liên tục.
Đạt chứng nhận an toàn cho các ứng dụng cấp độ SIL2 đồng thời tránh việc phải khoan thêm lỗ.
Bộ phát tín hiệu này đạt chứng nhận an toàn SIL2, cho phép sử dụng trong các mạch điều khiển an toàn mà không cần bổ sung thêm thiết bị an toàn mức riêng biệt. Thiết kế xuyên mạch một đường giúp bảo toàn tính toàn vẹn của vỏ bồn chứa, giảm thiểu các đường rò rỉ trong các bồn chứa đông lạnh cách nhiệt chân không. Điều này làm giảm rủi ro cho các quy trình quan trọng trong các nhà máy sản xuất chất bán dẫn, nơi việc duy trì chân không và cách nhiệt là vô cùng cần thiết.
Bộ truyền tín hiệu đa biến giúp giảm số lượng thiết bị và sự can thiệp vào quy trình.
Hệ thống radar sóng dẫn hướng đa biến của Lonnmeter cung cấp chỉ số mức chất lỏng cùng các biến số quy trình khác từ một thiết bị duy nhất. Việc kết hợp chỉ báo mức, giao diện/mật độ và chẩn đoán dựa trên nhiệt độ hoặc mật độ giúp loại bỏ các thiết bị riêng biệt. Ít lỗ xuyên hơn giúp cải thiện độ kín khí, giảm nhân công lắp đặt và giảm tổng chi phí sở hữu cho các ứng dụng truyền tín hiệu mức chất lỏng.
Tích hợp chức năng chẩn đoán, bảo trì dự đoán và khắc phục sự cố dễ dàng.
Hệ thống chẩn đoán tích hợp giám sát chất lượng tín hiệu, tình trạng đầu dò và độ ổn định tiếng vọng trong thời gian thực. Cảnh báo dự đoán sẽ báo hiệu hiệu suất suy giảm trước khi xảy ra sự cố, giảm thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch và thời gian sửa chữa trung bình. Kỹ thuật viên có thể sử dụng các bản ghi tiếng vọng đã lưu để khắc phục sự cố bất thường trong hệ thống nạp và xả bể liên tục mà không cần kiểm tra xâm nhập.
Được thiết kế cho các bể chứa nhỏ và có hình dạng phức tạp; hoạt động tốt trong môi trường hơi nước, dòng chảy rối và bọt.
Đầu dò dẫn hướng và công nghệ xử lý tín hiệu tiên tiến phù hợp với các bình chứa có tầm hoạt động ngắn và không gian hẹp. Bộ phát tín hiệu có khả năng phát hiện mức chất lỏng một cách đáng tin cậy trong các bể nhỏ, cổ hẹp và các hình dạng bất thường thường thấy trong các bình chứa cung cấp nitơ lỏng (LN2) của các công cụ phân cụm. Nó cũng phân tách tín hiệu phản xạ chất lỏng thực sự khỏi hơi nước, nhiễu loạn và bọt, giúp việc đo mức nitơ lỏng trở nên thiết thực trong các bố trí nhà máy đòi hỏi khắt khe.
Các xung vi sóng công suất thấp giúp giảm thiểu sự truyền nhiệt và nhiễu loạn trong môi trường đông lạnh.
Các xung vi sóng năng lượng thấp giúp giảm hiện tượng gia nhiệt cục bộ và hạn chế sự bay hơi khi đo chất lỏng đông lạnh. Điều này giảm thiểu sự xáo trộn đối với nitơ lỏng và duy trì sự ổn định nhiệt trong các bể chứa đông lạnh cách nhiệt chân không. Phương pháp này giúp bảo toàn lượng chất đông lạnh và hỗ trợ hoạt động ổn định trong các cơ sở sản xuất chất bán dẫn nhạy cảm.
Các ví dụ được nêu ở trên: trong một nhà máy sản xuất tấm bán dẫn, một thiết bị radar sóng dẫn hướng Lonnmeter duy nhất có thể thay thế cảm biến mức và đầu dò mật độ trong một bình chứa nitơ lỏng nhỏ, chỉ cần một lỗ xuyên qua thành bình và cung cấp các cảnh báo dự đoán giúp ngăn ngừa gián đoạn sản xuất. Trong hệ thống nạp và xả bể liên tục, thiết bị tương tự duy trì khả năng kiểm soát mức chính xác thông qua lớp hơi và bọt cách nhiệt mà không làm tăng tải nhiệt cho chất làm lạnh.
