半导体、TFT及光伏企业生命安全系统设计

科｛技ｊ论ｌ坛　科　半导体、ＴＦＴ及光伏企业生命安全系统设计　瞿陆辉　（上海汉佳自动化机电工程有限公司，上海２０００７０）　摘要：从人员疏散、安全防护等方面讨论半导体、Ｔｆ１＇及光伏企业的有毒气体、液体泄漏检测等生命安全系统的设计要．点　关键词：生命安全系统；有毒气体；４１６学品；泄漏；气体监控系统　进入２１世纪以来，国内半导体制造行业得到　了飞速发展，一大批半导体在中国大地建设起来；　最近两年光伏产业也飞速发展，２００８年中国光伏　安装总量是４０ＭＷ，累计安装总量只有１４０ＭＷ，　而２００９年全年安装量就有１６０ＭＷ，是上一年的　４倍，比以往累计安装总量还要多，足见中国光伏　呈现飞速发展的趋势。　但在半导体、ＴＦＴ及光伏企业的生产加工过　程中，各种可燃、有毒气体和特殊化学品的大量使　用，使生命安全系统成为保障生产劳动者和产品　图１电化学侦测　图２电化学侦测器　图３纸带式侦测　图４红外　的最重要的保障系统。生命安全系统（ｔａｆｅ　Ｓａｆｅｔｙ　器集中安装　显示画面　器集中侦测　侦测器　Ｓｙｓｔｅｍ）主要包含以下多个子系统：可燃、有毒气体　大于空气的设置在环境底端（距地面１５～３０ｃｍ），　涌液监控幕笺　监控系统；有害液体溶剂泄漏监测系统；火灾自动　比重小于空气的应设置在环境顶端（距天花板１５—　报警与消防联动控制系统；公共广播及应急广播　３０ｃｍ）；与空气等重的应该设置于距地面１０００ｃｍ　系统；闭路电视监控与门禁系统等。由于消防，广　到１７００ｃｍ之间。排风管取样点需要安装在排风管　播，ＣＣＴＶ和门禁在很多企业中普遍存在，这里重　的阀门与机台风管三通之间，尽量控制在离阀门　点介绍气体监控系统和漏液监控系统。　或风管三通２５ｃｍ以上，取样点的进气口与出气口　１气体监控系统　控制在相距１０ｃｍ以上。　１．１可燃、有毒气体种类。半导体、Ｔ兀’及光伏　１．３气体监控系统。气体监控系统硬件部分一　ｌｉ丧撞蔫审　企业主要使用气体种类如表ｌ所示。　般是由ＰＬＣ（可编程逻辑控制）、现场的各种侦测　图６漏液监控系统　表１半导体、Ｔ盯及光伏企业主要使用气体种类　器仪表、声光报警器以及紧急切断按钮，地震仪等　气体监控系统监控软件部分，是由组态软件　化学名种类　化学名　种类　几个部分组成，图５为一套带ＣＰＵ冗余功能的气　完成，常用的组态软件有Ｉｎｔｏｕｃｈ，Ｗｉｎｃｅ，ｉＦｉｘ等，　体监控系统架构图，对于生命安全系统，ＣＰＵ冗余　整个气体监控系统的需求分析，设备的状态信息　能够保证系统不问断运行，是至关重要的配置。气　以及控制动作需要在组态画面中实现。同时考虑　体监控系统中主要完成以下几方面的功能：　到系统将来集成的需求，在组态软件上，完成可视　气体监控系统架构图　化、获取数据、扩充外接组件，历史趋势、事件处　理、报警记录、报表和分析，它是一个可提供快速　创建一个复杂且功能强大的操作界面的灵活工　具，并易于升级。在气体监控系统中，监控软件主　要完成以下几方面的功能：　区域监控：根据厂区的简单平面结构图，实现　Ｅ述这些气体的贮存和运输必须遵守严格的　分区域的状态监控。如果某个区域发生气体泄漏，　标准。在生产车间使用这些气体的过程中，可能会　该区域应该通过颜色的变化以及闪烁效果提示应　出现气体泄漏的意外情况，当某些气体浓度达到　急工作人员，各个区域应该有该区域的详细平面　一定的标准或压强超过—定的标准时，往往会发　效果图，而且需要在图中标示气体检测器的位置，　生爆炸或导致危及人身安全的恶劣后果。