#310 Entegris 氮氣純化器

 Entegris 氮氣純化器型號 GPS8-MGT10K-N-1086，屬於 MegaTorr® PS8 系列 的自動再生型氮氣純化器，專為半導體、資料儲存、平面顯示器、LED 和太陽能等高純度氣體應用設計。​puregasproducts.com+5安捷利斯+5安捷利斯+5

---

🔧 運作原理與技術特色

此設備採用雙吸附塔設計，兩個吸附器交替運作：一個進行氣體純化，另一個進行再生。再生過程中，使用經純化的氮氣與低濃度氫氣的混合氣體，在高溫下反沖洗吸附劑，移除吸附的雜質，實現連續不間斷的純化流程。​安捷利斯

主要技術特點包括：

• 雙吸附塔交替運作：​確保氣體純化與吸附劑再生同步進行，實現連續運作。

• 自動再生功能：​無需人工干預，降低操作成本。

• 高效雜質去除：​能將水分（H₂O）、氧氣（O₂）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO₂）和氫氣（H₂）等雜質濃度降至低於 1 ppb。

• 高流量處理能力：​處理流量可達 833,333 slpm（50,000 Nm³/hr），適用於大規模氣體需求。

這設備使用的是 熱再生雙塔吸附系統，其再生機制需以下條件：

元件	作用
氫氣（H₂）	用來與吸附劑上的氧氣和氧化性雜質反應（如 O₂、H₂O、CO₂），將這些雜質還原成可排放的氣體（水、CO 等），清潔吸附劑，恢復其純化能力。
加熱器	將再生氣體加熱至高溫（約 300~400°C）以加速反應與脫附效果。
純化氮氣	作為載氣，同時也避免系統氧化。

---

氫氣使用特點：

• 通常是 0.5%~5% 的氫氣濃度混合於氮氣中（稱為再生氣或 forming gas）。

• 氫氣用量相對少，僅在再生循環時使用，不會進入最終純化氮氣輸出。

• 設備內建 氫氣混合控制站（Hydrogen Mixing Station），確保安全供應與比例控制。

• 設有高溫保護與安全互鎖機制，避免氫氣過量或點燃風險。

附記:

若廠內沒有氫氣系統，但要使用像 Entegris GPS8-MGT10K-N-1086 這類需要氫氣再生的氮氣純化器，有幾種實務解決方案可供考慮：

---

方案一：建置小型氫氣鋼瓶供應系統（局部供應）

項目	說明
方式	使用高壓氫氣鋼瓶（或 forming gas，如5% H₂ in N₂）配合壓調系統供應氫氣至純化器。
設備需求	鋼瓶、調壓閥、安全洩壓閥、流量計、氫氣管線、氣體偵測器、防爆電器。
優點	成本較低、施工快速、不需全廠建系統。
缺點	每週或每月需更換鋼瓶，屬操作與安全管理挑戰。

適用情況：使用量不大（如只支援 1~2 台純化器），並能接受定期更換鋼瓶。

---

方案二：採用內建氫氣混合站的封閉型模組

項目	說明
方式	購買含**預混成分氣體 forming gas（例如5%H₂/95%N₂）**的封閉模組，直接使用混合氣進行再生。
優點	不需現場高純氫氣源，降低防爆等設計負擔。
缺點	氣體成本高，且仍須妥善儲存與監控成分氣。

有些 Entegris 機種支援「forming gas」再生，可事前確認。

---

方案三：選擇不需氫氣再生的氮氣純化器

項目	說明
方式	改選「非再生型」或「常溫吸附型」氮氣純化器，如一次性吸附柱（Cartridge）、PSA 系統、膜分離型設備等。
優點	無需氫氣與加熱系統，安全性高。
缺點	吸附劑需定期更換或處理；部分純度與流量受限。

適合低至中等純度要求（如 99.999%）。

---

方案四：外包純化氮氣供應

項目	說明
方式	與第三方工業氣體供應商合作，採購現成的 UHP N₂ 氣源（瓶裝或液態）。
優點	完全無需建置純化設備或氫氣系統。
缺點	長期成本高，對流量與調度依賴外部供應。

---

建議評估流程：

1. 確認再生氣需求量與純化器使用頻率

2. 廠內安全等級與防爆分區（是否 Class 1 Div 2）

3. 是否已有其他用氫設備可共用氣源

4. 未來產線是否有擴建需求，可一次導入完整系統

#309 Lesson: 氫氣系統送氣的條件

氫氣管路送氣的條件, 應包括相關安全設施

1. 防爆牆
2. 洩爆牆板與屋頂
3. 消防系統
4. (房間)氫氣偵測裝置
5. (房間) 接地系統
6. (房間) 排氣系統 (Exhaust)
7. 設備及閥箱的 Exhaust
8. 設備及閥箱的 氫氣偵測系統
9. 現場的警示及警報裝置
10. 緊急遮斷裝置 (及 Reset裝置)
11. 各項安全裝置及訊號連線到中控室
12. 氫氣槽車安全措施 (輪檔/防震鋼索/充填軟管及支架/Barricade & Warning Sign)
13. 其他 - 照明, 門禁等等

