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Halbleiterfab reduziert ungeplante Wartung um mehr als 95 %, spart jährlich 85.700 $ mit Prozessvakuum (PVAC)-Behandlungsprogramm
Hintergrund
Eine US-amerikanische Halbleiterfab sah sich mit langfristigen Herausforderungen beim Betrieb und der Wartung ihres Flüssigkeitsring-Prozessvakuumsystems (PVAC) konfrontiert, vor allem in Form mikrobieller Verschmutzung. Insbesondere enthielt der Biofilm der Fab hohe Anteile an Eisen, einem Korrosionsnebenprodukt.
Diese Verschmutzung beeinträchtigte die Wärmeübertragungseffizienz und die Systemleistung und erforderte häufige, ungeplante Wartungsarbeiten zur Reinigung der Wärmetauscher. Die Wartungshäufigkeit reichte von halbjährlich bis vierteljährlich oder in einigen Fällen monatlich. Der Kunde machte sein Team von Nalco Water auf das Problem aufmerksam.
Ursachenanalyse
Das Team von Nalco Water arbeitete vor Ort mit dem Kunden zusammen und fand erhebliche Mengen schleimbildender Bakterien in den Wärmetauschern, die durch das Mineralöl in den Einheiten verursacht wurden, welches zum Herstellungszeitpunkt als Korrosionsschutz während des Transports hinzugefügt wurde.
Aufgrund der Produktionsanforderungen der Fab wurden die neuen PVAC-Einheiten schnell in Betrieb genommen, ohne dass Zeit für die Ölentfernung oder die Reinigung der internen Oberflächen blieb. Sobald eine ölverschmutzte Einheit in Betrieb war, wurde das Öl durch den Kompressionsschritt jeder Betriebsstufe durch die gesamte Einheit bewegt. Auf diese Weise wurde das Öl in die Oberflächen des Gussgehäuses eingebettet. Das Öl setzte sich in der gesamten Anlage ab und führte zu Bakterienwachstum, da eine Wasser-Öl-Grenzfläche ein hervorragender Ansatzpunkt für Bakterienwachstum ist.
Ein weiterer Einflussfaktor war die fehlende Rotation zwischen den PVAC-Einheiten. Werke haben oft mehr als eine PVAC-Einheit und benötigen eventuell nur eine Einheit, die zu einem bestimmten Zeitpunkt läuft. Diese Stillstandszeit kann die Bakterienbildung im Wärmetauscher aufgrund der fehlenden Strömung beschleunigen; das Wachstum von Mikroorganismen wird durch eine stehende Wasserumgebung begünstigt.
Abschließend bestätigte das Team ein umfassendes Verständnis der Metallurgie der Systeme. Obwohl der Biofilm hohe Eisenanteile enthielt, muss jedes chemische Korrosionsschutzprogramm sicherstellen, dass alle benetzten Metalle geschützt sind. Der Eisengehalt im System betrug zeitweise 30 ppm, und das Wasser im System färbte sich infolgedessen von Zeit zu Zeit rot.
Lösung
Nalco Water setzt in seinem Lösungsentwicklungsprozess häufig einen integrierten mechanischen/operativen/chemischen Ansatz ein. Dies sind die konkreten Schritte, die unternommen wurden, um diese Probleme zu lösen und künftige Vorkommnisse zu verhindern.
Mechanisch/Operativ
- Reinigung neuer PVAC-Einheiten vor der Inbetriebnahme, um alle Spuren von Mineralöl zu entfernen
- Kundenmitarbeiter erhielten eine vierstündige Schulung zur ordnungsgemäßen Wartung der PVAC-Einheiten
- Die maximale Betriebszeit einer PVAC-Einheit wurde auf eine Woche festgelegt, um einen ordnungsgemäßen Anlagenwechsel zu unterstützen
- Die operative Leistung aller PVAC-Einheiten wurde über Service Intelligence, powered by ECOLAB3D™, überwacht. Anhand der Systemdaten konnte das Fab-Personal erkennen, wann die Leistung der Einheiten außerhalb der Spezifikation lag und zusätzliche Korrekturmaßnahmen erforderlich waren.
Chemisch: mikrobielle Kontrolle
Die Beseitigung der mikrobiellen Verschmutzung hatte für das Team oberste Priorität. Selecticide™-Test von Nalco Water ermöglichte es dem Team, ein Biozid mit der höchsten potenziellen Wirksamkeit und dem geringsten betrieblichen Risiko auszuwählen. Der Test vergleicht die Leistung verschiedener Biozide mit Proben von Systemwasser in einer bestimmten Anwendung und bewertet die Reduzierung der Mikroorganismenzahl in jeder Probe. Im Ergebnis hilft der Test, das Rätselraten zu beenden, indem er das geeignete Biozid und den optimalen Dosierungsbereich für ein bestimmtes System angibt.
Chemisch: Korrosionsschutz
Um die Eisenkorrosion zu minimieren, wurde dem Programm ein chemischer Korrosionsschutz hinzugefügt.
Ergebnisse
Die Wärmetauscher wurden nach jeder Änderung des Programms untersucht. Über einen Zeitraum von zwei Jahren wurden achtmal Proben von den Wärmetauschern genommen, wobei sich jedes Mal weniger Biofilm zeigte.
Vor der Lösung von Nalco Water reichte die Reinigungshäufigkeit von monatlich über vierteljährlich bis halbjährlich. Bis heute hat die Fab eine Bilanz von 21 Jahren ohne ungeplante Abschaltungen zur Reinigung der Wärmetauscher vorzuweisen. Diese Verringerung der Reinigungshäufigkeit führte zu jährlichen Arbeitseinsparungen von 42.850 $ und zusätzlichen jährlichen Einsparungen bei der chemischen Reinigung in Höhe von 42.850 $.
Darüber hinaus wurde der Eisengehalt im Systemwasser um 97 % gesenkt, von einem früheren Höchstwert von bis zu 30 ppm (was auf aktive Korrosion hinweist) auf 0,02 bis 0,8 ppm. Der verbesserte Korrosionsschutz unterstützt den Kunden dabei, die Betriebszeit zu maximieren und die vom Hersteller für jede PVAC-Einheit prognostizierte Lebensdauer zu erreichen.
In diesem Bericht werden die jährlichen Kosteneinsparungen aufgeführt, aber es ist auch wichtig, den Mehrwert zu erwähnen, der durch den Erhalt dieser Gewinne erzielt wurde: Durch kontinuierlichen Support und keine ungeplanten Reinigungen in 21 Jahren haben sich die Kosteneinsparungen des Kunden auf insgesamt 1,8 Millionen $ summiert.
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Jährliche Ersparnisse
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Rentabilität
42.850 $ pro Jahr*Reduzierung der Arbeitskosten für die Reinigung
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Kosten
42.850 $ pro Jahr*Reduzierung der Kosten für chemische Reinigung
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Anlage
97%*Reduzierung des Eisengehalts im Systemwasser
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Gelieferter Gesamtwert:
85.700 $ jährlich
*Vom Kunden bereitgestellte Daten