无尘车间FFU层流罩集中控制系统现状

要想了解无尘车间FFU层流罩的集中控制系统如今在工业厂房的应该，就得先了解下什么是FFU层流罩：

FFU的全称叫Fan Filter Unit“风机过滤单元”，也就是风机和高效空气过滤器连接在一起，能自己提供动力的洁净设备， 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。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。早在二十世纪六十年代，世界上第一个层流洁净室的建立就已经开始出现FFU的应用了,为什么FFU会得到广泛的应用呢。

 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。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,洁净室FFU层流罩集中控制系统是众多洁净工作者想了解及掌握的技术之一。

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：

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，分布在无尘车间吊顶内的各个位置，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，仅限于几档。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。

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。

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。

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*、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，并将最终取代直流调速系统。

在FFU交流控制方式中，又主要分为两种控制方式：调压控制方式和变频控制方式。所谓调压控制方式，就是通过直接改变电动机定子电压的大小来调整电动机的转速。调压方式的缺点是调速时的效率较低，低速时，电机发热严重、调速范围较窄等。但是，调压方式对于FFU风机负载来说，其缺陷不是很明显，并且在目前的情况下还有一些优点：

◆ 调速方案成熟，调速系统稳定，能够保证长时间无故障连续运行。

◆ 操作简便，控制系统造价低。

◆ 由于FFU风机负载很轻，在低速时，电机发热不是很严重。

◆ 调压方式特别适合于风机负载，由于FFU风机负责曲线为独特的阻尼曲线，因此，调速范围可以做到很宽。

因此，在今后的一段时期内，调压方式还将是一种主要的调速方式。变频控制方式就是通过改变电源频率f的方式来调速电动机的转速，同时，按一定比例调整整电动机的输入电压。变频控制方式具有优异的性能，调速范围大，平滑性较高，调速效率高等。变频一般采用较先进的SPWM控制方式，并采用单片机生成SPWM波形。

SPWM变频方式同其它变频方式相比具有以下特点：

1）结构简单，控制方便；

2）输入功率因数高；

3）系统动态响应快；

4）输出谐波少。在目前的情况下，与调压方式相比，变频方式也有一些缺点，这主要体现在以下两个方面：

◆ 变频方式造价比较高。为了使变频器的输出谐波尽可能的减少，逆变器的功率开关器件的开关频率要尽可能的高。因此，一般采用GTR、GTO、PMOSFET作为开关器件。上述这些器件本身造价较高。因此，变频控制方式整体造价也比较高。

◆ 使用寿命不如调压方式长。由于异步电动机属于感性负载，功率因数不会等于1.0，故在中间直流环节与电动机之间总存在无功功率的交换。由于逆变器中的电力电子开关无法储能，所以无功能量只能*直流环节中的储能元件（电容器）来缓冲。电容器的寿命大大限制了变频器的使用寿命。即使是最先进的变频器厂商，其变频器寿命也受此限制。

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