T/CPIA 0106-2025 晶体硅光伏电池用卧式炉管安全设计规范

　　团 体 标 准

　　T/CP IA 0105—2025

　　晶体硅光伏电池用卧式炉管安全设计规范

　　Safety design specification for horizontal furnace for crystalline

　　s ilicon photovoltaic cells

　　2025—03—15 发布 2025—03—30 实施

　　中 国光伏行业协会 发 布

　　目 次

　　前 言

　　本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。

　　本文件由中国光伏行业协会标准化技术委员会提出。

　　本文件由中国光伏行业协会标准化技术委员会归口。

　　本文件起草单位：北京北方华创微电子装备有限公司、湖南红太阳光电科技有限公司、英利能源发展有限公司、深圳市捷佳伟创新能源装备股份有限公司、浙江润海新能源有限公司、江苏微导纳米科技股份有限公司。

　　本文件主要起草人：孙朋涛、刘树成、耿丹、闫海莲、郎芳、罗伟斌、连维飞、苏云姗。

　　晶体硅光伏电池用卧式炉管安全设计规范

　　1 范围

　　本文件描述了晶体硅光伏电池用卧式炉管可能产生的威胁人身安全、设备安全和产品安全的风险因素，规定了应采取的防护措施和设计要求。

　　本文件适用于晶体硅光伏电池用扩散炉、氧化炉、退火炉、PECVD、LPCVD、PEALD等卧式炉管设备。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB 12142—2007 便携式金属梯安全要求

　　IEC 60204-1 :2016 机械安全 机械的电气设备 第 1 部分 :一般要求(Safety of machinery— Electrical equipment of machines—Part 1 : general requirements)

　　ISO 13849-1 :2023 机械安全控制系统的安全相关部件第 1 部分：设计的一般原则(Safety of

　　machinery—Safety—Related parts of control systems— Part 1 : General principles for design)

　　ISO 13857:2019 机械安全 防止上肢和下肢到达危险区域的安全距离(Safety of machinery— Safety distances to prevent hazard zones being reached by upper and lower limbs)

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　类别 category

　　控制系统安全相关部件在防止故障能力以及故障条件下后续行为方面的分类，它通过部件的结构布置、故障检测和/或部件可靠性来达到。

　　3.2

　　危险 hazard

　　潜在的伤害源。

　　3.3

　　风险 risk

　　伤害发生概率和伤害发生的严重程度的组合。

　　3.4

　　联锁 interlock

　　安排数个(种)器件一起工作，为了防止危险情况发生、防止设备或材料损坏、防止误操作和保证正确运行的一种制约关系。

　　3.5

　　使能功能 enabling functions

　　防止误操作的一种特殊功能。

　　3.6

　　安全技术措施 safety technical measures

　　所有为了避免危险而采取结构上和/或说明的措施。分为直接、间接和提示性安全技术措施。

　　3.7

　　带电部分 live part

　　正常使用时被通电的导体或导电部分，包括中性导体。

　　3.8

　　直接接触保护 protection against direct contact

　　所有保护人和动物不受与电气设备带电部分接触危险的措施。

　　3.9

　　间接接触保护 protection against indirect contact

　　所有保护人和动物不受由于外露导电部分上危险的接触电压所造成危险的措施。

　　4 缩略语

　　CDA：压缩空气(Compressed Dry Air)

　　EMO：紧急停止(Emergency Machine Off)

　　HPM：危险性生产用物资(Hazard Productive Material)

　　LOTO ：挂牌上锁(Lock Out Tag Out)

　　MFC：质量流量控制器(Mass Flow Controller)

　　SSR：固态继电器(Solid State Relay)

　　SCR：可控硅(Silicon Controlled Rectifier)

　　UPS：不间断电源(Uninterruptible Power Supply)

　　5 结构

　　5.1 概述

　　卧式炉管设备按结构划分通常由净化台系统、炉体机箱系统、气源柜系统、供电控制模块和泵组组成，如图1所示。

　　标引序号说明：

　　1净化台系统;

　　2——炉体机箱系统;

　　3——气源柜系统;

　　4——泵组。

　　图 1 卧式炉管设备结构图

　　5.2 净化台系统

　　5.2.1 概述

　　净化台系统是硅片舟装卸区域，功能是实现舟的载运、中转和快速降温等。按结构划分通常由净化台机箱、上下料系统、推拉舟、滑台、梭板、炉门机构、运动控制系统等组成。

　　5.2.2 净化台机箱

　　固定运动部件和电气控制模块的整个机械骨架结构。

　　5.2.3 上下料系统

　　上下料系统安装在净化台机箱内部，其功能是根据工艺要求将舟送达相应工位，配备送料滑台机构，实现舟在推拉舟、缓存位、送料滑台等装置之间的调度以及对接;同时配备防撞保护、同步保护、机械手占用/空闲检测等保证运行安全，可实现全自动取放舟。

