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無(wú)塵車間FFU層流罩集中控制系統(tǒng)現(xiàn)狀

要想了解無(wú)塵車間FFU層流罩的集中控制系統(tǒng)如今在工業(yè)廠房的應(yīng)該，就得先了解下什么是FFU層流罩：

FFU的全稱叫Fan Filter Unit“風(fēng)機(jī)過(guò)濾單元”，也就是風(fēng)機(jī)和高效空氣過(guò)濾器連接在一起，能自己提供動(dòng)力的潔凈設(shè)備， FFU作為一種凈化設(shè)備，目前在各種潔凈工程中得到廣泛應(yīng)用。特別是電子、制藥、食品、生物工程、醫(yī)療、實(shí)驗(yàn)室等領(lǐng)域?qū)ιa(chǎn)環(huán)境有著苛刻的要求，它綜合了工藝、建筑、裝飾、給排水、空氣凈化、暖通、空調(diào)、自動(dòng)控制等多方面的技術(shù)。早在二十世紀(jì)六十年代，世界上第一個(gè)層流潔凈室的建立就已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)FFU的應(yīng)用了,為什么FFU會(huì)得到廣泛的應(yīng)用呢。

 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。而生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)環(huán)境決定了產(chǎn)品質(zhì)量，這就迫使廠家追求更好的生產(chǎn)技術(shù)和更高的生產(chǎn)環(huán)境。衡量這些行業(yè)生產(chǎn)環(huán)境質(zhì)量的主要技術(shù)指標(biāo)有溫度、濕度、潔凈度、風(fēng)量、室內(nèi)正壓等。因此，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的各個(gè)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行合理的控制，以滿足特殊生產(chǎn)工藝的要求，成為了現(xiàn)在潔凈工程的研究熱點(diǎn)之一,潔凈室FFU層流罩集中控制系統(tǒng)是眾多潔凈工作者想了解及掌握的技術(shù)之一。

目前FFU一般采用單相多速交流電機(jī)、三相多速交流電機(jī)和直流電機(jī)。電機(jī)的供電電壓大致有110V、220V、270V、380V四種。其控制方式主要分為以下幾種：

◆ 多檔開(kāi)關(guān)控制

◆ 連續(xù)速度調(diào)節(jié)控制

◆ 計(jì)算機(jī)控制

◆ 遙控控制

下面對(duì)以上四種控制方式做一簡(jiǎn)單分析與比較：

多檔開(kāi)關(guān)控制

多檔開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)只包括FFU自帶的一個(gè)調(diào)速開(kāi)關(guān)和一個(gè)電源開(kāi)關(guān)。由于控制元件為FFU自帶，分布在無(wú)塵車間吊頂內(nèi)的各個(gè)位置，工作人員必須在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)撥擋開(kāi)關(guān)來(lái)調(diào)節(jié)FFU，控制起來(lái)極不方便，而且FFU的風(fēng)速可調(diào)范圍有限，僅限于幾檔。我們?cè)?jīng)做過(guò)一個(gè)項(xiàng)目，為了克服FFU控制操作不方便的因素，經(jīng)過(guò)電氣線路的設(shè)計(jì)，把所有FFU的多檔開(kāi)關(guān)集中起來(lái)，放到地面上一個(gè)柜子內(nèi)，實(shí)現(xiàn)集中操作，但無(wú)論是從外觀還是功能上都存在其局限性。采用多檔開(kāi)關(guān)控制方式優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單、成本低，但存在許多缺陷：比如：能耗大、不能平滑調(diào)速、沒(méi)有反饋信號(hào)、不能實(shí)現(xiàn)靈活的組群控制等。

連續(xù)速度調(diào)節(jié)控制

連續(xù)速度調(diào)節(jié)控制與多檔開(kāi)關(guān)控制方式相比，多了一個(gè)連續(xù)速度調(diào)節(jié)器，使FFU風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)，但同時(shí)也犧牲了電機(jī)效率，使其能耗比多檔開(kāi)關(guān)控制方式還要高。

計(jì)算機(jī)控制

計(jì)算機(jī)控制方式一般采用直流電機(jī)，與前面兩種方式相比，計(jì)算機(jī)控制方式具有以下先進(jìn)的功能：

◆ 采用集散型控制方式，能夠很方便的實(shí)現(xiàn)FFU的集中監(jiān)測(cè)和控制。

◆ 可方便的實(shí)現(xiàn)FFU的單臺(tái)、多臺(tái)及分區(qū)控制。

◆ 智能化控制系統(tǒng)具有節(jié)能功能。

◆ 可采用可選的遙控方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。

◆ 控制系統(tǒng)預(yù)留通信接口，可與上位機(jī)或網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信和管理功能。