Các phương pháp tối ưu để lắp đặt và tích hợp bể chứa đông lạnh cách nhiệt chân không.
Phương pháp lắp đặt: đầu dò thẳng hàng so với lắp đặt từ trên xuống.
Cách lắp đặt từ trên xuống giúp giảm thiểu việc xuyên thủng lớp vỏ chân không và thu hẹp các đường rò rỉ. Chúng đặt cảm biến ở tâm bồn chứa và giảm tiếp xúc với các tia phun khí. Nên sử dụng cách lắp đặt từ trên xuống khi hình dạng bồn chứa và khả năng tiếp cận để bảo dưỡng cho phép.
Đầu dò gắn bên (kiểu inline) cho phép tiếp cận dễ dàng hơn để bảo trì và có thể được đặt gần đường ống xử lý để điều khiển tích hợp. Kiểu lắp đặt inline làm tăng số lượng điểm xuyên qua và yêu cầu bịt kín và căn chỉnh cẩn thận để duy trì tính toàn vẹn của chân không. Chọn kiểu lắp đặt inline khi khả năng bảo trì hoặc tích hợp với các đường ống nạp và xả liên tục là rất quan trọng.
Cân nhắc quyết định dựa trên các yếu tố sau: số lần rò rỉ chân không, độ dễ bảo trì, các phụ kiện bên trong bể chứa và vị trí đo ảnh hưởng đến độ ổn định của kết quả đo trong điều kiện dòng chảy thường thấy ở các nhà máy sản xuất tấm bán dẫn và các cơ sở sản xuất chất bán dẫn.
Các yếu tố liên quan đến gioăng và mặt bích nhằm duy trì tính toàn vẹn của chân không.
Mọi chi tiết xuyên thấu phải được thiết kế chịu được chân không và xử lý giảm ứng suất để chịu được nhiệt độ cực thấp. Nên ưu tiên sử dụng gioăng mặt bích kim loại-kim loại hoặc hệ thống gioăng chịu được nhiệt độ cực thấp, được thiết kế để chịu được chu kỳ nhiệt lặp đi lặp lại. Tránh sử dụng gioăng polymer trừ khi được đánh giá rõ ràng là chịu được nhiệt độ -196 °C.
Đối với các lắp đặt cố định, hãy sử dụng các đầu nối xuyên hàn nếu có thể. Trường hợp cần cảm biến có thể tháo rời, hãy lắp đặt mặt bích đa cổng hoặc cụm ống xếp chịu được chân không với cổng bơm hút chân không chuyên dụng. Cung cấp các cổng kiểm tra chân không liền kề với mặt bích cảm biến để xác minh tính toàn vẹn của lớp vỏ sau khi lắp đặt.
Thiết kế mặt bích và gioăng sao cho phù hợp với sự co giãn nhiệt. Bao gồm các chi tiết linh hoạt hoặc ống trượt để ngăn ngừa ứng suất tại điểm xuyên thủng trong quá trình làm nguội. Đảm bảo phần cứng kẹp mặt bích có thể tiếp cận được mà không làm hỏng lớp vỏ chân không nếu khả thi.
Chiều dài đầu dò và lựa chọn vật liệu để đảm bảo khả năng tương thích với nhiệt độ cực thấp
Chọn vật liệu có độ dẻo dai và khả năng chống giòn ở nhiệt độ nitơ lỏng. Thép không gỉ tương thích với môi trường đông lạnh (ví dụ: thép loại 316L) là tiêu chuẩn cho các đầu dò. Cân nhắc sử dụng hợp kim có hệ số giãn nở nhiệt thấp cho các đầu dò rất dài để giảm chuyển động tương đối giữa đầu dò và bình chứa.
Chiều dài đầu dò cần vươn sâu vào bên trong thành bể, bên dưới mực chất lỏng tối đa dự kiến và phía trên vùng cặn đáy. Tránh để đầu dò chạm vào đáy bể hoặc các vách ngăn bên trong. Đối với bể cách nhiệt chân không cao, cần tính đến sự co ngót do nhiệt vài milimét trên mỗi mét chiều dài đầu dò.