因此，对　发生毒气泄漏的时候，监控画面中相应的检测器　这些危险性气体必须建立一套完整的监测系统，　应该通过颜色的变化来提示应急人员的具体泄漏　达到有效的控制和具备良好的预警功能，以保证　图５现场声光报警器　位置。针对每—个气体检测器都可以进行参数的　生产的正常进行以及人、财、物的安全。　现场声光报警器及连锁停机：当系统侦测出　查看，而且可以查看该气体检测器的浓度历史、实　１．２气体侦测器。高性能侦测器可对室内室外　毒气泄漏时，现场声光报警器会在现场报警，以提　时曲线图。　环境中的各种有毒，可燃ｌ生气体，氧气等进行连续　醒现场操作人员尽快撤离报警区域：（１）侦测器测　侦测器设备监控：主要是实现气体监控系统　的全面监控，可实现现场报警显示，现场气体浓度　到毒气泄漏浓度达到一段报警值时，现场声光报　中侦测器设备的监控，通过侦测器设备的监控，了　显示，并将检测信息输出给外部控制器，用于远程　警器亮黄灯；（２）侦测器测到毒气泄漏浓度达到二　解该侦测器ｉ殳备目前的运行状况以及故障状态，以　监视及联动控制。　段报警值时，现场声光报警器亮红灯并蜂鸣警报；　便及时地采取维修措施，同时根据需要可以设定某　１．２．１气体侦测器分类。侦测器按照厂商分类，　（３）侦测器测到毒气泄漏浓度达到二段报警值时，　些侦测器设备的状态，比如报警的使能或禁止。　国外的厂商有理研（Ｒｉｋｅｎ）、霍尼韦尔（Ｈｏｎｅｙ—　执行连锁停机操作，关闭对应的气体供应设备。　历史警报查询：在监控画面中除了显示各种　ｗｅｌ１）、新宇宙（Ｎｅｗ　Ｃｏｓｍｏｓ）等；国内的有深圳特　地震仪连锁控制：一般采取三选二判断法，只　实时报警以外，还应该提供历史警报的查询功能，　安、汉威电子、西安盛赛尔等。　有侦测到三台地震仪中两台发生报警时，系统会　通过设定查询的时间段进行历史报警查询。　按照侦测方式分类，分为电化学式，纸带式，　联动现场所有警报系统，释放所有门禁，远程关闭　安全管理：在气体监控系统中，安全管理特别　红外线式。图１至图４是各类侦测器的外观图。　所有供气设备。　重要，很多参数，比如气体检测器的报警值的设　１．２．２气体取样方式。ＢＳＧＳ、ＧＣ、ＶＭＢ等设备　紧急切断按钮控制：操作人员发现现场有异　定、气体检钡幅　报警功能的使能或禁止等，必须要　的取样点应该在设备的排风管上；环境点取样点　常报警时，可以按下紧急切断按钮，关闭对应的气　求系统管理员才能修改，如果没有—个良好的安　根据不同的侦测气体的比重设置取样高度，比重　体供应设备。　全管理毛『Ｉ制，—般工作人员的误　【下转２９４页）　一５３—　科　工１程Ｉ科１技　混凝土裂缝的产生原因、防治及处理　康林波　（唐山建设集团有限责任公司，河北唐山０６３０００）　摘要：混凝土现浇结构具有良好的整体性和抗渗、抗漏性能强等优点，在近几年的房屋建筑中得到了广泛的应用。但混凝土结构裂缝是目前　较难克服的质量通病之一。　关键词：混凝土；裂缝；防治；处理　面面积较大的混凝土，水平方向的减缩比垂直　化热低和安全性好的水泥，并在满足设计强度　ｌ混凝土裂缝的原因　（１）有外荷载的直接应力（如风力等）引起　方向的更难时，就会形成裂缝。（２）混凝土的体　要求的前提下，尽可能减少水泥用量，以减少水　的裂缝。　积变形混凝土终凝后会发生体积变化，即可能　泥的水化热。（２）控制石子、沙子的含泥量。（３）　（２）由结构的次应力引起的裂缝。　收缩也可能膨胀，如存在约束则产生应力引起　根据施工季节的不同，采用不同的施工方法，以　（３）由变形变化引起的裂缝，即由温度、收　裂缝。