#308 Lesson: (氧氣) Monel 閥門的誤用

Monel 閥門的誤用

1. 誤用了不銹鋼材質(316)
2. 將Monel閥門用在不需要的地方

#307 Lesson: 氫氣閥箱的訂購

氫氣閥箱的訂購, 有一些Lessons

1. 閥箱內的閥組, 不包含在訂單中, 需要清楚說明包商和供應商的 Scope.
2. 閥箱的交期需要留意, 且留意最後確定閥箱尺寸及細節的下單時間. (包括安裝台度)
3. 閥箱的 exhuast, Damper及取樣管, 交由另一廠商提供時, 衍生的問題.
4. 閥組的組成, 歷經多次修改, 且有一些組成在現場決定角度與走向.

 

#306 Lesson: IQC取樣管的銜接

IQC取樣管的銜接, 直到純化器開機前發現尚未銜接

Q: IQC 取樣管的連接時機? 條件?

Q: IQC 取樣管的 tie-in 流程? 許可? 

#305 Lesson: IQC機櫃增加Vent, 不在圖面上

 IQC機櫃, 分析儀廠商增加了Vent管, 但這些vent管並不在圖面上.

經過澄清後, 氧氣vent接到氧氣vent, 其他接到高流速 High Vent.

Q: 為何不在圖面上?

Q: 有何程序整合這些需求?

#304 Power Distribution Center（電力分配中心，PDC）

 Power Distribution Center（電力分配中心，PDC）是工業與商業設施中用來接收主電源、保護並分配電力給各用電設備的關鍵單元。它是一個集中式的電力控制與分配系統，具備安全、控制、維修與監控功能。

---

✅ PDC 的主要組成架構如下：

組件類別	元件名稱	功能說明
進線單元	Incoming Breaker / Main Circuit Breaker	接收外部主電源（如高壓或中壓系統），具備斷電與保護功能
	母線（Busbar）	將電力分配到各分路，可為銅排或鋁排，設計需考慮電流容量與短路耐受力
變壓器區	Dry-type / Oil-type Transformer	將高壓降為配電所需之低壓（如 480V、208V）
分路出線單元	分路斷路器（Feeder Circuit Breakers）	控制並保護各下游系統（馬達、照明、機台等）
	MCC（Motor Control Center）	控制馬達啟動、運轉、過載保護、緊急停機等
	電容器櫃 / Harmonic Filter	功率因數改善與諧波抑制（視需求配置）
監控與保護	儀表面板（電壓、電流、功率、頻率）	即時電參數監測
	保護繼電器（Relays）	過電流、地故障、過負載等保護功能
	SCADA / PLC / HMI	用於遠端監控與控制，特別是現代化 PDC
輔助系統	照明、空調（冷卻風扇）	維持櫃內運行環境穩定
	接地系統	提供人員與設備保護，防止漏電與雷擊

---

🏭 實例應用：

• 在半導體廠房中，PDC 可能分為：

  • HV PDC（高壓電源中心）：接收 13.8 kV 或 22.8 kV

  • LV PDC（低壓配電中心）：輸出 480 V / 208 V 至工具、HVAC、Pump 等系統

• 搭配 UPS / 發電機系統提供備援能力

---

📐 安裝形式：

類型	說明
戶內型（Indoor PDC）	安裝於配電室內，有防塵、通風設計
戶外型（Outdoor PDC）	具備 IP 等級、防水、防 UV 材質，設置於現場

---

🔧 維護與安全：

• 定期熱成像掃描（檢查過熱接點）

• 測試保護裝置（如斷路器動作曲線）

• 清潔與絕緣檢查（避免積塵導電）

• 控制系統備份與 PLC 檢查

PDC 的下游工作（負載端相關）

項目	說明
配電設計	根據廠房或設備配置，將電力從 PDC 分配至各低壓盤、MCC、工具用電箱等。
母線或電纜架施工	自 PDC 拉設母線或電纜至下游盤體（如 Sub PNL、Pump Panel、Chiller Load 等）。
負載接點規劃	針對不同類型負載（動力、照明、HVAC、機台等）設計各自的分路保護與控制。
電表與監控配置	在各分路設置電表、I/O 模組、通訊元件供能耗與 SCADA 監控使用。
馬達控制中心（MCC）集成	若下游有大量馬達（Pump、Fan 等），則需將馬達控制盤整合至 PDC 或另設 MCC。

