A unidade de filtro de ventilador (FFU) é um equipamento essencial para projetos de salas limpas. É também uma unidade de filtragem de ar indispensável para salas limpas livres de poeira. Além disso, é necessária para bancadas de trabalho ultralimpas e cabines limpas.
Com o desenvolvimento da economia e a melhoria do padrão de vida das pessoas, as exigências em relação à qualidade dos produtos aumentam cada vez mais. A FFU (Farm-Urban Factory) determina a qualidade do produto com base na tecnologia e no ambiente de produção, o que força os fabricantes a buscarem tecnologias de produção cada vez melhores.
Os setores que utilizam unidades de filtragem de ar com ventilador (FFU), especialmente eletrônica, farmacêutica, alimentícia, bioengenharia, medicina e laboratórios, possuem requisitos rigorosos para o ambiente de produção. Integram tecnologia, construção, decoração, abastecimento e drenagem de água, purificação do ar, HVAC (aquecimento, ventilação e ar condicionado), controle automático e outras tecnologias diversas. Os principais indicadores técnicos para medir a qualidade do ambiente de produção nessas indústrias incluem temperatura, umidade, limpeza, volume de ar, pressão positiva interna, etc.
Portanto, o controle adequado de diversos indicadores técnicos do ambiente de produção para atender aos requisitos de processos produtivos especiais tornou-se um dos principais focos de pesquisa na engenharia de salas limpas. Já na década de 1960, foi desenvolvida a primeira sala limpa de fluxo laminar do mundo. Desde então, as aplicações da Unidade de Fluxo Laminar (UFL) começaram a surgir.
1. Situação atual do método de controle de FFU
Atualmente, as unidades de filtragem de ar (FFU) geralmente utilizam motores CA monofásicos de múltiplas velocidades ou motores EC monofásicos de múltiplas velocidades. Existem aproximadamente duas tensões de alimentação para o motor da FFU: 110 V e 220 V.
Seus métodos de controle são divididos principalmente nas seguintes categorias:
(1). Controle de interruptor de múltiplas velocidades
(2). Controle de ajuste de velocidade contínuo
(3). Controle por computador
(4). Controle remoto
Segue abaixo uma análise e comparação simplificada dos quatro métodos de controle mencionados:
2. Controle de interruptor multivelocidade FFU
O sistema de controle de múltiplas velocidades inclui apenas um interruptor de velocidade e um interruptor de alimentação que acompanham a FFU (Unidade de Frequência). Como os componentes de controle são fornecidos pela FFU e estão distribuídos em vários locais no teto da sala limpa, a equipe precisa ajustar a FFU por meio do interruptor de velocidade no local, o que é extremamente inconveniente. Além disso, a faixa de ajuste da velocidade do vento da FFU é limitada a poucos níveis. Para superar os inconvenientes da operação de controle da FFU, por meio do projeto dos circuitos elétricos, todos os interruptores de múltiplas velocidades da FFU foram centralizados e colocados em um gabinete no chão para permitir a operação centralizada. No entanto, tanto em termos de aparência quanto de funcionalidade, existem limitações. As vantagens de usar o método de controle de múltiplas velocidades são o controle simples e o baixo custo, mas existem muitas desvantagens: alto consumo de energia, dificuldade em ajustar a velocidade suavemente, ausência de sinal de feedback e incapacidade de realizar um controle de grupo flexível, etc.
3. Controle de ajuste de velocidade contínuo
Em comparação com o método de controle por interruptor de múltiplas velocidades, o controle de ajuste de velocidade contínuo possui um regulador de velocidade contínuo adicional, o que permite o ajuste contínuo da velocidade do ventilador FFU, mas também sacrifica a eficiência do motor, tornando seu consumo de energia maior do que o do método de controle por interruptor de múltiplas velocidades.
- Controle por computador
O método de controle por computador geralmente utiliza um motor EC. Comparado aos dois métodos anteriores, o método de controle por computador possui as seguintes funções avançadas:
(1). Usando o modo de controle distribuído, o monitoramento e controle centralizados da FFU podem ser facilmente realizados.
(2). Unidade única, unidades múltiplas e controle de partição de FFU podem ser facilmente realizados.
(3). O sistema de controle inteligente possui funções de economia de energia.
(4). O controle remoto opcional pode ser usado para monitoramento e controle.
(5) O sistema de controle possui uma interface de comunicação reservada que pode se comunicar com o computador host ou com a rede para realizar funções de comunicação e gerenciamento remotos. As principais vantagens do controle de motores EC são: facilidade de controle e ampla faixa de velocidade. No entanto, esse método de controle também apresenta algumas falhas críticas:
(6) Como os motores FFU não podem ter escovas em salas limpas, todos os motores FFU usam motores EC sem escovas, e o problema de comutação é resolvido por comutadores eletrônicos. A curta vida útil dos comutadores eletrônicos reduz significativamente a vida útil de todo o sistema de controle.
(7). Todo o sistema é caro.
(8). O custo de manutenção posterior é elevado.
5. Método de controle remoto
Como complemento ao método de controle por computador, o método de controle remoto pode ser usado para controlar cada FFU (Unidade de Frequência de Processamento), complementando o método de controle por computador.
Em resumo: os dois primeiros métodos de controle apresentam alto consumo de energia e são inconvenientes de controlar; os dois últimos têm vida útil curta e alto custo. Existe algum método de controle que possa alcançar baixo consumo de energia, controle conveniente, vida útil garantida e baixo custo? Sim, esse é o método de controle computadorizado utilizando motor CA.
Em comparação com os motores EC, os motores AC apresentam uma série de vantagens, como estrutura simples, tamanho reduzido, fabricação facilitada, operação confiável e baixo custo. Como não apresentam problemas de comutação, sua vida útil é muito maior do que a dos motores EC. Por muito tempo, devido ao seu desempenho insatisfatório na regulação de velocidade, o método de regulação de velocidade foi dominado pelos motores EC. No entanto, com o surgimento e desenvolvimento de novos dispositivos eletrônicos de potência e circuitos integrados de grande escala, bem como o contínuo surgimento e aplicação de novas teorias de controle, os métodos de controle de velocidade em motores AC têm se desenvolvido gradualmente e, eventualmente, substituirão os sistemas de controle de velocidade em motores EC.
No controle CA de ventiladores de alta velocidade (FFU), existem dois métodos principais: controle por regulação de tensão e controle por conversão de frequência. O método de controle por regulação de tensão ajusta a velocidade do motor alterando diretamente a tensão do estator. As desvantagens desse método são: baixa eficiência durante a regulação de velocidade, superaquecimento do motor em baixas velocidades e faixa de regulação de velocidade estreita. No entanto, essas desvantagens não são tão evidentes para a carga de ventiladores de alta velocidade, e o método apresenta algumas vantagens na situação atual.
(1). O esquema de regulação de velocidade é maduro e o sistema de regulação de velocidade é estável, o que pode garantir uma operação contínua sem problemas por um longo tempo.
(2). Fácil de operar e baixo custo do sistema de controle.
(3). Como a carga do ventilador FFU é muito leve, o calor do motor não é muito sério em baixa velocidade.
(4) O método de regulação de tensão é particularmente adequado para a carga do ventilador. Como a curva de ciclo de trabalho do ventilador FFU é uma curva de amortecimento única, a faixa de regulação de velocidade pode ser muito ampla. Portanto, no futuro, o método de regulação de tensão também será um dos principais métodos de regulação de velocidade.
Data da publicação: 18/12/2023