Приложение С (справочное). Счет макрочастиц по размерам

Приложение С
(справочное)

Счет макрочастиц по размерам

С.1 Общие положения

В некоторых случаях, обычно связанных с особыми требованиями процессов, могут быть заданы альтернативные требования к чистоте воздуха по концентрации частиц, которые выходят за пределы диапазона размеров, принятых для классификации. В таких случаях предельно допустимые концентрации частиц и методы контроля являются предметом соглашения между заказчиком и исполнителем. Рекомендации по методам контроля и обозначениям даны в С.2.

С.2 Применение М дескриптора для частиц с размерами более 5 мкм

С.2.1 Область применения

При необходимости оценки риска загрязнений частицами с размерами более 5 мкм следует применять методы отбора проб с учетом характеристик таких частиц.

Концентрация частиц с пороговыми размерами от 5 до 20 мкм может быть определена для всех трех состояний чистого помещения: построенного, оснащенного и эксплуатируемого.

Поскольку в среде, окружающей процесс, обычно преобладает выделение макрочастиц из всей совокупности аэрозольных частиц, то при выборе устройств для отбора проб и методов контроля следует учитывать специфику области применения. Следует учитывать такие факторы как плотность, форма, объем и аэродинамическое поведение частиц. Может потребоваться учет таких специфических аэрозольных частиц как волокна.

С.2.2 Форма представления М дескриптора

М дескриптор может быть задан в дополнение к классу чистоты по концентрации частиц.

М дескриптор имеет следующее обозначение:

"ИСО М (a; b); c",

где а - предельно допустимая концентрация макрочастиц, выраженная как число в одном кубическом метре воздуха;

b - эквивалентный диаметр (или диаметры), связанные с заданным методом счета макрочастиц;

с - заданный метод счета.

Примеры

1 Для обозначения концентрации аэрозольных частиц 29 частиц/м³ при размерах частиц  5 мкм и работе с лазерным счетчиком частиц, работающим по принципу рассеяния света (LSAPC) М дескриптор будет иметь вид: "ИСО М (29;  5 мкм); LSAPC".

2 Для обозначения концентрации аэрозольных частиц 2 500 частиц/м³ при размерах частиц  10 мкм и работе с времяпролетным счетчиком частиц для определения аэродинамического диаметра частиц М дескриптор будет иметь вид: "ИСО М (2 500;  10 мкм); времяпролетный счетчик частиц".

3 Для обозначения концентрации аэрозольных частиц 1 000 частиц/м³ при размерах частиц  от 10 до 20 мкм и работе с каскадным импактором для определения размеров и числа частиц с помощью микроскопа М дескриптор будет иметь вид: "ИСО М (1 000; от 10 до 20 мкм); каскадным импактором для определения размеров и числа частиц с помощью микроскопа".

Примечания

1 Если отбираемая проба аэрозоля содержит волокна, то может использоваться дополнение к М дескриптору в виде отдельного дескриптора для волокон: "М_{волокна} (a; b); c".

2 Методы для контроля концентрации частиц с размерами более 5 мкм даны в руководстве IEST-G-CC1003[2].

С.3 Счет аэрозольных макрочастиц

С.3.1 Основные принципы

Данный метод относится к контролю аэрозольных частиц с пороговыми размерами более 5 мкм в диаметре (макрочастицы). Метод приведен в С.3 и является адаптацией метода по руководству IEST-G-CC1003:1999 [2]. Метод может быть использован для всех трех состояний чистого помещения: построенного, оснащенного и эксплуатируемого. Целью контроля является определение концентрации макрочастиц, для чего могут использоваться положения 5.1; 5.2 и 5.4. При отборе проб следует свести к минимуму потери макрочастиц.

С.3.2 Общие положения

Следует определить число и расположение точек отбора проб и объем необходимых данных по А.4. Предельно допустимая концентрация, эквивалентный диаметр макрочастиц и метод контроля устанавливаются соглашением между заказчиком и исполнителем. Могут использоваться другие методы с эквивалентной точностью, дающие эквивалентные результаты, в соответствии с соглашением между заказчиком и исполнителем. Если другой метод не задан или имеют место разногласия, то следует использовать метод по IEST-G-CC1003:1999 [2].

С.3.3 Рекомендации по отбору проб

При работе с макрочастицами необходима тщательность при отборе проб и обращении с ними. Исчерпывающие рекомендации в отношении оборудования, которое может использоваться для изокинетического и неизокинетического отбора проб, даны в IEST-G-CC1003:1999 [2].

С.3.4 Методы контроля для макрочастиц

Для контроля макрочастиц используются две общие группы методов. Использование различных методов может не дать сравнимые результаты. В связи с этим корреляция между различными методами может отсутствовать. Сводная информация о различных методах контроля и размерах частиц приведена в С.3.4.1 и С.3.4.2.