控制直流電機(jī)的突出優(yōu)點(diǎn)在于：容易控制、調(diào)速范圍較寬。但該控制方式也有一些致命的缺陷：

◆ 由于潔凈廠房不允許FFU電機(jī)帶有電刷，因此，F(xiàn)FU的電機(jī)均采用無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，換相問(wèn)題則由電子換相器解決，而電子換相器的壽命短使整控制系統(tǒng)的使用壽命也大大降低。

◆ 整套系統(tǒng)造價(jià)昂貴。

◆ 后期維護(hù)費(fèi)用高。

遙控控制方式

遙控控制方式作為計(jì)算機(jī)控制方式的一種補(bǔ)充，可使用遙控器對(duì)每臺(tái)FFU進(jìn)行控制，與計(jì)算機(jī)控制方式相輔相成。綜上所述：前兩種控制方式能耗高、控制不方便；后兩種控制方式壽命短、成本高。那有沒(méi)有一種控制方式既能做到能耗低、控制方便，又能保證使用壽命、成本不高呢？有，那就是采用交流電機(jī)的計(jì)算機(jī)控制方式。交流電動(dòng)機(jī)同直流電動(dòng)機(jī)相比較，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、制造方便、運(yùn)行可*、價(jià)格低謙等一系列的優(yōu)點(diǎn)，由于其不存在換相問(wèn)題，其使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)直流電機(jī)。長(zhǎng)期以來(lái)由于其調(diào)速性能很差，因此，調(diào)速方式一直被直流調(diào)速方式所占領(lǐng)。但隨著新型電力電子器件與大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)和發(fā)展，以及新的控制理論不斷的出現(xiàn)及應(yīng)用，交流控制方式也逐漸發(fā)展起來(lái)，并將最終取代直流調(diào)速系統(tǒng)。

在FFU交流控制方式中，又主要分為兩種控制方式：調(diào)壓控制方式和變頻控制方式。所謂調(diào)壓控制方式，就是通過(guò)直接改變電動(dòng)機(jī)定子電壓的大小來(lái)調(diào)整電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。調(diào)壓方式的缺點(diǎn)是調(diào)速時(shí)的效率較低，低速時(shí)，電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重、調(diào)速范圍較窄等。但是，調(diào)壓方式對(duì)于FFU風(fēng)機(jī)負(fù)載來(lái)說(shuō)，其缺陷不是很明顯，并且在目前的情況下還有一些優(yōu)點(diǎn)：

◆ 調(diào)速方案成熟，調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定，能夠保證長(zhǎng)時(shí)間無(wú)故障連續(xù)運(yùn)行。

◆ 操作簡(jiǎn)便，控制系統(tǒng)造價(jià)低。

◆ 由于FFU風(fēng)機(jī)負(fù)載很輕，在低速時(shí)，電機(jī)發(fā)熱不是很嚴(yán)重。

◆ 調(diào)壓方式特別適合于風(fēng)機(jī)負(fù)載，由于FFU風(fēng)機(jī)負(fù)責(zé)曲線為獨(dú)特的阻尼曲線，因此，調(diào)速范圍可以做到很寬。

因此，在今后的一段時(shí)期內(nèi)，調(diào)壓方式還將是一種主要的調(diào)速方式。變頻控制方式就是通過(guò)改變電源頻率f的方式來(lái)調(diào)速電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，同時(shí)，按一定比例調(diào)整整電動(dòng)機(jī)的輸入電壓。變頻控制方式具有優(yōu)異的性能，調(diào)速范圍大，平滑性較高，調(diào)速效率高等。變頻一般采用較先進(jìn)的SPWM控制方式，并采用單片機(jī)生成SPWM波形。

SPWM變頻方式同其它變頻方式相比具有以下特點(diǎn)：

1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便；

2）輸入功率因數(shù)高；

3）系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快；

4）輸出諧波少。在目前的情況下，與調(diào)壓方式相比，變頻方式也有一些缺點(diǎn)，這主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

◆ 變頻方式造價(jià)比較高。為了使變頻器的輸出諧波盡可能的減少，逆變器的功率開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)頻率要盡可能的高。因此，一般采用GTR、GTO、PMOSFET作為開(kāi)關(guān)器件。上述這些器件本身造價(jià)較高。因此，變頻控制方式整體造價(jià)也比較高。

◆ 使用壽命不如調(diào)壓方式長(zhǎng)。由于異步電動(dòng)機(jī)屬于感性負(fù)載，功率因數(shù)不會(huì)等于1.0，故在中間直流環(huán)節(jié)與電動(dòng)機(jī)之間總存在無(wú)功功率的交換。由于逆變器中的電力電子開(kāi)關(guān)無(wú)法儲(chǔ)能，所以無(wú)功能量只能*直流環(huán)節(jié)中的儲(chǔ)能元件（電容器）來(lái)緩沖。電容器的壽命大大限制了變頻器的使用壽命。即使是最先進(jìn)的變頻器廠商，其變頻器壽命也受此限制。

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