　　5.2.4 推拉舟

　　推拉舟安装在净化台机箱内部，承载舟进出反应腔室，完成工艺前的送料和工艺完成后的接受装置。

　　5.2.5 滑台

　　滑台安装在净化台机箱内部，对承载舟的梭板进行水平进退方向的运输，使其在设备与自动硅片装卸系统间进行传输。

　　5.2.6 梭板

　　梭板位于滑台传送带上，又称滑台舟托盘，承载舟，实现舟在滑台模块上实现水平方向的载运。

　　5.2.7 炉门机构

　　炉门可防止工艺过程中炉体内部的热源扩散至净化台系统，部分设备的炉门还具有使反应腔室形成密闭空间的作用，炉门也可安装在炉体机箱系统，炉门机构的安装位置与整机结构布局相关，功能上实现同样效果。

　　5.2.8 运动控制系统

　　运动控制系统主要包括电气控制模块和电机控制驱动器等，用于控制上下料装置进行装卸料和推拉舟送料和接料等。

　　5.3 炉体机箱系统

　　5.3.1 概述

　　炉体机箱系统提供硅片进行工艺的场所，按结构划分通常由炉体机箱箱体、炉体、反应腔室、冷却水系统、温度控制系统等模块组成。

　　5.3.2 炉体机箱箱体

　　炉体机箱箱体用于固定炉体、反应腔室、冷却水系统、电气控制系统硬件装置等。

　　5.3.3 炉体

　　炉体的主要作用是在工艺过程中加热反应腔室使其达到工艺需求的温度;炉体的结构分为加热丝、接线柱、保温材料和外壳。

　　5.3.4 反应腔室

　　反应腔室为工艺区域，对硅片进行扩散、退火、氧化、镀膜等工艺。

　　5.3.5 冷却水系统

　　为反应腔室法兰提供冷却水，满足O型密封圈使用条件。

　　5.3.6 温度控制系统

　　温度控制系统主要用于对工艺反应腔室的温度控制，通过对各个温区温度的控制，达到工艺所需的温度值。

　　5.4 气源柜系统

　　5.4.1 概述

　　气源柜系统的主要作用是为反应腔室提供工艺气体，处理反应腔室排出的尾气。由气源柜箱体、气路盒、气源头、真空管路、射频系统、泵、尾排、尾排处理装置、气路控制系统等模块组成。

　　5.4.2 气源柜箱体

　　气源柜箱体的主要作用是固定各气体管路和控制模块。

　　5.4.3 气路盒

　　气路盒的主要作用是用于控制腔室工艺过程的工艺气体。

　　5.4.4 气源头

　　气源头包括各气体压力表、减压阀、过滤器等，连接控制厂务与设备之间的气体传输。

　　5.4.5 真空管道

　　真空管路是连接反应腔室尾部和泵之间的管道。

　　5.4.6 射频系统

　　射频系统由射频电源提供能量，通过匹配器完成与腔室的匹配，将射频能力加载到电极上，工艺气体进入反应腔室，电极上的能量通过加载到工艺气体上，使其发生电离，产生等离子，在下射频的作用下到达硅片表面，实现对硅片的加工。

　　5.4.7 泵

　　抽取反应腔室内气体，使反应腔室形成真空负压状态。

　　5.4.8 尾排

　　尾排是连接泵与厂房排废管道之间的管道，将工艺后的尾气输送到厂房尾气处理系统。

　　5.4.9 尾气处理装置

　　用于处理尾气和废气的装置。

　　5.4.10 气路控制系统

　　气路控制系统主要用于在工艺过程中对工艺所要求的气动阀门、流量计等器件进行控制，以满足工艺要求。

　　5.5 电气模块

　　5.5.1 电源柜

　　电源柜为炉体加热器和各电气控制底板提供电源。

　　5.5.2 变压器

　　变压器提供炉体各个温区所需的电压，根据炉体供电方式，进行变压器有无的配置。

　　5.5.3 功率控制器

　　功率控制器的主要功能是根据温控表输出的信号调节各温区的功率，一般为固态继电器或可控硅等。

　　5.5.4 电气控制板

　　各电气控制底板对设备进行信号的采集和控制、报警;工作台系统中的电气控制底板实现运动机构的控制，包括上下料、滑台及推拉舟;炉体机箱中的电气控制系统用于实现工艺过程中反应腔室的工艺温度值;气源柜中的电气控制系统用于控制工艺过程中气动阀及流量计等控制。

　　6 主要危险

　　6.1 机械危险

　　6.1.1 机箱重心失稳危险

　　卧式炉管设备的净化台机箱(或系统)、炉体机箱(或系统)和气源柜机箱(或系统)机箱在运输、移动、安装维护等过程中， 由于其重心位置太高或重心偏心会引起重心失稳，发生倾倒。

　　6.1.2 由尖锐边角引起的划伤危险

　　由下列原因引起：

　　a) 传感器定位片存在尖锐边角，尺寸较小，人员不易察觉，触碰尖锐边角会导致划伤危险;

　　b) 箱体上的护板、连接板等钣金件折边、切口处等存在尖锐边角，触碰尖锐边角会导致划伤危险。

　　6.1.3 由风扇扇叶引起的切割危险

　　卧式炉管设备炉体上装有用于散热和降温的风扇，安装调试和维护时，触碰旋转的风扇扇叶将导致被切割的危险。

　　6.1.4 由上下料引起的危险

　　6.1.4.1 由上下料电机转动引起的缠绕、碰撞、挤压和夹手危险

　　上下料电机包括竖直轴电机和水平轴电机，电机通过联轴器、传动轴、皮带等传动装置驱动两个机械手进行运动，存在缠绕、碰撞、挤压和夹手危险， 由下列原因引起：

　　a) 由电机和传动轴旋转引起的缠绕危险;