PDC 的上游工作（供電端相關）

項目	說明
電源接入設計	評估上游來電電壓等級（如 22.8kV、13.8kV、6.6kV）與容量，確認 PDC 的主斷路器與母線設計是否符合。
主變壓器接線	若 PDC 是從高壓降壓來的，需安排主變壓器接入點與保護設計（如 CT/PT 配置）。
高壓盤或 RMU（環形主單元）銜接	工廠上游常用高壓開關盤、斷路器或 RMU，與 PDC 之間需設計保護協調與聯鎖控制。
短路與保護協調分析	評估 upstream 開關與 PDC 內部保護裝置是否具備選擇性跳脫功能。
供電穩定性確認	檢查有無備援電源（如 UPS、發電機）進入 PDC 系統，並設計切換邏輯。

#303 IA氣源

 在工業氣體工廠中，「IA氣源」通常是指 Instrument Air（儀表空氣），是一種經過乾燥與過濾的壓縮空氣，用來驅動各種儀表與自動控制系統。以下是 IA 氣源的常見用途：

---

✅ IA（儀表空氣）在工業氣體工廠的應用：

1. 氣動閥門的驅動

   • 控制氣動閥（如控制閥、切斷閥、安全閥等）開啟或關閉動作。

   • 確保流程控制系統的穩定與即時反應。

2. 儀表與控制設備

   • 提供壓力源給氣壓式儀表（如壓力控制器、流量調節器）。

   • 用於氣壓驅動的定位器（positioners）。

3. 安全聯鎖系統（SIS）

   • 在緊急停機（ESD）或系統異常時，透過 IA 驅動氣動元件立即關斷關鍵流程。

4. 分析儀器氣源（部分）

   • 有些氣體分析儀需要穩定的氣源作為樣品輸送或零氣源（Zero Gas）。

5. 吹掃用途（有限）

   • 吹掃敏感元件或保持儀表乾燥（通常是非過程區域），但不能用於含爆炸性氣體區域。

#302 XCDA （極潔乾燥空氣）

 在工業氣體或半導體相關系統中，「XCDA」常見的意思是：

XCDA = eXtremely Clean Dry Air（極潔乾燥空氣）

---

✅ XCDA 的功用如下：

1. 設備與管線的吹掃與乾燥

   • 用來置換濕氣與微粒，特別在開機、關機或維護後。

   • 確保系統乾燥、無污染，特別是在供應高純氣體前的清潔步驟。

2. 維持正壓保護

   • 在閒置或待機狀態下，提供微正壓，防止外界污染（如微粒、濕氣）進入系統。

   • 特別常用在儀器分析箱、閥箱（Valve Box）或氣體機櫃（Gas Cabinet）。

3. 保護分析儀器與元件

   • 用於分析儀外殼或光學設備內部的吹掃，避免濕氣或有害氣體影響儀器穩定性。

4. 製程環境清潔控制

   • 在無塵室製程中，用來作為局部環境（如Load Port、EFEM）中的潔淨氣源。

---

🧪 XCDA 的特性：

特性	說明
來源	一般由壓縮空氣經過多層過濾與乾燥製成
濕度	-70°C 以下露點（非常乾燥）
潔淨等級	類似 N₂ Purge 級，ISO Class 1~3 等級
成本	低於氮氣，但潔淨度比一般乾燥空氣高

---

📌 小結：

XCDA 是在製程中提供潔淨、乾燥、無油氣的空氣，用於吹掃、保護、置換等用途，是成本較低但潔淨度高的氣源替代方案。

如果你想知道你們工廠內 XCDA 的產線、分佈或是實際接點位置，也可以提供管線圖，我可以幫你標示分析。

#301 管路 ISO圖面 - 關於未確定尺寸

 在 IFC（Issue for Construction） 階段的 ISO 圖面 中，未確定尺寸的比例通常沒有明確的國際標準數值限制，但業界普遍遵循以下原則，以確保施工品質與準確性：

---

1. 業界標準與常見規範

雖然 ASME、ISO 或 API 等標準未直接規定 IFC 圖面未確定尺寸的上限，但一般大型 EPC（工程、採購、施工）專案會要求：

• IFC 圖面的尺寸完整度應達 95% 以上，即未確認的尺寸應少於 5%。
• 任何 " * "、"TBD"、"HOLD" 的標示都應降到最低，並僅限於 無法提前確認的特例。
• 若有待確認尺寸，需附上清單，並 在施工前最終確認。