Đối với các hệ thống đo mức bằng radar sóng dẫn hướng, hãy sử dụng đầu dò dạng thanh cứng hoặc đầu dò đồng trục có khả năng chịu được nhiệt độ cực thấp. Đầu dò dạng cáp có thể tích tụ nước ngưng tụ hoặc băng và ít được ưa chuộng hơn trong các bể chứa có hiện tượng bay hơi mạnh hoặc dao động chất lỏng lớn. Cần chỉ định độ hoàn thiện bề mặt và chất lượng mối hàn để tránh tạo ra các điểm mầm cho sự hình thành băng.
Ví dụ: một bình chứa bên trong có đường kính 3,5 m có thể cần một đầu dò có chiều dài 3,55–3,60 m để tính đến sự co ngót và độ dày của mặt bích lắp đặt. Kiểm tra lại kích thước cuối cùng ở nhiệt độ hoạt động dự kiến.
Tích hợp với điều kiện nạp và xả liên tục
Đặt cảm biến mức nước cách xa các vòi phun đầu vào và đầu ra để tránh các kết quả đo sai do nhiễu loạn. Theo nguyên tắc chung, nên đặt đầu dò cách các cửa đầu vào hoặc đầu ra chính ít nhất một đường kính bể, hoặc phía sau các vách ngăn bên trong. Nếu không gian hạn chế, hãy sử dụng nhiều cảm biến hoặc sử dụng xử lý tín hiệu để loại bỏ các tiếng vọng tạm thời.
Tránh lắp đặt đầu dò trực tiếp vào dòng chất lỏng đang được nạp. Trong các hệ thống nạp và xả liên tục, hiện tượng phân tầng và các lớp nhiệt có thể hình thành; hãy đặt cảm biến ở vị trí lấy mẫu chất lỏng được trộn đều, thường là gần tâm thùng chứa hoặc bên trong một giếng lắng được thiết kế đặc biệt. Giếng lắng hoặc ống trung tâm có thể cách ly cảm biến khỏi dòng chảy và cải thiện độ chính xác trong quá trình chuyển chất lỏng nhanh.
Đối với các nhà máy sản xuất tấm bán dẫn nơi có sự cung cấp liên tục nitơ lỏng trong quá trình làm sạch thiết bị, hãy thiết lập vị trí đo và bộ lọc để bỏ qua các xung ngắn. Sử dụng phương pháp lấy trung bình, làm mịn bằng cửa sổ trượt hoặc logic theo dõi tiếng vọng trong đầu ra của bộ phát để triệt tiêu các cảnh báo sai từ các xung ngắn.
Các biện pháp đấu dây, nối đất và tương thích điện từ (EMC) để đảm bảo hiệu suất radar đáng tin cậy.
Luồn cáp tín hiệu qua các đầu nối xuyên suốt chịu được môi trường chân không, có bộ phận giảm căng và các khe chuyển tiếp nhiệt. Sử dụng cáp bọc chống nhiễu, cáp xoắn đôi hoặc cáp đồng trục tùy theo yêu cầu của công nghệ radar đã chọn. Giữ cho chiều dài cáp ngắn và tránh bó chung với cáp nguồn.
Thiết lập điểm nối đất duy nhất cho vỏ cảm biến và mạch điện tử của thiết bị để ngăn ngừa hiện tượng vòng nối đất. Chỉ nối các lớp chắn với đất ở một đầu trừ khi hướng dẫn của nhà sản xuất yêu cầu khác. Lắp đặt thiết bị chống sét lan truyền và bộ triệt xung trên các đoạn cáp dài đi qua khu vực sân hoặc khu vực tiện ích.
Giảm thiểu nhiễu điện từ bằng cách tách cáp cảm biến khỏi các bộ biến tần, bộ cấp nguồn động cơ và thanh dẫn điện cao áp. Sử dụng lõi ferrite và ống dẫn khi cần thiết. Đối với các hệ thống truyền tín hiệu đo mức bằng radar sóng dẫn hướng, duy trì tính liên tục của trở kháng đặc trưng tại các giao diện xuyên mạch và đầu nối để bảo toàn tính toàn vẹn của tín hiệu.