　　b) 由机械手升降和伸缩引起的碰撞和挤压危险;

　　c) 由带轮和同步带运动引起的夹手和缠绕危险。

　　6.1.4.2 由上下料机械手坠落引起的砸伤危险

　　由下列原因引起：

　　a) 由同步带断裂引起的机械手坠落;

　　b) 由联轴器松动引起的机械手坠落;

　　c) 由抱闸失效引起的机械手坠落。

　　6.1.4.3 由上下料引起的剪切危险

　　定位块和定位传感器间隙小，相对运动速度较快，存在剪切危险。

　　6.1.5 由推拉舟引起的危险

　　6.1.5.1 由推拉舟电机转动引起的碰撞、挤压、缠绕和夹手危险

　　推拉舟电机包括竖直轴电机和水平轴电机，电机通过皮带、升降机等传动装置驱动推拉舟及舟头进行运动，存在碰撞、挤压、缠绕和夹手危险， 由下列原因引起：

　　a) 舟头升降、前进后退等运动引起的碰撞和挤压危险;

　　b) 由带轮和同步带运动引起的夹手和缠绕危险。

　　6.1.5.2 由推拉舟碳化硅桨(或碳化硅棒)断裂引起的砸伤危险

　　推拉舟碳化硅桨(或碳化硅棒)在使用、调试、维护设备时可能发生断裂， 由下列原因引起：

　　a) 碳化硅桨(或碳化硅棒)弹性模量低，运动过程中发生撞击可能会发生断裂;

　　b) 碳化硅桨(或碳化硅棒) 自身质量问题，使用一段时间后可能会发生断裂。

　　6.1.6 由滑台引起的碰撞、挤压和缠绕危险

　　滑台功能是通过电机驱动皮带将梭板移动至目标位置，存在碰撞、挤压和缠绕危险，由下列原因引起：

　　a) 电机驱动梭板水平运动引起的碰撞和挤压危险;

　　b) 由带轮和同步带运动引起的挤压和缠绕危险。

　　6.1.7 由自动炉门引起的危险

　　6.1.7.1 自动炉门的碰撞、挤压、缠绕和夹手危险

　　自动炉门上有水平轴气缸和旋转气缸，通过气缸及其连杆驱动炉门运动，存在碰撞、挤压、缠绕和夹手危险， 由下列原因引起：

　　a) 由水平气缸伸缩带动炉门水平运动引起的碰撞和挤压危险;

　　b) 由旋转气缸伸缩、旋转带动炉门旋转运动引起的碰撞和缠绕危险;

　　c) 由气缸伸缩引起的夹手危险。

　　6.2 电气危险

　　卧式炉管设备涉及到的电气危险包括以下四个方面：

　　a) 直接触电;

　　b) 间接触电;

　　c) 电气零部件短路;

　　d) 绝缘失效。

　　6.3 高低温危险

　　6.3.1 由炉体热部件引起的危险

　　卧式炉管炉体在工艺过程中温度区间在200℃~1050℃, 炉体外壳表面、炉门存在高温热辐射，在安装调试和维护时，靠近、触碰炉体外壳表面、炉门等会引起灼伤或烫伤。

　　6.3.2 接触高温悬臂支撑和舟引起的灼伤或烫伤

　　悬臂支撑和舟在工艺过程中会在反应腔室滞留，存在高温灼伤或烫伤危险， 由下列原因引起：

　　a) 悬臂支撑取送舟时，在反应腔室内滞留2min～8min，表面温度可达300℃ , 在安装调试和维护时，触碰悬臂支撑会引起灼伤或烫伤;

　　b) 悬臂支撑将完成工艺舟从反应腔室取出后，舟和硅片表面温度可达300℃;

　　c) 舟和硅片在存储位支撑架降温过程中，部分石墨舟表面温度仍大于60℃。

　　6.3.3 接触真空管道引起的灼伤或烫伤

　　真空管道在工艺过程中靠近炉尾法兰处的管道表面温度最高加热至90℃ , 在安装调试和维护时，触碰外部炉壳或炉门会引起灼伤或烫伤。

　　6.3.4 接触管路加热带引起的灼伤或烫伤

　　卧式炉管设备部分工艺气体管路如三甲基铝(TMA)进气管路、正硅酸乙酯(TEOS)进气管路、氯化硼(BCl3)进气管路等都是用加热带包裹，在使用、调试、维护过程中，接触缠绕加热带的气体管路会引起灼伤或烫伤。

　　6.3.5 接触点火器引起的灼伤或烫伤

　　接触点火器在工艺过程中一般被加热到800℃~900℃ , 在安装调试和维护时，接触点火器会引起灼伤或烫伤。

　　6.4 噪声危险

　　卧式炉管设备噪声危险主要来源于使用干泵或隔膜泵，在使用、调试和维护过程中，靠近噪音源会干扰语言交流、影响听觉或导致听力损害。

　　6.5 非电离辐射危险

　　卧式炉管设备辐射危险主要来源于射频电源，存在非电离辐射和电磁干扰的危险，由下列原因引起：

　　a) 反应腔室炉门打开，射频系统输出时，存在非电离辐射危险;

　　b) 射频电源匹配器出线端有非金属密封，存在非电离辐射危险;

　　c) 射频泄露对电气元器件产生电磁干扰。

　　6.6 有毒有害物质危险

　　6.6.1 特气泄漏引起的中毒或火灾危险

　　当管路连接处发生HPM泄漏或通入HPM的温度或压力条件不满足时，会带来人员中毒、火灾或爆炸的危险，卧式炉管设备在工艺过程中使用的HPM的相关参数及防护等级见表1。