---

2. 一般施工圖（IFC）未確認尺寸的常見情境

雖然 IFC 圖應盡可能完整，但某些情況下仍可能存在 少量 未確認尺寸，例如： ✅ 現場測量後決定的尺寸

• 例如：與現有設備、結構干涉的連接點，需現場測量後確定。 ✅ 供應商提供的最終數據
• 例如：某些特定閥門、支架或設備的安裝尺寸，可能在設備交貨後才可確認。 ✅ 現場調整的管段
• 例如：某些熱脹冷縮影響的安裝尺寸，需安裝時進一步微調。

在這些情況下，通常應：

• 提供備註說明並清楚標示影響範圍。
• 避免主要關鍵尺寸不確定，如：關鍵焊接點、支撐點、坡度要求等。

---

3. 風險控制與建議

為了降低施工風險，IFC 圖面的尺寸不確定性應控制在以下範圍： 📌 主要尺寸（關鍵尺寸）：應 100% 確定。
📌 次要尺寸（現場調整項目）：應 低於 5%，並提供確認機制。
📌 支管、附件、設備接口：未確定尺寸應少於 3%，並須有現場核對計劃。

如果未確定尺寸超過 5%，建議：

• 延遲發行 IFC，待確認後再發布。
• 在圖面上明確標示「待確認區域」，並加註如何最終確認的流程。
• 確保現場管理團隊與施工人員了解並準備好調整方案。

---

4. 結論

雖然國際標準未規定 IFC 圖面未確認尺寸的比例上限，但業界最佳實踐建議：

• 不確定尺寸應少於 5%，且僅限於 無法提前確認的細節。
• 所有關鍵尺寸（焊接點、支撐、坡度、設備接口）應完全確定。
• 在施工前，應透過現場測量或供應商數據進行最終確認。

這樣可以最大程度減少施工誤差，確保專案順利執行。

The biggest challenges in executing large-scale industrial gas and hydrogen infrastructure projects

 "What are the biggest challenges in executing large-scale industrial gas and hydrogen infrastructure projects, and how can the construction industry better collaborate with project delivery teams to improve efficiency, safety, and sustainability?"

Innovation in clean energy

 "How do you balance the need for innovation in clean energy projects with the constraints of budget, schedule, and risk management in large-scale industrial projects?"

#300 BA管和AB管的差異

在氣體管路應用中，BA管（Bright Annealed Tube）和AB管有明顯的材質與製程差異，影響其使用場景及性能：

1. BA管（Bright Annealed Tube，光亮退火管）

• 製程：經過光亮退火（Bright Annealing），在高溫氫氣或惰性氣體環境中加熱並快速冷卻，以保持內外表面的光亮與潔淨度。
• 材質：通常使用316L不鏽鋼，也有304不鏽鋼版本，適用於高純度氣體與化學流體系統。
• 表面處理：內外表面經過拋光，Ra值通常≤0.4μm，內壁極為潔淨，適用於半導體、醫藥及高純應用。
• 應用：
  • 半導體及電子工業（超高純氣體傳輸）
  • 生技製藥（無菌環境）
  • 食品加工
  • 特殊化學品管線（高腐蝕性或高純度要求）

---

2. AB管

AB管的定義在不同產業中可能有所不同，但通常指的是 一般酸洗鈍化管（Annealed & Pickled Tube），或部分場景下指的是 工業級不鏽鋼管。

• 製程：
  • 一般酸洗鈍化（Annealed & Pickled），經過高溫退火處理後，再進行酸洗，以去除氧化層並改善耐蝕性。
  • 內外表面相較於BA管較為粗糙，無光亮效果。
• 材質：通常使用304/316L不鏽鋼，但表面潔淨度不如BA管。
• 表面處理：
  • 酸洗後的表面較粗糙，Ra值通常在0.8~1.6μm左右。
  • 內壁潔淨度相對較低，可能殘留微量氧化物。
• 應用：
  • 一般工業用途，如化工、石化、油氣傳輸、暖通空調（HVAC）
  • 一般氣體輸送（如氮氣、氧氣、壓縮空氣）
  • 非高純度要求的水處理系統

---

3. 主要差異比較

參數	BA管	AB管
製程	光亮退火（Bright Annealed）	退火 + 酸洗（Annealed & Pickled）
內外表面	光亮、無氧化層，Ra ≤ 0.4μm	酸洗後表面粗糙，Ra 約 0.8~1.6μm
潔淨度	高潔淨，適用於超高純度氣體	一般潔淨，適用於工業用途
應用場景	半導體、製藥、食品、特種氣體	石化、一般氣體、工業管路