Lộ trình triển khai (khuyến nghị phương pháp triển khai theo từng giai đoạn)
Giai đoạn đánh giá: khảo sát bồn chứa, điều kiện quy trình và yêu cầu hệ thống điều khiển.
Bắt đầu bằng việc khảo sát thực tế bồn chứa. Ghi lại hình dạng bồn chứa, vị trí vòi phun, khoảng cách lớp cách nhiệt và các cổng thiết bị có sẵn. Lưu ý khả năng tiếp cận không gian chân không và bất kỳ cầu nhiệt nào ảnh hưởng đến vị trí đặt cảm biến.
Ghi lại các điều kiện vận hành bao gồm áp suất hoạt động bình thường và cực đại, nhiệt độ không gian hơi, tốc độ nạp liệu và hiện tượng dao động hoặc dâng trào dự kiến trong quá trình nạp và xả liên tục các bể chứa. Tài liệu hóa các chu kỳ vận hành được sử dụng trong các nhà máy sản xuất tấm bán dẫn và các cơ sở sản xuất chất bán dẫn.
Xác định sớm các yêu cầu của hệ thống điều khiển. Chỉ định các loại tín hiệu (4 20 mA, HART, Modbus), các cảnh báo riêng biệt và tốc độ cập nhật dự kiến cho các công cụ đo mức trực tuyến. Xác định các dải độ chính xác yêu cầu và mức độ an toàn cần thiết.
Sản phẩm đầu ra từ quá trình đánh giá cần bao gồm bảng phạm vi công việc, bản vẽ lắp đặt, danh sách các kỹ thuật đo lường không xâm lấn được ưu tiên và ma trận đầu vào/đầu ra cho hệ thống điều khiển.
Lắp đặt thí điểm: kiểm tra xác nhận và tích hợp bồn chứa đơn trong điều kiện nạp/xả liên tục.
Thử nghiệm trên một bể chứa đông lạnh cách nhiệt chân không tiêu biểu. Lắp đặt bộ truyền tín hiệu mức đã chọn và vận hành đầy đủ các chu trình hoạt động. Xác thực việc đo mức chất lỏng trong bể trong quá trình nạp và xả liên tục, bao gồm cả nạp nhanh và nhỏ giọt chậm.
Sử dụng thiết bị thí điểm để so sánh công nghệ cảm biến mức bằng radar, hiệu suất của cảm biến mức bằng radar sóng dẫn hướng và các cảm biến mức tiên tiến khác trong cùng môi trường bể chứa khi có thể. Ghi lại thời gian phản hồi, độ ổn định và khả năng chịu ảnh hưởng của hơi, bọt hoặc ngưng tụ. Đối với radar sóng dẫn hướng, hãy xác nhận vật liệu đầu dò chịu được sự co ngót do nhiệt độ cực thấp và các mối nối kín khít đáng tin cậy.
Thực hiện kiểm tra tích hợp với PLC hoặc DCS. Xác minh ngưỡng cảnh báo, khóa liên động, thẻ lịch sử và chẩn đoán từ xa. Chạy thử nghiệm chu kỳ hoạt động hỗn hợp ít nhất hai tuần để nắm bắt các trường hợp ngoại lệ. Thu thập độ chính xác cơ bản, độ lệch và các sự kiện bảo trì.
Ví dụ: trong một nhà máy sản xuất chất bán dẫn, chạy thử nghiệm theo chu trình cấp liệu 24 giờ thông thường. Ghi lại tín hiệu đầu ra của bộ truyền mức so với thể tích nạp liệu đã biết và kiểm tra bằng đồng hồ đo thứ cấp. Theo dõi lỗi trong quá trình xả liệu lưu lượng cao.
Triển khai: triển khai toàn diện trên toàn mạng lưới kho lạnh với cấu hình và chẩn đoán tiêu chuẩn hóa.
Chuẩn hóa cấu hình thiết bị đã chọn sau khi xác nhận thí điểm. Cố định chiều dài đầu dò, mặt bích lắp đặt, đầu nối cáp và cài đặt bộ phát. Tạo gói triển khai với kiểu máy, số sê-ri và cài đặt hiệu chuẩn cho từng kích thước bồn chứa.