　　表 1 卧式炉管设备使用 HPM 相关安全参数及防护等级

　　6.6.2 工艺副产物引起的中毒或火灾危险

　　卧式炉管设备在工艺副产物包括：N2 、O2 、H2O、SiN、SiON、SiH4 、NH3 、N2O、CH4 、PH3 、B2H6 、SiO2、 Si、Ar、N2 ，H2 、NO、HCl、偏磷酸、氧化硼、氯化物、粉尘和烟雾等，这些副产物未经处理就排放会引起中毒或火灾风险。

　　6.6.3 液体泄漏的危险

　　卧式炉管设备管路接头连接处的位置可能存在液体泄漏的风险，发生液体泄露时会导致人员滑倒或触电危险。

　　6.7 人体工学危险

　　6.7.1 高空作业引起的危险

　　卧式炉管设备总高度随着管数增加而增高，在安装、调试和维护顶部或高处零部件时，会导致费力、精神紧张、精力不集中，引起人员滑倒、绊倒或跌落等危险。

　　6.7.2 维修通道或维修空间受限引起的危险

　　上下料、推拉舟、自动炉门、反应腔室、真空管路等部件维护作业时需进入到设备内部，如果净化台和气源柜的维修通道或维修空间受限，则会造成维修人员操作不便。

　　6.7.3 搬运重物引起的危险

　　悬臂支撑、炉门、冷却法兰、石英管等物料重量大于10kg，在安装调试和维护时，会无法完成作业或给维护人员造成伤害。

　　6.8 控制电路失效危险

　　为保证设备的安全，设备的控制系统会设计超温保护处理、特气泄漏处理以及机械碰撞防护等联锁保证设备的安全，如果控制系统失效，则联锁防护失效，设备会存在高温、有毒有害物质泄漏、机械等危险。

　　7 安全要求与措施

　　7.1 机械危险的安全要求与措施

　　7.1.1 机箱重心失稳的安全要求与措施

　　7.1.1.1 通过调整机箱布局防止重心位置太高或重心偏心

　　重心位置过高、重心偏心的风险，宜采取以下防护措施：

　　a) 如图 2 所示，定义 α为倾覆角，即当箱体从正常位置向任何方向倾斜α角度时，不应使其失衡(针对尚未锚定好的设备)，在静止状态时，最小倾覆角应符合： α ≥10 °。

　　b) 叉车运输等移动过程有倾覆的危险，净化台机箱、炉体机箱和气源柜机箱的最小倾覆角: α ≥ 22 °。

　　图 2 倾覆角示意图

　　7.1.1.2 通过在机箱两侧增加防倾倒工装调整重心位置

　　机箱重心失稳危险，应采取以下防护措施：

　　a) 如果设备整体布局无法调整，需在设备两侧增加防倾倒工装，见图 3，在移动或运输机箱过程中，防倾倒工装不可拆卸，设备安装定位完成，三个机箱用穿钉固定牢固后，将防倾倒工装拆

　　卸，其地脚螺栓选用时应考虑倾翻和横向拉力两项因素，计算方法见公式(1)、公式(2)和公式(3)。

　　图 3 防倾倒工装示意图

　　ΣW = (FH * Z) 一 (R * X * ") 一 (WE * L) = 0 ···························(1)

　　式中：

　　——弯矩，单位为牛 ·米(N ·m);

　　FH ——横向地震力，取0.94G;

　　Z ——重心高度，单位为米(m);

　　R ——非倾翻点，向上张力，单位为牛(N);

　　X ——相邻固定螺栓间距，单位为米米(m);

　　n ——单侧螺栓数量;

　　WE ——抗震垂直力，取0.67G;

　　L ——重心垂直位置距最近螺栓距离，单位为米(m)。

　　R

　　式中：

　　R ——向拉力，单位为牛(N);

　　FH ——横向地震力，取0.94G;

　　Z ——重心高度，单位为米(m); WE ——抗震垂直力，取0.67G;

　　L ——重心垂直位置距最近螺栓距离，单位为米(m);

　　X ——相邻固定螺栓间距，单位为米(m); n ——单侧螺栓数量。

　　r ························································ (3)

　　式中：

　　r ——横向拉力 ，单位为牛(N);

　　FH ——横向地震力，取0.94G;

