1.引言随着经济的发展和人们生活水平的提高,人们对产品质量的要求也越来越高。而生产技术和生产环境决定了产品质量,这就迫使厂家追求更好的生产技术和更高的生产环境。特别是电子、制药、食品、生物工程、医疗、实验室等领域对生产环境有着苛刻的要求,它综合了工艺、建筑、装饰、给排水、空气净化、暖通、空调、自动控制等多方面的技术。衡量这些行业生产环境质量的主要技术指标有温度、湿度、洁净度、风量、室内正压等。因此,对生产环境的各个技术指标进行合理的控制,以满足特殊生产工艺的要求,成为了现在洁净工程的研究热点之一。FFU作为一种净化设备,目前在各种洁净工程中得到广泛应用。FFU的全称叫Fan Filter Unit“风机过滤单元”,也就是风机和过滤器连接在一起,能自己提供动力的洁净设备,早在二十世纪六十年代,世界上**个层流洁净室的建立就已经开始出现FFU的应用了。
2.FFU控制方式现状目前FFU一般采用单相多速交流电机、三相多速交流电机和直流电机。电机的供电电压大致有110V、220V、270V、380V四种。其控制方式主要分为以下几种:◆ 多档开关控制◆ 连续速度调节控制◆ 计算机控制◆ 遥控控制下面对以上四种控制方式做一简单分析与比较:2.1多档开关控制多档开关控制系统只包括FFU自带的一个调速开关和一个电源开关。由于控制元件为FFU自带,分布在洁净室吊顶内的各个位置,工作人员必须在现场通过拨挡开关来调节FFU,控制起来极不方便,而且FFU的风速可调范围有限,**于几档。我们曾经做过一个项目,为了克服FFU控制操作不方便的因素,经过电气线路的设计,把所有FFU的多档开关集中起来,放到地面上一个柜子内,实现集中操作,但无论是从外观还是功能上都存在其局限性。采用多档开关控制方式优点是控制简单、成本低,但存在许多缺陷:比如:能耗大、不能平滑调速、没有反馈信号、不能实现灵活的组群控制等。 2.2连续速度调节控制连续速度调节控制与多档开关控制方式相比,多了一个连续速度调节器,使FFU风机转速连续可调,但同时也牺牲了电机效率,使其能耗比多档开关控制方式还要高。2.3计算机控制计算机控制方式一般采用直流电机,与前面两种方式相比,计算机控制方式具有以下先进的功能:◆ 采用集散型控制方式,能够很方便的实现FFU的集中监测和控制。◆ 可方便的实现FFU的单台、多台及分区控制。◆ 智能化控制系统具有节能功能。◆ 可采用可选的遥控方式进行监测和控制。◆ 控制系统预留通信接口,可与上位机或网络进行通讯,从而实现远程通信和管理功能。 控制直流电机的突出优点在于:容易控制、调速范围较宽。但该控制方式也有一些致命的缺陷:◆ 由于洁净厂房不允许FFU电机带有电刷,因此,FFU的电机均采用无刷直流电动机,换相问题则由电子换相器解决,而电子换相器的寿命短使整控制系统的使用寿命也大大降低。◆ 整套系统造价昂贵。◆ 后期维护费用高。2.4遥控控制方式遥控控制方式作为计算机控制方式的一种补充,可使用遥控器对每台FFU进行控制,与计算机控制方式相辅相成。综上所述:前两种控制方式能耗高、控制不方便;后两种控制方式寿命短、成本高。那有没有一种控制方式既能做到能耗低、控制方便,又能保证使用寿命、成本不高呢?有,那就是采用交流电机的计算机控制方式。交流电动机同直流电动机相比较,具有结构简单、体积小、制造方便、运行可靠、价格低谦等一系列的优点,由于其不存在换相问题,其使用寿命远远超过直流电机。长期以来由于其调速性能很差,因此,调速方式一直被直流调速方式所占领。但随着新型电力电子器件与大规模集成电路的出现和发展,以及新的控制理论不断的出现及应用,交流控制方式也逐渐发展起来,并将*终取代直流调速系统。