Áp dụng logic chẩn đoán và cảnh báo nhất quán cho tất cả các bể chứa. Đảm bảo mỗi thiết bị đo mức trực tuyến đều hiển thị hồ sơ phản hồi, cờ tự kiểm tra và trạng thái hoạt động cho hệ thống điều khiển. Chẩn đoán tiêu chuẩn hóa giúp tăng tốc quá trình khắc phục sự cố trên nhiều bể chứa đông lạnh cách nhiệt chân không.
Lên kế hoạch triển khai theo từng đợt để giảm thiểu sự gián đoạn quy trình. Lên lịch lắp đặt trong các khoảng thời gian bảo trì đã lên kế hoạch. Bao gồm phụ tùng thay thế, thiết bị hiệu chuẩn và dụng cụ chịu được nhiệt độ cực thấp. Cập nhật sơ đồ mạng và tài liệu I/O cho mỗi cảm biến được triển khai.
Ví dụ về quy trình triển khai: trang bị các bể chứa quy trình quan trọng trước, sau đó là các bể chứa phụ. Xác thực mỗi đợt bằng hai ngày kiểm tra chức năng sau khi lắp đặt theo điều kiện nạp/xả bình thường.
Bàn giao và đào tạo: đào tạo vận hành viên và nhân viên bảo trì với các quy trình vận hành tiêu chuẩn (SOP) rõ ràng về giám sát và khắc phục sự cố.
Cung cấp chương trình đào tạo vận hành bài bản, gắn liền với quy trình vận hành tiêu chuẩn (SOP). Bao gồm kiểm tra hàng ngày về đo mức nitơ lỏng, phản ứng với cảnh báo và giải thích tín hiệu phản hồi cơ bản. Đào tạo người vận hành nhận biết các lỗi thường gặp như mất tín hiệu phản hồi, kết quả đo không ổn định trong quá trình dao động và lỗi dây dẫn.
Cung cấp chương trình đào tạo bảo trì tập trung vào an toàn nhiệt độ cực thấp, kiểm tra đầu dò, quy trình hiệu chuẩn và các bước thay thế. Bao gồm các bài tập thực hành tháo lắp đầu dò hoặc kẹp cảm biến không xâm nhập trong khi vẫn duy trì tính toàn vẹn của chân không.
Cung cấp các tài liệu quy trình vận hành tiêu chuẩn (SOP) rõ ràng. SOP cần liệt kê các bước thực hiện để: xác nhận độ chính xác của bộ truyền tín hiệu đo mức, thực hiện hiệu chuẩn tại hiện trường, cô lập và thay thế bộ truyền tín hiệu, và xử lý các lỗi dai dẳng. Bao gồm các ví dụ về quy trình khắc phục sự cố: bắt đầu với nguồn điện và tín hiệu, sau đó là chất lượng tiếng vọng, rồi đến các kiểm tra cơ khí.
Duy trì nhật ký đào tạo và xác nhận năng lực. Lên lịch các buổi ôn tập định kỳ phù hợp với chu kỳ hiệu chuẩn.
Yêu cầu báo giá / Kêu gọi hành động
Hãy yêu cầu báo giá cho bộ truyền tín hiệu đo mức dạng sóng dẫn hướng Lonnmeter khi bạn cần đo mức nitơ lỏng chính xác trong các nhà máy sản xuất tấm bán dẫn hoặc các bể chứa đông lạnh cách nhiệt chân không. Vui lòng nêu rõ rằng ứng dụng liên quan đến hệ thống nạp và xả bể liên tục để báo giá phù hợp với chu kỳ hoạt động thực tế.
Khi chuẩn bị yêu cầu báo giá, hãy bao gồm các chi tiết quan trọng về quy trình và cơ khí. Cung cấp:
Loại và thể tích bồn chứa (ví dụ: bồn chứa đông lạnh cách nhiệt chân không, 5.000 L), môi chất (nitơ lỏng), và nhiệt độ và áp suất hoạt động;
Tốc độ nạp và xả liên tục, chu kỳ hoạt động điển hình và các điều kiện tăng áp hoặc dao động dự kiến;
vị trí lắp đặt, các cổng có sẵn và hình dạng không gian trống;
phạm vi đo yêu cầu, độ chính xác và độ lặp lại mong muốn, và ngưỡng cảnh báo/điểm đặt;
Các ưu tiên về khả năng tương thích vật liệu và bất kỳ hạn chế nào về phòng sạch hoặc ô nhiễm đối với các nhà máy sản xuất tấm bán dẫn;
Phân loại khu vực nguy hiểm và bất kỳ hạn chế lắp đặt nào.