4. 選擇建議

• 若需高純度或無菌環境 → 選擇 BA管（如半導體、製藥、超純氣體）。
• 一般工業用途 → AB管 更具成本效益（如一般氣體輸送、工業流體）。

如果你的管路涉及高純氣體（如半導體製程中的氫氣、氧氣、氮氣等），建議使用 BA管，以確保管內的殘留污染最小；但若是一般工業氣體管路，AB管已能滿足需求。

#299 Vermeer D130x150S HDD 通過鑽機上的一些壓力表數據進行間接計算來參考實時拉力

 如果 Vermeer D130x150S 水平定向鑽機 沒有內建專門的拉力測量設備，可以通過鑽機上的一些壓力表數據進行間接計算來參考實時拉力。以下是具體方法：

---

1. 使用液壓系統壓力計數據計算拉力

大多數水平定向鑽機（包括 Vermeer 型號）的回拖系統由液壓動力驅動，因此可以根據液壓系統壓力表的讀數估算拉力。

(1) 壓力與拉力的關係公式

$$F_{\text{pull}} = P \cdot A_{\text{cylinder}} \cdot \eta$$

• $F_{\text{pull}}$：液壓回拖拉力（單位：N 或 lbf）。
• $P$：液壓系統壓力（單位：Pa 或 psi）。
• $A_{\text{cylinder}}$：液壓缸的有效活塞面積（單位：m² 或 in²）。
• $\eta$：系統效率（通常在 0.85~0.95 之間，考慮能量損耗）。

(2) 液壓缸參數（假設數據）

• 液壓壓力 $P$：根據 Vermeer D130x150S 的操作參數，液壓壓力通常在 2,500 psi 至 4,000 psi 之間。
• 液壓缸直徑 $D_{\text{cylinder}}$：假設液壓缸直徑為 4 in（實際尺寸需從技術手冊獲取）。
  • 活塞面積 $A_{\text{cylinder}}$ 計算： $$A_{\text{cylinder}} = \frac{\pi}{4} \cdot D_{\text{cylinder}}^2 = \frac{\pi}{4} \cdot (4)^2 = 12.57 \, \text{in}^2$$
• 系統效率 $\eta = 0.9$（假設）。

(3) 計算回拖拉力

假設液壓壓力 $P = 3,000 \, \text{psi}$：

$$F_{\text{pull}} = P \cdot A_{\text{cylinder}} \cdot \eta$$ $$F_{\text{pull}} = 3,000 \cdot 12.57 \cdot 0.9 = 33,999 \, \text{lbf}$$

如果液壓壓力增至 $P = 4,000 \, \text{psi}$：

$$F_{\text{pull}} = 4,000 \cdot 12.57 \cdot 0.9 = 45,332 \, \text{lbf}$$

換算為噸力（ton-force）：

$$F_{\text{pull (ton-force)}} = \frac{F_{\text{pull (lbf)}}}{2,000}$$

• $33,999 \, \text{lbf} \approx 17.0 \, \text{ton-force}$
• $45,332 \, \text{lbf} \approx 22.7 \, \text{ton-force}$

---

2. 監控壓力表的數據，設置安全閾值

1. 確定最大允許壓力

   • 根據管道的允許最大拉力（例如 411 ton-force，即 822,000 lbf），反推出液壓壓力的上限值： $$P_{\text{max}} = \frac{F_{\text{allow}}}{A_{\text{cylinder}} \cdot \eta}$$ 如果 $F_{\text{allow}} = 822,000 \, \text{lbf}$， $$P_{\text{max}} = \frac{822,000}{12.57 \cdot 0.9} \approx 72,762 \, \text{psi}$$ 實際上，這壓力值超出了鑽機液壓系統的能力（通常為 4,000 psi），因此液壓系統的壓力能力本身就具備某種限制。

2. 實時監控壓力表

   • 設置液壓壓力的警報閾值（例如 $P_{\text{safe}} = 3,000 \, \text{psi}$），一旦超過，應立即調整施工操作。

---

3. 如何確保實時控制與調整

1. 記錄壓力-拉力對照表：

   • 在施工前計算並記錄液壓壓力與拉力的對應關係，供現場人員參考。

2. 操作規程：

   • 訓練操作人員根據壓力表數據調整回拖速度。
   • 確保施工人員了解允許的最大壓力與操作極限。

3. 升級設備：

   • 如果需要更高精度的監控，考慮安裝專用的拉力傳感器（Load Cell）來補充壓力計的間接監測。

---

4. 結論與建議

• 壓力表監測是一種實用的間接方法，通過液壓壓力與活塞面積的關係，估算回拖拉力。
• 定期檢查與校準壓力表，確保讀數準確。
• 如果施工對拉力控制要求高，建議增加專用拉力傳感器，以進一步提高施工安全性。