С.3.4.1 Методы контроля на месте

Для контроля концентрации макрочастиц на месте могут использоваться оптический лазерный счетчик частиц, работающий по принципу рассеяния света (LSAPC), или времяпролетный счетчик частиц:

a) контроль макрочастиц по размерам с помощью LSAPC основан на эквивалентном оптическом диаметре (С.4.1.2);

b) контроль макрочастиц по размерам с помощью времяпролетного счетчика частиц основан на эквивалентном аэродинамическом диаметре (С.4.1.3).

С.3.4.2 Сбор частиц

При сборе частиц путем фильтрации или за счет эффекта инерции с последующим использованием микроскопа для определения числа и размеров собранных частиц выполняются:

a) сбор частиц на фильтр и счет частиц с заданным диаметром под микроскопом (С.4.2.2);

b) сбор частиц каскадным импактором и счет частиц с заданным диаметром под микроскопом (С.4.2.3).

С.4 Методы контроля макрочастиц

С.4.1 Контроль макрочастиц без сбора частиц

С.4.1.1 Общие положения

Контроль макрочастиц может быть выполнен без сбора их из воздуха. Процесс контроля основан на оптической оценке частиц, взвешенных в воздухе. Проба воздуха поддается с заданной скоростью через счетчик частиц (LSAPC), который оценивает эквивалентный оптический, либо аэродинамический диаметр частиц.

С.4.1.2 Контроль с помощью оптического счетчика частиц (LSAPC)

Для счета макрочастиц с помощью счетчика частиц (LSAPC) используются те же методы, что и для счета аэрозольных частиц (приложение А), с одним исключением, которое состоит в том, что в данном случае не требуется чувствительный счетчик частиц для частиц с размерами менее 1 мкм, поскольку нужны данные только по счету макрочастиц. Следует убедиться, что счетчик отбирает пробы непосредственно из воздуха в точке отбора проб. Счетчик должен иметь скорость отбора проб не менее 28,3 л/мин и должен иметь изокинетический пробоотборник для зон с однонаправленным потоком. В зонах с неоднонаправленным потоком пробоотборник должен быть направлен вертикально вверх.

В зонах с однонаправленным потоком воздуха пробоотборник должен обеспечивать отбор проб, близкий к изокинетическому. Если это невозможно, то пробоотборник должен быть направлен навстречу доминирующему направлению движения потока воздуха. В точках, где поток воздуха не контролируется или непредсказуем (например, в условиях неоднонаправленного потока), пробоотборник должен быть направлен вертикально вверх. Соединительная трубка между пробоотборником и входным отверстием счетчика частиц должна быть короткой, насколько это возможно. Для отбора проб частиц с размерами, равными и большими 1 мкм, длина и диаметр соединительной трубки не должны превышать рекомендуемых изготовителем значений, как правило, 1 м.

Следует свести к минимуму ошибку, вызванную потерей больших частиц.

Используется диапазон размеров частиц в счетчике только для счета макрочастиц. Следует вести счет частиц с размерами, на один порог меньшими 5 мкм, чтобы убедиться, что концентрация таких частиц не настолько велика, чтобы привести к ошибке совпадения. Концентрация частиц для этого меньшего порога, если ее прибавить к концентрации макрочастиц, не должна превышать 50 % от предельно допустимой концентрации для используемого счетчика.

С.4.1.3 Контроль с помощью времяпролетного счетчика частиц

Контроль макрочастиц может выполняться с помощью времяпролетного счетчика. Проба воздуха подается в счетчик и усиливается при прохождении через форсунку в камеру с частичным вакуумом, в которой выполняется счет. Любая частица в пробе приобретает ускорение, чтобы достичь скорости воздуха в зоне контроля. Интенсивность ускорения частицы обратно пропорциональна массе частицы. Отношение скорости воздуха к скорости частицы в точке контроля может быть использовано для определения аэродинамического диаметра частицы.

Зная перепад давления между наружным воздухом и воздухом в зоне контроля, может быть непосредственно вычислена скорость воздуха. Скорость частицы определяется по времени пролета частицы между двумя лазерными лучами. Времяпролетный счетчик частиц должен определять аэродинамические диаметры частиц до 20 мкм. Порядок отбора проб аналогичен работе с лазерным счетчиком частиц (LSAPC) для счета макрочастиц. Для определения размеров частиц используются те же методы, что и для счетчиков частиц (LSAPC).

С.4.2 Контроль макрочастиц путем сбора частиц

С.4.2.1 Общие положения

Контроль макрочастиц может выполняться путем их сбора из воздуха. Проба воздуха подает при заданной скорости через собирающее устройство. Далее выполняется анализ с помощью микроскопа для счета частиц.