（３）干燥收缩混凝土的拌和水中，只有约　减少混凝土内外温差，同时要加强养护。（４）采　缩、不均匀沉降、膨胀等变形变化产生应力而引　２０％的水份是水泥所必须的，其余的８０％都要　取分层分段法浇注混凝±。分层震捣密实以使　起的。　蒸发。而最初失去的８０％自由水份几乎不引起　混凝土的水化热尽快消失。采用二次震捣的方　下面主要说说由变形变化引起的裂缝：裂　收缩，随着混凝土的继续干燥而使２０％的吸附　法，增加混凝土的密实度，提高抗裂能力。（５）做　缝产生是由于结构要求变形，当变形受到约束　水逸出，就会出现干燥收缩。而表面收缩快，中　好测量工作，控制混凝土的内部温度与表面温　得不到满足时产生应力，当应力超过混凝土抗　心干燥收缩慢。由于表面的干缩受到中心部位　度以及表面温度与环境温度间的温差。（６）在混　压强度时引起的。因此，这种裂缝的产生既与变　混凝土的约束，因而在表面产生拉应力而出现　凝土中掺入少量磨细的粉煤灰和减水剂，以减　形大小有关，又与约束的强弱有关。结构产生变　裂缝。（４）混凝土匀质性的影响混凝土拌和或浇　少水泥用量。也可掺加缓凝剂，推迟水化热的峰　化变形时，不同结构之间和结构内部各质点之　注时，由于坍落度不同，或采用的外加剂不同，　值期。（７）掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥，使　间都会产生约束，前者称为“外约束”，后者称为　石子粒径与品种不同，以及震捣的密实度不同，　混凝土得到补偿收缩，减少混凝土的温度应力。　“内约束”。只要有约束存在就会产生应力，当应　都会影响混凝土的匀质性，造成混凝土的弹性　（８）混凝土中掺加一定数量的毛石。（９）改善约　力超过混凝土抗拉强度时，就引起裂缝。　模量不均匀，因而收缩变形过程中导致应力集　束条件，根据工程特点采取措施降低外约束力。　１．１水泥水化热引起的温度应力和温度变　中。引起裂缝。（５）设计造型的影响造型复杂的　３混凝土裂缝的处理　形。混凝土中的水泥在水化热过程中产生大量　工程，列如结构上留有预留洞、槽的混凝土工　一般来说，由于温度收缩应力引起的初始　的热量，从而使混凝土内部温度升高。由于混凝　程，会造成应力集中，在薄弱部位形成裂缝。　裂缝，不影响结构的瞬时承载能力，而对耐久性　土的导热性能较差，所以造成混凝土内部和表　２混凝土裂缝防治　和防水性产生影响。对不影响结构承载能力的　面的温差较大，当温差过大时，就会产生温度应　防止混凝土裂缝的措施根据混凝土结构施　裂缝，为防止钢筋锈蚀、混凝土炭化、疏忽剥落　力和温度变形。在浇注初期，混凝土的弹性模量　工经验，为防止产生温度裂缝，应着重在控制混　等，应对裂缝加以封闭或补强处理。　和强度都很低，对水化热急剧上升引起的变形　凝土温升、延缓混凝土降温速率、减少混凝土收　对于基础、地下或半地下结构，裂缝主要影　约束不大，温度应力就转小。随着混凝土龄期的　缩、提高混凝土极限拉伸值、改善约束和完善结　响其防水性能。当裂缝宽度只有０．１－．，Ｏ．２ｍｍ时，　增长。弹性模量和强度相应的提高对混凝土降　构设计等方面采取措施。另外，在混凝土结构施　虽然早期有轻微渗水，经过一段时间后一般裂　温收缩变形的约束越来越强，即产生很大的温　工过程中，要随时进行温度监测，及时了解混凝　缝可以自愈。　度应力，当混凝土的抗拉强度不足以抵抗该温　土结构内部温度变化情况，必要时可临时采取　裂缝宽度如果超过０．２加．