高效过滤器PAO检漏探讨

高效过滤器PAO检漏探讨

摘要：本文主要介绍高效过滤器PAO（气溶胶）检漏的原理、使用仪器、操作方法及评定标准。通过在实际应用中发现的问题对高效过滤器PAO检漏提出解决办法。

关键词：高效过滤器PAO检漏气溶胶光度计气溶胶发生器

Abstract：This paper introduce to principle of PAO leakage of HEPA, including instrument operation and criteria. We put forward measure by finding problem in practice.

Keywords: HEPA PAO leakage Aerosol PhotometerAerosol generator

前言

目前高效过滤器在洁净空调系统中广泛使用，医药行业作为一种特殊的行业对生产的环境有严格的要求，要求生产过程的无菌化，其中重要的一点是对高效过滤器的泄露率有严格的要求。对高效过滤器的检漏国际上通常的做法是采用PAO（Poly-Alpha-Olefin 聚-α烯烃）检漏法。

PAO检漏原理与仪器

高效过滤器的PAO检漏通常是采用PAO发生器在高效过滤器上游发烟，使用气溶胶光度计（photometer）检测过滤器上、下游气溶胶浓度通过对比来判定过滤器是否有泄漏。其系统有两部分组成：气溶胶光度计和气溶胶发生器。某生物制品项目采用的气溶胶光度计为TDA-2H，冷发气溶胶发生器为TDA-4B，热发气溶胶发生器TDA-5B，均由美国ATI公司生产。

气溶胶光度计的工作原理是：当粒子被吸入到光学系统中，聚焦到交点上，形成光散射现象，通过光电传感器信号转换为电信号，此时将电信号放大，通过对比强度进行判定。[1]

气溶胶光度计又由三部分组成，分别为：采样系统、光学系统、放大器。如图一所示。采样系统由一个真空泵以28.3L/m的流量对高效过滤器上游气溶胶浓度进行采样。光学系统通过气溶胶的物理散射特性对采样介质进行测定。放大器通过将微弱的光电信号以线性的形式输出给微处理器，以便分析判定高效过滤器的泄露率。

图一PAO检漏设备图

气溶胶发生器有两种发烟形式，分别为：冷源气溶胶发生器和热源气溶胶发生器。

冷源气溶胶发生器以压缩空气或者氮气作为动力源，气体压力推动PAO油通过喷嘴产生雾化现象，形成烟雾作为上游采样介质。由于冷发设备的发烟量较小，通常采用冷源气溶胶发生器对FFU检漏。

热源气溶胶发生器是利用蒸发冷凝的原理，以惰性气体为动力源，例如：氮气或者氩气，通过用加热器加热PAO油到400℃至420℃，以烟雾的形式喷发至空调系统中，并在特定条件下冷凝成微小液滴，（粒径大部分在0.3um左右）作为上游采样介质。热源气溶胶发生器常采用在大规模的高效过滤器检漏中使用。

PAO检漏方法及评定标准

PAO捡漏的测试过程，根据冷、热源气溶胶发生器分为两种方式。

冷源PAO检漏以冷源气溶胶发生器作为发烟源，压缩空气或者氮气作为动力源，通过气管接到气溶胶发生器气源接入口（用压缩空气作为动力源），打开压缩空气开关，缓慢打开气溶胶发生器的压力调节阀至设定压力0.15MPa （20Psi），打开喷嘴开关一个或两个，根据上游浓度而定，要求上游采样浓度为10至20ug/L。气溶胶发烟口用气管引到FFU风机的入口，使气溶胶吸入FFU风机进风口。将气溶胶光度计的UPSTREAM上游浓度测试口，另一端置于被检测高效过滤器的进风侧（上游侧），下游通过气溶胶光度计测量高效过滤器的泄漏率。如图二所示。

图二冷源PAO检漏示意图

热源PAO检漏与冷源PAO检漏方法大致相同。所不同的是，以惰性气体作为动力源，例如氮气。开启气溶胶发生器温度开关电加热至400℃至420℃。压力控制在0.35MPa，打开喷雾开关，缓慢打开气溶胶发生器的调节阀，通过下游采样探头缓慢对高效过滤器本体及密封处扫描，直接通过气溶胶光度计直接读出

泄漏率。如图三所示。

图三热源PAO检漏示意图

过滤器泄露测试与过滤器效率测试存在很大的不同。一般效率测试常常用来决定过滤器的过滤级别。一个合格的高效过滤器至少能够对大于0.3um的粒子有99.97%的过滤效率。[2]根据高效过滤器的过滤效率分为H13或者H14等级别。PAO检漏实际测得的是高效过滤器的泄漏率，高效过滤器的过滤效率与其泄露率计算公式为：K=1—a。式中：K—高效过滤器泄漏率(%)；a—高效过滤器过滤效率(%)。[3]泄露率的检测应在接近设计风速的条件下进行。将受检高效过滤器下风侧测得的泄露浓度换算成泄露率，高效过滤器不得大于出厂合格穿透率的2倍。[4]欧盟GMP（不仅仅是欧盟，FDA等也有相关规定）认证要求高效过滤器的泄漏率在0.01%以下为合格。某生物制品项目要求欧盟认证，在实际检测中以泄漏率小于0.01%作为标准。

PAO检漏中存在的问题及解决方法

高效过滤器检漏的目的是为了测出允许的泄露率，以发现高效过滤器本身及其安装的缺陷，以便采取补救措施。在洁净通风系统中，高效过滤器是实现空气净化的关键设备。高效过滤器在安装完成后能否达到设计要求，很大程度上取决于高效过滤器的安装的质量。安装存在问题会出现污染粒子超标及细菌数超标现象。因此必须对高效过滤器的安装质量进行检漏以判定安装是否合格。

以某生物制品项目为例，高效过滤器采用上边框胶条密封为密封垫片型高效过滤器，下边框以固定卡固定高效过滤器的四边，此种高效过滤器多采用在电子厂房，FFU滤芯采用压条密封方式。通过对洁净空调系统高效过滤器的检漏发现，高效过滤器上边框密封处，存在严重泄露现象。高效过滤器本体四周密封处及滤芯表面也有泄露产生。FFU的泄露主要是由于滤芯表面的破损造成。

通过分析发现，高效过滤器上边框的泄露主要是由于下边框四边用塑料固定卡，固定时用力不均造成高效过滤器安装不平，或者用力过大时，造成固定卡的四根丝杆变形，引起泄露。如图四所示。本体的泄露主要原因有：一、运输时路途远，颠簸震动造成高效过滤器本体局部变形或破损。二、工人安装时，不小心对高效过滤器本体的损伤。三、产品质量有关。三种主要泄露原因，通过数据直观说明。如图五所示。