　　N ——螺栓总数。

　　b) 在装配指导书和包装运输指导书中具体描述防倾倒工装的使用方法和注意事项;

　　c) 在箱体门板(或骨架)、内塑料膜包装和外木箱包装上应粘贴重心标识，提醒机箱运输人员重心位置。

　　7.1.2 由尖锐边角引起的划伤危险

　　人员可接触的外露表面不能有锋利的边缘和毛边，折边、切口、凸起等处的尖锐边角应进行倒圆角。

　　7.1.3 由风扇扇叶引起的切割危险

　　风扇的两侧应安装扇叶护罩或其他护板初效等， 将扇叶进行隔离， 其安全距离应符合ISO

　　13857:2019的第4章节的要求。

　　7.1.4 上下料的安全要求与措施

　　7.1.4.1 由上下料电机转动引起的缠绕、碰撞、挤压和夹手危险

　　安全距离应符合ISO 13857:2019中第4章的要求，并采取以下防护措施：

　　a) 降低会导致伤害的接触机率，采用以下防护措施：

　　1) 在电机和传动轴处安装防护罩，将危险源进行隔离;

　　2) 防护罩用螺钉固定，需采用工具才可将防护罩移除。

　　b) 设备工作时，防止人员误入运动区域，采用以下防护措施：

　　1) 净化机箱可容人进入的门设置安全电磁门锁，在不解除锁定情况下无法将门打开;

　　2) 解除电磁门锁的锁定打开门时，通过急停回路进行保护， 门开关接入急停回路， 门打开急停生效，所有驱动器断电，竖直轴抱闸。

　　c) 人员在设备内部安装调试和维护时采用以下防护措施：

　　1) 净化机箱内部设置急停开关，按下急停开关立刻停止所有运动;

　　2) 电磁门钥匙孔可上锁，贴 LOTO 标识，防止外部人员误操作将门关上引发继续运动，避免内部人员受到伤害;

　　3) 电磁锁解锁开门后，应将运行/维护按钮打到维护，结束后再将按钮旋至运行，在 15 秒内退出净化台维护门关闭电磁锁， 电磁锁将自动锁定，报警灯熄灭。

　　d) 应在设备上粘贴机械风险的警告标示。

　　7.1.4.2 由上下料机械手坠落引起的砸伤危险

　　安装调试、维护设备时上下料机械手坠落砸伤作业人员的风险，采取以下防护措施：

　　a) 对同步带进行力学分析，考虑高温环境导致的潜在材料疲劳、老化、腐蚀及磨损效应，在工作静载荷的作用下，同步带的安全系数不应小于7;在工作动载荷的作用下，同步带的安全系数不应小于2。

　　b) 在机械手运动的竖直方向安装安全止动销，使其在发生坠落时被限制住，硬限位的安全系数不应小于3。

　　7.1.4.3 由上下料引起的剪切危险

　　定位块与定位传感器的剪切危险，采取以下防护措施：

　　a) 机械手示教定位过程中，使用手操盒进行调试;

　　b) 在定位块附件粘贴夹手风险的警告标识。

　　7.1.5 推拉舟的安全要求与措施

　　7.1.5.1 由推拉舟电机转动引起的碰撞、挤压、缠绕和夹手危险

　　推拉舟电机通过皮带、升降机等传动装置驱动推拉舟及舟头的运动存在碰撞、挤压、缠绕和夹手危险，采取以下防护措施：

　　a) 降低会导致伤害的接触机率，宜采用下列防护措施：

　　1) 在带轮和皮带处设计防护罩，将危险源进行物理隔离，其安全距离应符合 ISO 13857:2019的第 4 节的要求;

　　2) 防护罩用螺钉固定，采用工具才可将防护罩移除。

　　b) 设备工作时，防止人员误入运动区域的防护措施见 7.1.4.1 b);

　　c) 人员在设备内部安装调试和维护时的防护措施见 7.1.4.1 c);

　　d) 应在设备上粘贴机械风险的警告标识。

　　7.1.5.2 由推拉舟碳化硅桨(或碳化硅棒)断裂引起的砸伤危险

　　推拉舟碳化硅桨(或碳化硅棒)断裂产生的砸伤危险，采取以下防护措施：

　　a) 降低碳化硅桨(或碳化硅棒)发生断裂的方法：

　　1) 对碳化硅桨(或碳化硅棒)进行力学分析，在工作载荷的作用下，安全系数不应小于 5;

　　2) 定期检验。

　　b) 碳化硅桨(或碳化硅棒)断裂时的防护措施：

　　1) 每个推拉舟下方设置防护板，在碳化硅桨(或碳化硅棒)断裂时可将其碎片托住;

　　2) 人员在维护时需佩戴安全帽。

　　7.1.6 滑台的安全要求与措施

　　滑台的碰撞、缠绕危险，采取以下防护措施：

　　a) 降低会导致伤害的接触机率应采取下列防护措施：

　　1) 在带轮和皮带处安装防护罩，将危险源进行物理隔离，其安全距离应符合 ISO 13857:2019的第 4 章节的要求;

　　2) 防护罩用螺钉固定，采用工具才可将防护罩移除。

　　b) 设备工作时，防止人员误入运动区域的防护措施见 7.1.4.1 b);

　　c) 人员在设备内部安装调试和维护时的保护措施见 7.1.4.1 c);

　　d) 应在设备上粘贴机械风险的警告标示。

　　7.1.7 自动炉门的安全要求与措施

　　自动炉门的气缸及其连杆驱动炉门运动产生的碰撞、挤压、缠绕和夹手危险，采取以下防护措施：

　　a) 降低会导致伤害的接触机率，采用下列防护措施：

　　1) 设计防护罩，将炉门进行物理隔离，其安全距离应符合 ISO 13857:2019 第4 章节的要求;

