Jednostka filtrowentylacyjna FFU jest niezbędnym wyposażeniem w projektach pomieszczeń czystych. Jest również niezastąpionym filtrem powietrza do pomieszczeń czystych, wolnych od pyłu. Jest również wymagana w ultraczystych stołach roboczych i kabinach.
Wraz z rozwojem gospodarki i poprawą standardów życia, wymagania dotyczące jakości produktów są coraz wyższe. FFU określa jakość produktu w oparciu o technologię produkcji i środowisko produkcyjne, co zmusza producentów do stosowania coraz lepszych technologii.
Branże wykorzystujące filtry wentylatorowe FFU, zwłaszcza w przemyśle elektronicznym, farmaceutycznym, spożywczym, bioinżynierii, medycynie i laboratoriach, mają surowe wymagania dotyczące środowiska produkcyjnego. Integruje ono technologię, budownictwo, dekorację, zaopatrzenie w wodę i kanalizację, oczyszczanie powietrza, systemy HVAC i klimatyzacji, automatykę i inne technologie. Głównymi wskaźnikami technicznymi mierzącymi jakość środowiska produkcyjnego w tych branżach są temperatura, wilgotność, czystość, objętość powietrza, nadciśnienie wewnętrzne itp.
Dlatego też, rozsądna kontrola różnych wskaźników technicznych środowiska produkcyjnego, aby sprostać wymaganiom specjalistycznych procesów produkcyjnych, stała się jednym z aktualnych priorytetów badawczych w inżynierii pomieszczeń czystych. Już w latach 60. XX wieku opracowano pierwsze na świecie pomieszczenie czyste z przepływem laminarnym. Od momentu jego powstania zaczęły pojawiać się zastosowania FFU.
1. Aktualny stan metod kontroli FFU
Obecnie w FFU zazwyczaj stosuje się jednofazowe silniki prądu przemiennego wielobiegowe oraz jednofazowe silniki EC wielobiegowe. Silniki wentylatorów i filtrów FFU dostępne są na około 2 napięcia zasilania: 110 V i 220 V.
Metody sterowania można podzielić głównie na następujące kategorie:
(1) Sterowanie przełącznikiem wielobiegowym
(2) Bezstopniowa regulacja prędkości
(3). Sterowanie komputerowe
(4). Pilot zdalnego sterowania
Poniżej przedstawiono prostą analizę i porównanie czterech powyższych metod kontroli:
2. Sterowanie przełącznikiem wielobiegowym FFU
System sterowania przełącznikiem wielobiegowym obejmuje jedynie przełącznik regulacji prędkości i wyłącznik zasilania, które są dostarczane z FFU. Ponieważ elementy sterujące są dostarczane przez FFU i rozmieszczone w różnych miejscach na suficie pomieszczenia czystego, personel musi regulować FFU za pomocą przełącznika zmiany biegów na miejscu, co jest wyjątkowo niewygodne. Ponadto zakres regulacji prędkości wiatru FFU jest ograniczony do kilku poziomów. Aby pokonać niedogodności związane z obsługą sterowania FFU, dzięki projektowaniu obwodów elektrycznych, wszystkie przełączniki wielobiegowe FFU zostały scentralizowane i umieszczone w szafie na podłodze, co zapewnia scentralizowaną obsługę. Jednak niezależnie od wyglądu lub funkcjonalności istnieją ograniczenia. Zaletami stosowania metody sterowania przełącznikiem wielobiegowym są prostota sterowania i niski koszt, ale istnieje wiele wad: takich jak wysokie zużycie energii, brak możliwości płynnej regulacji prędkości, brak sygnału sprzężenia zwrotnego i brak możliwości elastycznego sterowania grupowego itp.
3. Bezstopniowa regulacja prędkości
W porównaniu ze sterowaniem za pomocą przełącznika wielobiegowego, sterowanie bezstopniową regulacją prędkości posiada dodatkowy bezstopniowy regulator prędkości, który umożliwia ciągłą regulację prędkości wentylatora FFU, jednak kosztem wydajności silnika, co przekłada się na wyższe zużycie energii niż w przypadku sterowania za pomocą przełącznika wielobiegowego.