Để yêu cầu báo giá hoặc sắp xếp thử nghiệm, hãy tổng hợp các mục được liệt kê ở trên và gửi chúng thông qua kênh mua sắm hoặc người liên hệ kỹ thuật tại cơ sở của bạn. Dữ liệu ứng dụng rõ ràng giúp đẩy nhanh quá trình tính toán kích thước và đảm bảo đề xuất bộ truyền tín hiệu đo mức bằng radar sóng dẫn hướng phù hợp với các ứng dụng bộ truyền tín hiệu đo mức chất lỏng trong các nhà máy sản xuất tấm bán dẫn và hệ thống lưu trữ đông lạnh.
Câu hỏi thường gặp
Cách tốt nhất để đo mức nitơ lỏng trong bể chứa tại nhà máy sản xuất tấm bán dẫn là gì?
Bộ truyền tín hiệu đo mức dạng sóng dẫn hướng (GWR) cung cấp phép đo liên tục, chính xác và không cơ học cho nitơ lỏng đông lạnh (LN2) trong các nhà máy sản xuất tấm bán dẫn. Chúng sử dụng xung vi sóng dẫn hướng bằng đầu dò, có khả năng chống chịu tốt với hơi nước, nhiễu loạn và hình dạng bể chứa nhỏ. Đối với các bể chứa đông lạnh cách nhiệt chân không, hãy lắp đặt bộ truyền tín hiệu với các lỗ xuyên tối thiểu và được bịt kín đúng cách để duy trì tính toàn vẹn của chân không.
Liệu bộ truyền tín hiệu đo mức bằng radar sóng dẫn hướng có thể hoạt động trong điều kiện nạp và xả liên tục không?
Đúng vậy. GWR được thiết kế để đo lường trực tuyến liên tục và duy trì các chỉ số mức đáng tin cậy trong quá trình vận hành động. Việc đặt đầu dò đúng cách, điều chỉnh cài đặt vùng chết và vùng loại bỏ tín hiệu của thiết bị, và xác minh tiếng vọng sẽ ngăn ngừa các tiếng vọng sai do dòng chảy gây ra. Ví dụ: điều chỉnh bộ phát sau khi vận hành thử trong khi nạp ở tốc độ dòng chảy tối đa của nhà máy để xác nhận tiếng vọng ổn định.
Cảm biến đo mức GWR so với các cảm biến không tiếp xúc dùng cho nitơ lỏng thì như thế nào?
Radar GWR truyền các xung vi sóng dọc theo một đầu dò, tạo ra các tín hiệu phản xạ mạnh và ổn định trong điều kiện hơi và dòng chảy rối. Radar không tiếp xúc có thể hoạt động nhưng có thể gặp khó khăn trong các bể chứa chật hẹp hoặc nơi các cấu trúc bên trong phản xạ tín hiệu. Trong các bể chứa có vật cản bên trong hoặc hình dạng hẹp, GWR thường cho tín hiệu phản xạ tốt hơn và các chỉ số ổn định hơn đối với nitơ lỏng (LN2).
Liệu bộ phát radar sóng dẫn hướng có ảnh hưởng đến độ kín khí trong các bể chứa đông lạnh cách nhiệt chân không không?
Khi được lắp đặt như một bộ truyền tín hiệu nội tuyến với số lượng lỗ xuyên tối thiểu và khả năng làm kín chính xác, GWR giảm tổng số lỗ xuyên so với việc sử dụng nhiều cảm biến riêng lẻ. Ít lỗ xuyên hơn giúp giảm thiểu đường rò rỉ và duy trì chân không. Sử dụng mặt bích hàn hoặc các phụ kiện chân không có độ kín cao và các gioăng làm kín đạt tiêu chuẩn khí lạnh để tránh làm giảm chân không trong bể chứa.