如需具體的鑽機參數或更高精度的設計計算，請提供更多詳細數據（如液壓缸尺寸、管道長度等）！

假設 液壓錶達到 500bar, 設備最大拉力為 59噸, 

當液壓錶控制在 ≈ 170 bar，拉力不會超過 20噸。

為了確保安全，建議在 165~170 bar 之間設定警報閾值，以防止突發載荷變化影響施工安全。

#298 Particle 測試相關

 要判定氫氣系統在粒子要求 

$\leq 0.1 \, \mu m$ 且 $\leq 5 \, \text{pcs/m}^3$的條件下穩定合格，通常需要根據行業標準和應用場景來設定符合標準的時間範圍。以下是一般規範和建議：

---

具體要求的含義

(1) 粒子尺寸 $\leq 0.1 \, \mu m$：

• 粒子直徑小於或等於 $0.1 \, \mu m$。
•  $0.1\mu m$（100納米） 是極細小的粒徑，無法通過普通過濾或清潔工藝達到，需要特定的超細過濾設備（如納米級過濾器）。

(2) 粒子數量 $\leq 5 \, \text{pcs/m}^3$：

• 氫氣每立方米中粒子的數量不超過 5個。
• 該標準幾乎接近無粒子狀態，需要在超高潔淨環境中生產、儲存和輸送。

1. 穩定符合標準的判定依據

(1) 行業通用規範

1. 連續符合的天數：

   • 氣體系統在 7至30天內的所有測試數據均符合標準，且沒有一次超標，通常可以視為穩定合格。
   • 視系統應用的重要性，可能要求更長的連續合格期（如 60 天或 90 天）。

2. 測試次數：

   • 測試次數必須足夠頻繁（如每天 2-3 次），確保能覆蓋系統運行的各個時段。
   • 高要求場景（如半導體或醫療）可能需要每小時進行一次測試，並記錄每次結果。

(2) 應用場景的要求

• 半導體或高科技製造：

  • 氣體純度要求極高，通常需要連續 30天 或更長時間符合標準，且粒子數測試必須每日多次記錄。
  • 部分項目要求全年數據均符合標準（如 365天穩定運行），但允許中途進行預防性維護。

• 燃料電池和能源應用：

  • 對短期穩定性要求高，通常要求系統在 7天連續測試中完全符合標準，並進行長期趨勢分析。

• 醫療氣體應用：

  • 氣體質量對患者安全至關重要，通常要求 連續30天測試均合格，並設有突發異常的應急預案。

---

2. 如何判定合格

(1) 測試條件

1. 測試設備：

   • 使用符合行業標準的粒子計數器（如 ISO 21501 或 ASTM 標準設備）。
   • 設備精度應至少能檢測到 $0.1 \, \mu m$。

2. 測試環境：

   • 在穩定的氣體輸送條件下進行測試，避免外部環境的波動影響（如溫度、壓力）。

3. 數據分析：

   • 每次測試結果都需單獨符合標準（不能超過 $5 \, \text{pcs/m}^3$）。
   • 每日生成數據報告，包括測試次數、最大值、最小值和趨勢分析。

(2) 合格標準

1. 短期合格：
   • 在測試開始後的 72小時內所有結果均合格，系統可以判定為基本符合要求。
2. 長期穩定：
   • 在 7至30天內連續所有測試結果符合要求，系統可以判定為穩定合格。
   • 部分行業（如半導體）可能要求更長的穩定性期間（如 90天）。

---

3. 監控與記錄的關鍵點

1. 測試頻率與持續時間：

   • 測試頻率：建議每日 2 至 3 次，關鍵應用場景可每小時測試一次。
   • 測試持續時間：建議每次測試持續至少 15至30分鐘，以捕捉氣體流動中的粒子分佈。

2. 數據記錄與分析：

   • 使用連續記錄設備，確保所有數據可以追溯。
   • 每日生成測試報告，包含粒子數最大值、最小值和平均值。
   • 每周進行趨勢分析，檢查是否有接近標準上限的趨勢。

3. 異常處理：

   • 如果測試結果超標，需立即啟動應急預案，停止供氣並排查原因。

---

4. 維護與應急措施

1. 定期維護設備：

   • 過濾器、管道等應每月檢查一次，必要時提前更換。
   • 測試設備需每季度校準一次，保證數據可靠。

2. 制定應急預案：

   • 如果測試結果超標，應立即停止供氣，並啟動以下措施：
     • 檢查過濾器和管道是否有污染源。
     • 清洗或更換受污染的設備。
     • 在恢復運行前進行密集測試（每小時測試一次，持續 24 小時）。