- Sterowanie komputerowe
Metoda sterowania komputerowego zazwyczaj wykorzystuje silnik EC. W porównaniu z dwiema poprzednimi metodami, metoda sterowania komputerowego oferuje następujące zaawansowane funkcje:
(1). Dzięki rozproszonemu trybowi sterowania można łatwo zrealizować scentralizowane monitorowanie i kontrolę FFU.
(2) Można łatwo zrealizować sterowanie pojedynczą jednostką, wieloma jednostkami i partycjonowaniem FFU.
(3) Inteligentny system sterowania posiada funkcje oszczędzania energii.
(4) Opcjonalnie można użyć pilota zdalnego sterowania do monitorowania i sterowania.
(5). System sterowania posiada dedykowany interfejs komunikacyjny, który może komunikować się z komputerem hosta lub siecią w celu realizacji funkcji zdalnej komunikacji i zarządzania. Do najważniejszych zalet sterowania silnikami EC należą: łatwość sterowania i szeroki zakres prędkości. Jednak ta metoda sterowania ma również pewne istotne wady:
(6). Ponieważ silniki FFU nie mogą mieć szczotek w pomieszczeniu czystym, wszystkie silniki FFU wykorzystują bezszczotkowe silniki EC, a problem komutacji rozwiązują komutatory elektroniczne. Krótka żywotność komutatorów elektronicznych znacznie skraca żywotność całego układu sterowania.
(7) Cały system jest drogi.
(8) Późniejsze koszty utrzymania są wysokie.
5. Metoda zdalnego sterowania
Jako uzupełnienie metody sterowania komputerowego, do sterowania każdą jednostką FFU można zastosować metodę sterowania zdalnego, co uzupełnia metodę sterowania komputerowego.
Podsumowując: dwie pierwsze metody sterowania charakteryzują się wysokim zużyciem energii i są niewygodne w obsłudze; dwie ostatnie charakteryzują się krótką żywotnością i wysokimi kosztami. Czy istnieje metoda sterowania, która zapewnia niskie zużycie energii, wygodę sterowania, gwarantowaną żywotność i niskie koszty? Tak, chodzi o sterowanie komputerowe z wykorzystaniem silnika prądu przemiennego.
W porównaniu z silnikami EC, silniki AC oferują szereg zalet, takich jak prosta konstrukcja, niewielkie rozmiary, wygoda produkcji, niezawodność działania i niska cena. Ponieważ nie mają problemów z komutacją, ich żywotność jest znacznie dłuższa niż silników EC. Ze względu na słabą regulację prędkości, przez długi czas stosowano metodę EC. Jednak wraz z pojawieniem się i rozwojem nowych urządzeń energoelektronicznych i układów scalonych dużej skali, a także ciągłym rozwojem i zastosowaniem nowych teorii sterowania, metody sterowania AC stopniowo się rozwijają i ostatecznie zastąpią systemy EC.
Metoda sterowania prądem przemiennym w silnikach FFU dzieli się na dwie główne metody: regulację napięcia i konwersję częstotliwości. Tak zwana regulacja napięcia polega na regulacji prędkości obrotowej silnika poprzez bezpośrednią zmianę napięcia stojana silnika. Wadami metody regulacji napięcia są: niska sprawność regulacji prędkości, silne nagrzewanie się silnika przy niskich prędkościach oraz wąski zakres regulacji prędkości. Wady metody regulacji napięcia nie są jednak aż tak oczywiste w przypadku obciążenia wentylatora FFU, a w obecnej sytuacji istnieją pewne zalety:
(1) Schemat regulacji prędkości jest dojrzały, a układ regulacji prędkości stabilny, co zapewnia bezproblemową, ciągłą pracę przez długi czas.
(2) Łatwość obsługi i niski koszt systemu sterowania.
(3) Ponieważ obciążenie wentylatora FFU jest bardzo małe, ciepło silnika nie jest bardzo duże przy niskiej prędkości.
(4). Metoda regulacji napięcia jest szczególnie odpowiednia do obciążenia wentylatora. Ponieważ krzywa pracy wentylatora FFU jest unikalną krzywą tłumienia, zakres regulacji prędkości może być bardzo szeroki. Dlatego w przyszłości metoda regulacji napięcia będzie również główną metodą regulacji prędkości.
Czas publikacji: 18 grudnia 2023 r.