Các máy phát radar sóng dẫn hướng có cần hiệu chuẩn lại hoặc bảo trì thường xuyên khi hoạt động ở nhiệt độ cực thấp không?
Không. Các thiết bị GWR không có bộ phận chuyển động và thường chỉ cần hiệu chỉnh lại tối thiểu. Chức năng chẩn đoán tích hợp và giám sát tiếng vọng cho phép kiểm tra dựa trên tình trạng. Thực hiện xác minh phổ tiếng vọng định kỳ và kiểm tra trực quan tình trạng gioăng và đầu dò trong các đợt ngừng hoạt động theo lịch trình.
Máy đo mức bằng radar có an toàn để sử dụng trong môi trường bán dẫn nhạy cảm không?
Đúng vậy. Cảm biến mức bằng radar hoạt động ở công suất vi sóng thấp và không gây nguy cơ bụi mịn. Khả năng xuyên thấu tối thiểu và cảm biến không xâm lấn giúp duy trì không gian được kiểm soát ô nhiễm. Cần chỉ định vật liệu hợp vệ sinh, đầu dò có thể làm sạch và biện pháp bảo vệ chống xâm nhập thích hợp khi lắp đặt gần các khu vực xử lý sạch.
Tôi nên chọn loại cảm biến đo mức GWR như thế nào và các loại cảm biến đo mức chất lỏng khác cho nitơ lỏng (LN2)?
Hãy sử dụng danh sách kiểm tra lựa chọn ưu tiên các yếu tố như khả năng tương thích với môi trường đông lạnh, khả năng hoạt động liên tục trực tuyến, khả năng chịu được hơi nước và nhiễu loạn, giảm thiểu sự xâm nhập, khả năng chẩn đoán và khả năng tích hợp. Đối với nhiều bể chứa đông lạnh trong các nhà máy sản xuất wafer, GWR đáp ứng được các tiêu chí này. Cần xem xét hình dạng bể, các vật cản bên trong và liệu có cần đo lường đa biến hay không.
Tôi có thể nhận được sự trợ giúp ở đâu để tích hợp bộ truyền tín hiệu đo mức bằng radar sóng dẫn hướng vào hệ thống điều khiển nhà máy của mình?
Hãy liên hệ với nhóm kỹ thuật ứng dụng của nhà cung cấp thiết bị phát tín hiệu để được hỗ trợ tích hợp, hướng dẫn cấu hình và danh sách kiểm tra vận hành. Họ có thể hỗ trợ xác minh tín hiệu phản hồi, nối đất và lập bản đồ DCS/PLC. Đối với các thiết bị đo mật độ hoặc độ nhớt được sử dụng cùng với thiết bị đo mức, hãy liên hệ với Lonnmeter để biết chi tiết sản phẩm và hỗ trợ ứng dụng cụ thể cho các thiết bị đo tích hợp.
Những chẩn đoán bảo trì chính cần theo dõi trên máy đo mức nitơ lỏng là gì?
Theo dõi cường độ và hình dạng tín hiệu phản xạ để đảm bảo tín hiệu phản hồi ổn định và lặp lại. Theo dõi tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR), độ ổn định hoặc tính liên tục của đầu dò, và bất kỳ mã lỗi hoặc cảnh báo nào của máy phát. Sử dụng xu hướng của các chẩn đoán này để lên lịch kiểm tra trước khi xảy ra sự cố.
Việc giảm số lượng thiết bị đo bằng bộ truyền tín hiệu đa biến ảnh hưởng đến tổng chi phí như thế nào?
Cảm biến GWR đa biến có thể đo đồng thời các biến mức và biến giao diện, loại bỏ các bộ truyền tín hiệu riêng biệt. Điều này giúp giảm vật liệu lắp đặt, các lỗ xuyên tường, dây dẫn và chi phí bảo trì dài hạn. Số lượng thiết bị ít hơn cũng làm giảm các lỗ xuyên tường chân không và nguy cơ rò rỉ, điều này rất quan trọng đối với các bể chứa đông lạnh cách nhiệt chân không. Kết quả cuối cùng là tổng chi phí sở hữu thấp hơn so với việc sử dụng nhiều thiết bị đơn chức năng.
Thời gian đăng bài: 30/12/2025