　　2) 防护罩用螺钉固定，采用工具才可将防护罩移除。

　　b) 设备工作时，防止人员误入运动区域的防护措施见 7.1.5.1 b);

　　c) 人员在设备内部安装调试和维护时的防护措施： 电磁阀接入急停按钮。按下急停按钮后电磁阀断电，触发炉门急停后应手动复位。

　　注：释放急停按钮不能单独作为手动复位方式。

　　d) 应在设备上粘贴机械风险的警告标示。

　　7.2 电气危险的安全要求与措施

　　电气危险的安全要求和措施应符合 IEC 60204-1:2016 的规定。

　　7.3 高低温危险的安全要求与措施

　　7.3.1 由炉体热部件引起的危险

　　采取以下防护措施：

　　a) 法兰设计水冷通道，降低法兰和炉门的温度，宜在冷却水管路每管支路上安装冷却水流量检测，水流量低于设定值时，发出报警提示，并切断炉体加热供电;

　　b) 应在炉体机箱门板和炉口处安装固定隔热防护罩，降低人员接触外部炉壳的机率;

　　c) 使用各路独立巡检仪采集各管温度，超温时应立即切断炉体加热;

　　d) 炉体供电选用耐高温线缆，周围线缆与炉体之间应保持安全距离;

　　e) 如果设备走线经过炉口附近，应选用耐高温线缆并与炉体之间保持安全距离，或安装固定隔热防护罩将线缆进行隔热保护;

　　f) 应在炉体机箱门外粘贴高温危险的警告标识;

　　g) 维护时应穿戴高温防护服以及高温手套。

　　7.3.2 接触悬臂支撑和舟引起的灼伤或烫伤

　　为预防因无意接触高温的悬臂支撑，应在净化台防护门上粘贴高温危险的警告标识。

　　7.3.3 接触真空管道引起的灼伤或烫伤

　　为预防因无意接触高温的真空管道，应在管道高温处粘贴高温危险的警告标识。

　　7.3.4 接触管路加热带引起的灼伤或烫伤

　　宜采取以下防护措施：

　　a) 管路加热带宜优选本质安全类型的，即在控温失效的条件下，加热带在引起环境过热风险前加热带可自行烧断、切断或温度稳定;

　　b) 如果加热带不是本质安全，应有过温保护的功能;

　　c) 加热带附近线缆与加热带之间应保持安全距离，即不会过热引起线缆损坏。

　　7.3.5 接触点火器引起的灼伤或烫伤

　　应采取以下防护措施：

　　a) 点火器外侧应安装隔热保护罩;

　　b) 护罩上宜设计冷却水降温。

　　7.4 噪声危险的安全要求与措施

　　卧式炉管设备噪声危险主要来源于干泵或隔膜泵，应采用连续噪音不大于80 dBA，短时噪音不大于

　　120 dBA的干泵或隔膜泵，当超过规定的噪音数值时，应采取噪音隔离措施。

　　7.5 非电离辐射危险的安全要求与措施

　　应将任何人员可能接触的非电离辐射逸散危害减至实务可行之最低程度，宜采取以下防护措施，使辐射值低于表2中辐射限值：

　　a) 金属屏蔽罩安装在非金属的空隙处，屏蔽罩设计有开关，卸掉屏蔽罩后射频停止输出;

　　b) 反应腔室炉门应安装检测炉门位置的传感器，反应腔室炉门打开时，不能加载射频;

　　c) 应粘贴警告标示。

　　表 2 卧式炉管常用不同频率射频辐射限值

　　7.6 有毒有害物质危险的安全要求与措施

　　7.6.1 有毒有害气体的一般防护要求

　　特气通过管路进入反应腔室，所有特气管路应防止特气泄漏的危险。

　　特气管路是非低压的管路常压系统时，对于非焊接的管路连接处应使用带有可靠排风系统的气路盒进行防护，对于低于大气压的管路系统，应保证在通入特气时管路是可靠的负压系统，管路采用的阀门应采用气动阀，断气断电后，控制阀保持关闭状态。

　　不同类别HPM的防护措施应符合以下要求：

　　a) I 类风险宜采取的防护措施：管路和反应腔室负压状态监控，非负压切断特气特液。

　　b) II 类风险宜采取以下防护措施：

　　1) 气路盒排风系统的负压不满足时，切断特气特液;

　　2) 管路和反应腔室负压的监控应采用硬线回路。

　　c) III 类风险宜采取的防护措施：气路盒排风系统的监控、管路和反应腔室负压的监控需采用安全回路，相应的安全联锁应具备单一故障容错的能力。

　　7.6.2 气路盒

　　避免特气泄漏引起的中毒或火灾危险，II类及III类风险防护中气路盒的应设计以下防护措施：

　　a) 气路盒应采用盒体设计，接入排风系统，满足特气管路可长期处于负压状态;

　　b) 排风压差异常时报警提示并关闭特气，气路盒的监控采用一个压差检测传感器与一个特气检测传感器配合使用， 以实现单一故障容错能力;

　　c) 气路盒门应安装安全门开关，当开门时切断特气;