Примечание - Может быть также определена масса собранных частиц, но это не является предметом данного стандарта, устанавливающего требования к определению чистоты воздуха по концентрации частиц.

С.4.2.2 Сбор на фильтр и анализ с помощью микроскопа

Используются мембранный фильтр и держатель или монитор аэрозолей в сборе. Размер пор мембраны должен быть равным 2 мкм или менее. На держатель фильтра наносится маркировка для обозначения места расположения фильтра и чистого помещения. Выход устройства подсоединяется к вакуумному насосу, обеспечивающему заданную скорость потока воздуха. При отборе проб в зоне с однонаправленным потоком воздуха скорость отбора проб должна удовлетворять условию изокинетичности отбора проб на держатель фильтра или на вход монитора аэрозолей, причем их входное отверстие должно быть направлено навстречу однонаправленному потоку.

Объем пробы воздуха определяется по формуле С.1.

Удаляется упаковка с держателя мембранного фильтра или монитора аэрозолей, которые устанавливаются в чистой точке. Отбор проб в точке отбора проб выполняется в соответствии с оглашением между заказчиком и исполнителем. При использовании переносного вакуумного насоса для подачи воздуха через мембранный фильтр следует вывести вытяжной конец насоса за пределы чистого помещения или через соответствующий фильтр. После отбора пробы следует упаковать держатель фильтра или монитор аэрозолей. Держатель с пробой следует транспортировать так, чтобы мембрана фильтра находилась в горизонтальном положении постоянно, не подвергалась вибрации или удару в период времени между отбором пробы и проведением анализа. Выполняется счет частиц на поверхности фильтра (ASTM F312-08 [3]).

С.4.2.3 Сбор с помощью каскадного импактора и анализ проб

Разделение частиц в каскадном импакторе выполняется за счет инерции частиц. Проба воздуха проходит через последовательность форсунок с уменьшающимися отверстиями. Частицы с большими размерами оседают непосредственно после самого большого отверстия. А частицы с меньшими размерами оседают после каждого соответствующего каскада импактора. Аэродинамический диаметр частицы находится в непосредственной зависимости от каскада по тракту движения потока.

Для оценки чистоты воздуха по концентрации частиц может использоваться рассмотренный импактор, с помощью которого ведется сбор и счет макрочастиц. Частицы оседают на поверхностях съемных пластин, которые удаляются для анализа под микроскопом. Для этого типа каскадного импактора скорость отбора проб составляет, как правило, 0,47 л/с или более.

С.5 Метод счета макрочастиц

Следует определить концентрацию частиц выбранных размеров для записи в М дескрипторе "ИСО М (a; b); c" в соответствии с соглашением между заказчиком и исполнителем и записать данные.

В каждой точке отбора проб следует отобрать пробу объемом, достаточным для обнаружения не менее 20 частиц выбранных размеров для заданного предельного значения концентрации частиц.

Объем одной пробы, V_S, в точке отбора проб определяется по формуле С.1:

,

(С.1)

где V_S - минимальный объем одной пробы в точке, л (исключение см. в D.4.2);

С_n,m - предел класса (число частиц в одном кубическом метре воздуха) для наибольшего заданного размера частиц и заданного класса;

20 - число частиц, которое может быть сосчитано, если концентрация частиц равна пределу класса.

Если требуется информация о стабильности концентрации макрочастиц, то следует выполнить три или более счета частиц в заданных точках с интервалами времени, согласованными заказчиком и исполнителем. Установите пробоотборник и проведите тест.

С.6 Протокол отбора проб макрочастиц

В протокол (отчет) следует включить следующие данные:

a) размеры частиц, для которых предназначен контрольный прибор;

b) метод контроля;

c) метод определения предела М дескриптора или предел как дополнение к классу ИСО;

d) тип каждого контрольного прибора и данные о его калибровке;

e) класс ИСО чистого помещения;

f) размеры макрочастиц и полученные данные счета для каждого размера;

g) скорость отбора проб прибором на его входе и скорость потока воздуха в чувствительной зоне прибора (в зоне счета частиц);

h) расположение точек отбора проб;

i) план отбора проб для классификации и план отбора проб для контроля;

j) состояние(я) чистого помещения;

k) другие данные, например, стабильность концентрации частиц.

С.7 Применение дескриптора макрочастиц для частиц  5 мкм (чистые помещения класса 5 ИСО)

Для обозначения концентрации аэрозольных частиц 29 частиц/м³ для частиц с размерами  5 мкм при использовании лазерного счетчика частиц, работающего на принципе оптического рассеяния света (LSAPC), следует применить обозначение "ИСО М (29;  5 мкм); LSAPC", для 20 частиц/м³ обозначение выглядит как "ИСО М (20;  5 мкм); LSAPC" (таблица 1, Примечание f).