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無塵車間FFU層流罩集中控制系統現狀

要想了解無塵車間FFU層流罩的集中控制系統如今在工業廠房的應該，就得先了解下什么是FFU層流罩：

FFU的全稱叫Fan Filter Unit“風機過濾單元”，也就是風機和高效空氣過濾器連接在一起，能自己提供動力的潔凈設備， FFU作為一種凈化設備，目前在各種潔凈工程中得到廣泛應用。特別是電子、制藥、食品、生物工程、醫療、實驗室等領域對生產環境有著苛刻的要求，它綜合了工藝、建筑、裝飾、給排水、空氣凈化、暖通、空調、自動控制等多方面的技術。早在二十世紀六十年代，世界上第一個層流潔凈室的建立就已經開始出現FFU的應用了,為什么FFU會得到廣泛的應用呢。

 隨著經濟的發展和人們生活水平的提高，人們對產品質量的要求也越來越高。而生產技術和生產環境決定了產品質量，這就迫使廠家追求更好的生產技術和更高的生產環境。衡量這些行業生產環境質量的主要技術指標有溫度、濕度、潔凈度、風量、室內正壓等。因此，對生產環境的各個技術指標進行合理的控制，以滿足特殊生產工藝的要求，成為了現在潔凈工程的研究熱點之一,潔凈室FFU層流罩集中控制系統是眾多潔凈工作者想了解及掌握的技術之一。

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

◆ 多檔開關控制

◆ 連續速度調節控制

◆ 計算機控制

◆ 遙控控制

下面對以上四種控制方式做一簡單分析與比較：

多檔開關控制

多檔開關控制系統只包括FFU自帶的一個調速開關和一個電源開關。由于控制元件為FFU自帶，分布在無塵車間吊頂內的各個位置，工作人員必須在現場通過撥擋開關來調節FFU，控制起來極不方便，而且FFU的風速可調范圍有限，僅限于幾檔。我們曾經做過一個項目，為了克服FFU控制操作不方便的因素，經過電氣線路的設計，把所有FFU的多檔開關集中起來，放到地面上一個柜子內，實現集中操作，但無論是從外觀還是功能上都存在其局限性。采用多檔開關控制方式優點是控制簡單、成本低，但存在許多缺陷：比如：能耗大、不能平滑調速、沒有反饋信號、不能實現靈活的組群控制等。

連續速度調節控制

連續速度調節控制與多檔開關控制方式相比，多了一個連續速度調節器，使FFU風機轉速連續可調，但同時也犧牲了電機效率，使其能耗比多檔開關控制方式還要高。

計算機控制

計算機控制方式一般采用直流電機，與前面兩種方式相比，計算機控制方式具有以下先進的功能：

◆ 采用集散型控制方式，能夠很方便的實現FFU的集中監測和控制。

◆ 可方便的實現FFU的單臺、多臺及分區控制。

◆ 智能化控制系統具有節能功能。

◆ 可采用可選的遙控方式進行監測和控制。

◆ 控制系統預留通信接口，可與上位機或網絡進行通訊，從而實現遠程通信和管理功能。

控制直流電機的突出優點在于：容易控制、調速范圍較寬。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電機帶有電刷，因此，FFU的電機均采用無刷直流電動機，換相問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的使用壽命也大大降低。

◆ 整套系統造價昂貴。

◆ 后期維護費用高。

遙控控制方式

遙控控制方式作為計算機控制方式的一種補充，可使用遙控器對每臺FFU進行控制，與計算機控制方式相輔相成。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的計算機控制方式。交流電動機同直流電動機相比較，具有結構簡單、體積小、制造方便、運行可*、價格低謙等一系列的優點，由于其不存在換相問題，其使用壽命遠遠超過直流電機。長期以來由于其調速性能很差，因此，調速方式一直被直流調速方式所占領。但隨著新型電力電子器件與大規模集成電路的出現和發展，以及新的控制理論不斷的出現及應用，交流控制方式也逐漸發展起來，并將最終取代直流調速系統。

在FFU交流控制方式中，又主要分為兩種控制方式：調壓控制方式和變頻控制方式。所謂調壓控制方式，就是通過直接改變電動機定子電壓的大小來調整電動機的轉速。調壓方式的缺點是調速時的效率較低，低速時，電機發熱嚴重、調速范圍較窄等。但是，調壓方式對于FFU風機負載來說，其缺陷不是很明顯，并且在目前的情況下還有一些優點：

◆ 調速方案成熟，調速系統穩定，能夠保證長時間無故障連續運行。

◆ 操作簡便，控制系統造價低。

◆ 由于FFU風機負載很輕，在低速時，電機發熱不是很嚴重。

◆ 調壓方式特別適合于風機負載，由于FFU風機負責曲線為獨特的阻尼曲線，因此，調速范圍可以做到很寬。

因此，在今后的一段時期內，調壓方式還將是一種主要的調速方式。變頻控制方式就是通過改變電源頻率f的方式來調速電動機的轉速，同時，按一定比例調整整電動機的輸入電壓。變頻控制方式具有優異的性能，調速范圍大，平滑性較高，調速效率高等。變頻一般采用較先進的SPWM控制方式，并采用單片機生成SPWM波形。

SPWM變頻方式同其它變頻方式相比具有以下特點：

1）結構簡單，控制方便；

2）輸入功率因數高；

3）系統動態響應快；

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

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

◆ 使用壽命不如調壓方式長。由于異步電動機屬于感性負載，功率因數不會等于1.0，故在中間直流環節與電動機之間總存在無功功率的交換。由于逆變器中的電力電子開關無法儲能，所以無功能量只能*直流環節中的儲能元件（電容器）來緩沖。電容器的壽命大大限制了變頻器的使用壽命。即使是最先進的變頻器廠商，其變頻器壽命也受此限制。

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