---

5. 建議的操作規範

• 合格條件：

  • 短期：連續 72小時，所有測試均符合標準。
  • 長期：連續 7至30天，所有測試結果均符合標準。

• 測試頻率：

  • 每天測試 2-3次，高要求場景每小時一次。

• 數據記錄與分析：

  • 每日生成報告，每周進行趨勢分析。

• 應急措施：

  • 發現超標立即停止供氣，檢查並排除污染源，確認恢復後再供氣。

如需根據具體行業（如半導體、醫療、燃料電池等）制定詳細測試與合格判定計劃，請提供更多應用背景信息！

#297 HDD - 20吋不鏽鋼管，允許的最大拉力

如果回拖的管道是 20吋不鏽鋼管，則需針對其特性重新計算允許的最大拉力，並設計具體的施工監控措施，以避免因拉力過大導致管道損壞或失效。

---

1. 計算 20" 不鏽鋼管的允許最大拉力

(1) 參數假設

1. 管道材料：
   • 不鏽鋼通常為 304/316不鏽鋼，其抗拉強度 ($\sigma_{\text{tensile}}$) 約為 515 MPa（75 ksi）。
2. 管道尺寸：
   • 外徑 $D_{\text{outer}} = 20 \, \text{inch} = 508 \, \text{mm}$。
   • 假設壁厚 $t = 10 \, \text{mm}$（實際壁厚可根據設計確定）。
   • 內徑 $D_{\text{inner}} = D_{\text{outer}} - 2t = 508 - 2 \cdot 10 = 488 \, \text{mm}$。
3. 安全係數：
   • 取安全係數 $SF = 2.0$（適用於 HDD 工程）。

(2) 管道截面積計算

$$A = \frac{\pi}{4} \cdot \left(D_{\text{outer}}^2 - D_{\text{inner}}^2\right)$$ $$A = \frac{\pi}{4} \cdot \left(508^2 - 488^2\right) = \frac{\pi}{4} \cdot \left(258064 - 238144\right) = \frac{\pi}{4} \cdot 19920$$ $$A \approx 15,652 \, \text{mm}^2 = 15.652 \, \text{cm}^2$$

(3) 最大抗拉力

$$F_{\text{max}} = \sigma_{\text{tensile}} \cdot A$$ $$F_{\text{max}} = 515 \cdot 15.652 = 8,062 \, \text{kN}$$

(4) 允許最大拉力

$$F_{\text{allow}} = \frac{F_{\text{max}}}{SF}$$ $$F_{\text{allow}} = \frac{8,062}{2.0} = 4,031 \, \text{kN}$$

轉換為公噸（ton-force）：

$$F_{\text{allow}} = \frac{4,031}{9.81} \approx 411 \, \text{ton-force}$$

---

2. 回拖過程中確保不超過允許拉力

(1) 設置拉力監控設備

1. 拉力傳感器：
   • 安裝於鑽機與管道之間，實時測量拉力，並記錄數據。
   • 設定 $411 \, \text{ton-force}$ 為警報閾值。
2. 鑽機自帶監控：
   • 若使用現代化的 HDD 鑽機（如 Vermeer 或 Ditch Witch 型號），通常自帶張力監控系統，可配置自動停止功能。

---

(2) 優化施工工藝

1. 泥漿管理：

   • 配置適當的泥漿系統，降低孔壁與管道間的摩擦。
   • 泥漿配方可包含膨潤土和潤滑劑，粘度應根據地層條件調整。

2. 控制回拖速度：

   • 保持均勻速度（建議 1-1.5 米/分鐘），避免拉力突然增大。

3. 管道支撐與引導：

   • 確保地面管道的引導系統平滑，減少不必要的彎曲應力。

4. 分段回拖（若必要）：

   • 若管道長度超過 500 米，考慮分段回拖或使用中繼站減少拉力。

---

(3) 緊急應對措施

• 拉力超標時立即停止：
  • 停止回拖作業並檢查原因（如泥漿流動不暢或孔壁摩擦過大）。
• 清孔操作：
  • 使用泥漿系統進行孔道清理，減少管道與孔壁的阻力。

---

3. 特別注意事項

1. 彎曲半徑：

   • 確保回拖路徑的彎曲半徑符合不鏽鋼管的設計要求：
     • 最小彎曲半徑 = 管道外徑的 100 倍： $$R_{\text{min}} = 100 \cdot D_{\text{outer}} = 100 \cdot 508 = 50,800 \, \text{mm} = 50.8 \, \text{m}$$