３ｍｍ，其渗水量　度应力时，便开始产生裂缝。　事先考虑好的有效措施，以防止混凝土结构产　与裂缝宽度的三次方成正比，渗水量随裂缝宽　１．２内外约束条件的影响。各种结构在变形　生温度裂缝。具体措施有：　度的增大而增加较快，为此，对于这种裂缝必须　变化中，必然受到一定的约束或抑制而阻碍变　（１）合理选择混凝土的配合比，尽量选用水　进行化学灌浆处理。　形，这就产生了约束力。混凝土在早期温度上升　时，产生的膨胀变形受到外约束而形成压应力。　当温度下降时，产生的收缩变形受外约束则产　（上接５３页ｌ操作可能导致巨大的损失。在系　内。检测器按照检测液体的类型分为四类类：（１）　生拉应力。压应力较小，拉应力却较大，若拉应　统的设计过程中，还需要对某些敏感的参数设定　液体对，检测电缆；（２）化学酸碱液饵凇测电缆；（３）　力超过混凝土的抗拉强度，必然产生裂缝。混凝　实施权限控制。　燃料及油类检测电缆；（４）有机溶剂检测电缆。　土内部由于水泥的水化热而形成中心温度较　２漏液监控系统　结束语：在半导体、Ｔ盯及光伏生产企业，对　高，热膨胀大，因而在中心产生压应力，在表面　２１漏液检测系统。半导体厂房内因液体管　体，液体的生产实施安　产生拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度　路，接头破损，容易造成贵重设备，生产机台的损　全可靠的监控。据此建立的气体监控系统，漏液监　值和钢筋的约束作用时，同样会产生裂缝。　坏，环境破坏等危害，因而需要在厂房的洁净室设　控系统可以在发生气体泄漏、液体泄漏或其他危　１．３外界气温变化的影响。　备下夹层地面，计算机数据中心，化学品存储区域　险情况的时候，快速作出判断并采取相应的应急　混凝土在施工期间，其内部温度是浇注温　地面及甩水设备围篱内设置液体泄漏检测系统。　措施，保护人财物的安全。　度、水泥水化热的绝对温度和混凝土的散热降　漏液监控系统由漏液检测带，现场漏液控制　参考文献　温等各种温度的叠加之和。外界气温越高，浇注　器及漏液监控箱组成，如图６所示。当漏液检测带　【ｌ】西川幸仲．半导体制造用气供给系统及过滤器　温度也就越高，如外界气温下降，会增加混凝土　接触到泄漏液体时　低温与特气，２Ｏ０６（３）．　降温幅度，特别是在外界气温骤降时会大大增　液报警，漏液监控籍会显示哪个控制器报警及漏　ｆ２］林鹰，程线．基于ＩｎＴｏｕｅｈ系统的毒害气体监控　加外层混凝土与混凝土内部的温度梯度，因而　液发生的具体位置。漏液远程监控一般分为两种　系统的分析与设计［Ｊｌ重庆交通学院学报，２ｏ０５（２）．　造成温差和温度应力，使混凝土出现裂缝。　途径：（１）漏液监控箱通过网络接人独立的漏液监　【３］中华人民共和国建设部＿ＧＢ　５００７３－２００１洁净　１．４混凝土的收缩变形。　控主机上，同时在ＥＲＣ和ＦＭＣＳ控制室的监视工　厂旁设计规翘Ｓｌ国标，２ｏｏｌ（１　１）．　（１）混凝土的塑性收缩变形塑性收缩裂缝　作站；（２）漏液监控箱信号接入其他监控系统中，　ｆ４】梁国仑，余京松半导体厂超净供气系统　半导　发生在混凝士硬化之前，混凝土仍处于塑性状　如气体监控系统。　体技术，１９９９（５）．　态。它的产生主要是上部混凝土的均匀沉降受　２ｌ２漏液检测方式。采用低点检测方式，通常　阁梁国仑，梁玉．半导体厂供气系统的超净技术【Ｊｌ　到了限制，遇有钢筋或大的混凝士骨料，或者平　将检测器安装在液体易泄漏点的地面或者地沟　电子材料。２ｏ０５（７）．　一２９４—