Вентиляторный фильтр-установка FFU — необходимое оборудование для проектов чистых помещений. Это также незаменимый фильтр для подачи воздуха в чистые помещения, где отсутствует пыль. Он также необходим для сверхчистых рабочих мест и чистых кабин.
С развитием экономики и повышением уровня жизни населения возрастают требования к качеству продукции. FFU определяет качество продукции на основе производственных технологий и условий производства, что вынуждает производителей стремиться к совершенствованию производственных технологий.
В отраслях, использующих вентиляторно-фильтрующие установки, особенно в электронике, фармацевтике, пищевой промышленности, биотехнологиях, медицине и лабораторном деле, предъявляются строгие требования к производственной среде. В них интегрированы технологии, строительство, отделка, водоснабжение и водоотведение, очистка воздуха, системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВК), автоматическое управление и другие различные технологии. К основным техническим показателям качества производственной среды в этих отраслях относятся температура, влажность, чистота, объем воздуха, избыточное давление в помещении и т.д.
Таким образом, разумный контроль различных технических показателей производственной среды для удовлетворения требований специальных производственных процессов стал одним из актуальных направлений исследований в области проектирования чистых помещений. Еще в 1960-х годах было разработано первое в мире чистое помещение с ламинарным потоком воздуха. С момента его создания начали появляться приложения для систем с ламинарным потоком воздуха.
1. Текущее состояние метода контроля FFU
В настоящее время в вентиляторных фильтрующих блоках (ВФФ) обычно используются однофазные многоскоростные двигатели переменного тока и однофазные многоскоростные двигатели постоянного тока. Для питания двигателя вентиляторного фильтрующего блока ВФФ доступны примерно два напряжения: 110 В и 220 В.
Методы контроля в основном делятся на следующие категории:
(1). Многоскоростное управление переключателем
(2). Плавная регулировка скорости
(3). Компьютерное управление
(4). Дистанционное управление
Ниже приведён простой анализ и сравнение четырёх вышеуказанных методов контроля:
2. Управление многоскоростным переключателем FFU
Система управления с многоскоростным переключателем включает в себя только переключатель скорости и выключатель питания, поставляемые вместе с воздуходувкой. Поскольку компоненты управления предоставляются воздуходувкой и распределены в различных местах на потолке чистой комнаты, персоналу приходится регулировать воздуходувку с помощью переключателя на месте, что крайне неудобно. Кроме того, диапазон регулировки скорости воздушного потока воздуходувки ограничен несколькими уровнями. Для преодоления неудобств в управлении воздуходувкой, в соответствии с проектом электросхем, все многоскоростные переключатели воздуходувки централизованы и размещены в шкафу на полу для обеспечения централизованного управления. Однако, помимо внешнего вида, существуют ограничения в функциональности. Преимуществами метода управления с многоскоростным переключателем являются простота управления и низкая стоимость, но есть и множество недостатков: высокое энергопотребление, невозможность плавной регулировки скорости, отсутствие обратной связи и невозможность гибкого группового управления и т. д.
3. Плавная регулировка скорости.
По сравнению с методом управления с помощью многоскоростного переключателя, бесступенчатая регулировка скорости имеет дополнительный регулятор скорости, что позволяет плавно регулировать скорость вращения вентилятора FFU, но при этом снижается эффективность двигателя, что приводит к более высокому энергопотреблению по сравнению с методом управления с помощью многоскоростного переключателя.
- Компьютерное управление
В методе компьютерного управления обычно используется электродвигатель. По сравнению с двумя предыдущими методами, метод компьютерного управления обладает следующими расширенными функциями:
(1). Использование распределенного режима управления позволяет легко реализовать централизованный мониторинг и управление FFU.
(2). Легко реализуется управление отдельными блоками, несколькими блоками и раздельным управлением FFU.
(3). Интеллектуальная система управления имеет энергосберегающие функции.
(4). Для мониторинга и управления можно использовать дополнительное дистанционное управление.
(5). Система управления имеет зарезервированный интерфейс связи, который может взаимодействовать с главным компьютером или сетью для осуществления удаленной связи и функций управления. Выдающимися преимуществами управления двигателями EC являются: простота управления и широкий диапазон скоростей. Но этот метод управления также имеет некоторые существенные недостатки:
(6). Поскольку в чистых помещениях запрещено использовать щетки в двигателях FFU, во всех двигателях FFU используются бесщеточные двигатели EC, а проблема коммутации решается электронными коммутаторами. Короткий срок службы электронных коммутаторов значительно сокращает срок службы всей системы управления.
(7). Вся система дорогая.
(8). Последующие затраты на техническое обслуживание высоки.
5. Метод дистанционного управления
В качестве дополнения к методу компьютерного управления, для управления каждым блоком FFU можно использовать метод дистанционного управления, который дополняет метод компьютерного управления.
В итоге: первые два метода управления отличаются высоким энергопотреблением и неудобством в управлении; последние два метода управления имеют короткий срок службы и высокую стоимость. Существует ли метод управления, который обеспечивает низкое энергопотребление, удобство управления, гарантированный срок службы и низкую стоимость? Да, это метод компьютерного управления с использованием двигателя переменного тока.
По сравнению с двигателями с электронным управлением (EC-двигателями), двигатели переменного тока (AC-двигатели) обладают рядом преимуществ, таких как простая конструкция, малые размеры, удобство изготовления, надежная работа и низкая цена. Поскольку у них отсутствуют проблемы коммутации, срок их службы значительно дольше, чем у EC-двигателей. Долгое время из-за низкой эффективности регулирования скорости, метод регулирования скорости был вытеснен EC-двигателями. Однако с появлением и развитием новых силовых электронных устройств и крупномасштабных интегральных схем, а также с непрерывным появлением и применением новых теорий управления, методы управления переменным током постепенно развивались и в конечном итоге заменят системы регулирования скорости EC.
В методах управления переменным током вентиляторов с гибким блоком питания (FFU) в основном делятся на два метода: метод регулирования напряжения и метод частотного преобразования. Так называемый метод регулирования напряжения заключается в регулировании скорости двигателя путем прямого изменения напряжения на статоре двигателя. Недостатками метода регулирования напряжения являются: низкая эффективность при регулировании скорости, сильный нагрев двигателя на низких скоростях и узкий диапазон регулирования скорости. Однако недостатки метода регулирования напряжения не очень очевидны для нагрузки вентилятора FFU, и в современных условиях есть некоторые преимущества:
(1). Схема регулирования скорости отработана, а система регулирования скорости стабильна, что обеспечивает бесперебойную непрерывную работу в течение длительного времени.
(2). Простота в эксплуатации и низкая стоимость системы управления.
(3). Поскольку нагрузка на вентилятор FFU очень мала, нагрев двигателя на низких оборотах не представляет серьезной проблемы.
(4). Метод регулирования напряжения особенно подходит для нагрузки вентилятора. Поскольку кривая рабочего цикла вентилятора FFU представляет собой уникальную кривую демпфирования, диапазон регулирования скорости может быть очень широким. Поэтому в будущем метод регулирования напряжения также станет основным методом регулирования скорости.
Дата публикации: 18 декабря 2023 г.