2. 熱脹冷縮：

   • 若施工環境溫差大，需考慮不鏽鋼的熱脹冷縮效應，避免產生附加應力。

3. 抗腐蝕保護：

   • 在具有腐蝕性環境（如鹽水層）中，考慮為不鏽鋼管提供附加的外部防護層。

---

4. 總結

對於 20" 不鏽鋼管 的回拖過程：

1. 允許最大拉力（安全係數 2.0）：約 411 ton-force。
2. 確保措施：
   • 使用拉力傳感器實時監控拉力。
   • 維護穩定泥漿流動以降低阻力。
   • 控制回拖速度並進行合理的管道支撐。
3. 避免損壞的關鍵：
   • 严格遵守允許拉力，並及時調整施工參數。

 

Part - 2

如果 Vermeer D130x150S 水平定向鑽機 沒有內建專門的拉力測量設備，可以通過鑽機上的一些壓力表數據進行間接計算來參考實時拉力。以下是具體方法：

---

1. 使用液壓系統壓力計數據計算拉力

大多數水平定向鑽機（包括 Vermeer 型號）的回拖系統由液壓動力驅動，因此可以根據液壓系統壓力表的讀數估算拉力。

(1) 壓力與拉力的關係公式

$$F_{\text{pull}} = P \cdot A_{\text{cylinder}} \cdot \eta$$

• $F_{\text{pull}}$：液壓回拖拉力（單位：N 或 lbf）。
• $P$：液壓系統壓力（單位：Pa 或 psi）。
• $A_{\text{cylinder}}$：液壓缸的有效活塞面積（單位：m² 或 in²）。
• $\eta$：系統效率（通常在 0.85~0.95 之間，考慮能量損耗）。

(2) 液壓缸參數（假設數據）

• 液壓壓力 $P$：根據 Vermeer D130x150S 的操作參數，液壓壓力通常在 2,500 psi 至 4,000 psi 之間。
• 液壓缸直徑 $D_{\text{cylinder}}$：假設液壓缸直徑為 4 in（實際尺寸需從技術手冊獲取）。
  • 活塞面積 $A_{\text{cylinder}}$ 計算： $$A_{\text{cylinder}} = \frac{\pi}{4} \cdot D_{\text{cylinder}}^2 = \frac{\pi}{4} \cdot (4)^2 = 12.57 \, \text{in}^2$$
• 系統效率 $\eta = 0.9$（假設）。

(3) 計算回拖拉力

假設液壓壓力 $P = 3,000 \, \text{psi}$：

$$F_{\text{pull}} = P \cdot A_{\text{cylinder}} \cdot \eta$$ $$F_{\text{pull}} = 3,000 \cdot 12.57 \cdot 0.9 = 33,999 \, \text{lbf}$$

如果液壓壓力增至 $P = 4,000 \, \text{psi}$：

$$F_{\text{pull}} = 4,000 \cdot 12.57 \cdot 0.9 = 45,332 \, \text{lbf}$$

換算為噸力（ton-force）：

$$F_{\text{pull (ton-force)}} = \frac{F_{\text{pull (lbf)}}}{2,000}$$

• $33,999 \, \text{lbf} \approx 17.0 \, \text{ton-force}$
• $45,332 \, \text{lbf} \approx 22.7 \, \text{ton-force}$

---

2. 監控壓力表的數據，設置安全閾值

1. 確定最大允許壓力

   • 根據管道的允許最大拉力（例如 411 ton-force，即 822,000 lbf），反推出液壓壓力的上限值： $$P_{\text{max}} = \frac{F_{\text{allow}}}{A_{\text{cylinder}} \cdot \eta}$$ 如果 $F_{\text{allow}} = 822,000 \, \text{lbf}$， $$P_{\text{max}} = \frac{822,000}{12.57 \cdot 0.9} \approx 72,762 \, \text{psi}$$ 實際上，這壓力值超出了鑽機液壓系統的能力（通常為 4,000 psi），因此液壓系統的壓力能力本身就具備某種限制。

2. 實時監控壓力表

   • 設置液壓壓力的警報閾值（例如 $P_{\text{safe}} = 3,000 \, \text{psi}$），一旦超過，應立即調整施工操作。

---

3. 如何確保實時控制與調整

1. 記錄壓力-拉力對照表：

   • 在施工前計算並記錄液壓壓力與拉力的對應關係，供現場人員參考。

2. 操作規程：

   • 訓練操作人員根據壓力表數據調整回拖速度。
   • 確保施工人員了解允許的最大壓力與操作極限。

3. 升級設備：

   • 如果需要更高精度的監控，考慮安裝專用的拉力傳感器（Load Cell）來補充壓力計的間接監測。

---

4. 結論與建議

• 壓力表監測是一種實用的間接方法，通過液壓壓力與活塞面積的關係，估算回拖拉力。
• 定期檢查與校準壓力表，確保讀數準確。
• 如果施工對拉力控制要求高，建議增加專用拉力傳感器，以進一步提高施工安全性。