　　d) 特气管路在气路盒内，从厂务接入端后第一个自动关断阀前安装手动阀门，且手动阀门应具备 LOTO 的功能;

　　e) 所有的特气加装清洗管路，在使用完特气后用普气对管路进行吹扫，防止管路中残留特气;

　　f) 特气管路 MFC 前后应安装常闭气动阀门。

　　7.6.3 点火箱体

　　避免氢气和氧气混合引起的火灾危险，点火箱体有毒有害物质危险应设计以下防护措施：

　　a) 点火箱体盒体设计独立排风，排风压差异常时报警提示并关闭特气;

　　b) 在排风管路上安装气体检测器，检测到特气泄漏时报警提示并关闭危险气体;

　　c) 在进行湿氧工艺时，点火器温度高于 850 ℃才允许通氢气，通氧气后延时 10min 通氢气;在点火器内安装火焰探测器，通入氢气和氧气后，如果超过 10s 未检测到火焰，则通过硬联锁关闭氢气;氢气和氧气宜按照小于 1.85:1 的比例通入，保证氢气能充分反应，检测到比例异常时，抛出报警并关闭氢气， 回路设计应满足 7.8.7;

　　d) 与炉门联锁，炉门不到位报警提示并禁止通入氢气;

　　e) 氢、氧连接口防呆设计，使用不同尺寸管路接口，避免错接。

　　7.6.4 反应腔室及真空管道

　　避免反应腔室及真空管道的特气泄漏引起的中毒或火灾危险，应设计以下防护措施：

　　a) 对于低压的反应腔室且为 II 类风险防护，将反应腔室的压力低于规定量程上限信号接入安全回路，报警时关闭特气并报警提示;

　　b) 对于低压的反应腔室且为 III 类风险防护，反应腔室压力监控需满足单一故障容错。将反应腔室的压力低于规定量程信号和压力开关低压信号接入安全回路，任意一个报警时关闭特气并报警提示。

　　7.6.5 气路盒到反应腔室管路

　　避免气路盒到反应腔室管路特气泄漏引起的中毒或火灾危险，应设计以下防护措施：

　　a) 气路盒到反应腔室管路应承受可预见的内外部应力，并应加以牢固的固定或保护以抵抗外部应力或应变。

　　b) 对于低于大气压的管路系统，通过监测反应腔室压力来保证管路是可靠的负压系统。

　　7.6.6 尾排管路

　　尾排管路有毒有害物质的危险，应设计以下防护措施：

　　a) 排气管路管材及密封圈材料针对相应制程可抗腐蚀;

　　b) 工艺尾气如果会导致人身伤害，应经过尾气处理装置进行处理，且在尾气处理装置异常时，关闭工艺进气阀门;

　　c) 实时监测排气管路的压力，在管路发生泄漏时，关闭工艺进气阀门。

　　7.6.7 液体泄露的危险防护措施

　　7.6.7.1 针对炉门冷却水管有漏水危险，应设计以下防护措施：

　　a) 炉门处设置护板;

　　b) 底部槽安装漏液检测传感器，漏液时报警。

　　7.6.7.2 针对机箱顶部水冷散热器有漏水危险，应设计以下防护措施：

　　a) 在水冷散热器下方设置接液盘;

　　b) 安装漏液检测传感器，漏液时报警。

　　7.6.7.3 针对存储位水冷散热器有漏水的危险，应设计以下防护措施：

　　a) 在水冷散热器下方设置接液盘;

　　b) 安装漏液检测传感器，漏液时报警。

　　7.7 人体工学危险的安全要求与措施

　　7.7.1 高空安装维护时的危险防护措施

　　高空安装维护时的危险，应设计以下防护措施：

　　a) 机箱骨架顶部应设计安全固定环作为安全绳的挂载点，每个挂载点可支持的静态负载不应小于 22.24kN;

　　b) 使用符合 GB 12142—2007 的梯子;

　　c) 作业人员应佩带安全帽，佩带安全绳，保证安全绳固定于安全可靠的位置。

　　7.7.2 维修通道及空间的危险防护措施

　　净化台和气源柜的维修需使用梯子，维修入口门的尺寸宜满足高不小于1800 mm，宽不小于610mm。

　　7.7.3 重物安装维护时的危险防护措施

　　应设计合适的辅助工装对炉门、冷却法兰、石英管等重物进行安装和维护。

　　7.8 安全回路的要求

　　7.8.1 安全回路设计目标

　　安全回路设计的目标是确保在人员接触危险点前自动让设备进入安全状态，同时每个安全联锁在启动时立即发出警报来提醒操作人员。

　　7.8.2 EMO 回路

　　EMO回路的设计应满足在EMO启动时，设备会进入安全状态，且不会对人员或设备产生其他危险，应符合以下要求：

　　a) EMO 回路不应包含会造成 EMO 失效或忽略的组件;

　　b) EMO 回路应满足单一故障容错;

　　c) EMO 电路关闭设备的方法是中断电源而非导通控制组件;

　　d) EMO 开关在重新设定后，不可重新接通会对人员或设备产生危险的电路 ;

　　e) EMO 应具备手动复位功能;

　　f) 操作位置或定期保养的位置与EMO 位置之间距离不应超过 3 米;

　　g) 紧急停止制动器应为红色且为蘑菇状;

　　h) 安全控制器应满足 ISO 13849-1:2023 的相关要求。

　　7.8.3 超温保护回路

　　超温保护回路应符合以下要求：

　　a) 加热回路中，应同时具有硬件联锁和软件联锁，当加热器温度超过设定极限值，加热器应通过硬件继电器切断加热回路，温控器应有加热报警输出给到控制器，通过软件逻辑联锁进行加热切断;

　　b) 所有检测信号应接入PLC监测回路。

　　7.8.4 安全联锁门

　　所有运动机构用于隔离防护的护罩或者维修门都应安装门开关，当护罩拆除或门开启时，运动机构的动作应立即停止或无法开始运动。

　　7.8.5 特气泄漏保护回路

　　特气泄漏保护回路应具备在以下情况发生时立即切断特气的功能：

　　a) 特气泄漏无法有效排出设备;

　　b) 人员操作气路盒门导致排气失效或人员直接暴露于特气泄漏的危险下;

　　c) 检测到特气泄漏;

　　d) 反应腔室压力超过规定压力上限;

　　e) 厂务排风压力达不到气路盒的报警值下限。

　　7.8.6 点火器通入氢气的保护回路

　　点火器通入氢气的保护回路应符合以下要求：

　　a) 点火器中两个热偶分别接入温控表和报警表，两者互为冗余;

　　b) 点火器通入氢气后 10 s 内火焰监测器未检测到火焰，应切断氢气;

　　c) 应使用符合 ISO 13849-1:2023 规定的可编程逻辑器件或安全继电器。

　　7.8.7 射频的保护回路

　　射频金属屏蔽罩拆除后，射频应停止输出，屏蔽罩开关连接射频电源的联锁信号和匹配器的联锁信号，两者互为冗余。

　　8 安全标识

　　8.1 概述

　　危险警告标识用于定义危险以及描述未曾避免危险所产生的后果， 以及如何避免和防护这些危险。这些标识贴附在设备表面用以警示相关人员避免遭受潜在的危险，根据卧式炉管设备的危险源，相应的位置应粘贴危险警告标识。

　　8.2 设备安全标识要求

　　8.2.1 净化工作台

　　净化台正面宜粘贴“阅读手册 ”、“LOTO ”、“内有安全互锁装置 ”、“佩戴防护手套” 、“佩戴安全绳” 、“禁入” 、“危险电压” 、“运动部件开盖” 、“挤压危险 ”、“坠落危险 ”、“高温表面 ”、“炉门冷却水”。

　　净化台后部宜粘贴“阅读手册 ”、“佩戴安全绳 ”、“禁入 ”、“运动部件开盖 ”、 “挤压危险 ”、 “人员掉落 ”、“高温表面 ”“内有安全联锁装置 ”等安全标识。

　　8.2.2 炉体机箱

　　炉体机箱炉体一侧防护门宜粘贴“危险电压 ”、“炉门冷却水 ”、“禁入” 、“佩戴安全绳” 、“人员掉落” 、“高温表面 ”，炉体机箱非炉体侧防护门的安全标识宜粘贴 “当心触电 ”和“注意安全 ”。

　　炉门箱防护门宜粘贴“危险电压 ”、“佩戴防护手套” 、“UPS电压” 、“禁入” 、“ 人员掉落” 、“ 内有安全互锁装置”。

　　UPS电源宜粘贴“UPS电压 ”、“危险电压 ”，附近粘贴“UPS断电 ”和例外电路标识。

　　8.2.3 气源柜

　　气源柜气路盒侧宜粘贴“穿防护服 ”、“佩戴安全手套 ”、“佩戴防毒面具 ”、“禁入 ”、“有毒化学品 ”、“吸入危险 ”、“内有安全联锁装置 ”等标识;在尾气处理系统一侧，宜粘贴“炉体冷却水 ”、 “坠落危险 ”、“高温表面 ”等标识。

　　8.2.4 开关柜

　　开关柜外门上宜粘贴“危险电压 ”、“安全联锁装置 ”、“维护前请挂牌上锁 ”等安全标识。

　　9 使用说明

　　9.1 挂牌上锁

　　使用上锁后，设备的开关、断路器、阀或其它能量隔离机构被置于安全或关闭的位置，一般会在断电器上放置装置， 以保持其在安全的位置，同时，组件加锁，使设备不能启动。

　　上锁时，断电器装置放置在安全的位置，并且将书面的警告贴在装置上。使用标准锁具来进行气体的和液体的上锁。

　　应进行挂牌上锁的能量源见表3。

　　表 3 挂牌上锁的能量源

　　9.2 重物的安装维护

　　卧式炉管设备涉及重物的安装维护主要包括炉门、炉体、石英管、碳化硅桨、真空泵和推拉舟。

　　针对重物的安装、搬运应使用工装进行操作,安装、维护手册中应说明工装的使用方法及注意事项。

　　9.3 高处作业

　　操作人员高空作业时(高于1.5m)应佩带安全帽，佩带安全绳，保证安全绳固定于安全可靠的位置，不应独立作业。

　　涉及高处作业的部件应设计有安全绳的挂载点。

　　使用登高梯时，应选择满足GB 12142—2007的登高梯，安装、维护手册中应说明登高梯的使用方法及注意事项。