电子工业洁净室FFU结构简介

电子工业洁净室电子工业洁净室 FFUFFU 结构简介结构简介 文章编号 SMS 2306 信息录入 值欧 来自 www sh 人气 6 加入时间 2012 2 10 一 FFU 的外观 目前 全世界所有厂家生产的 FFU 从外观上可这样划分 1 从形状上分两种 一种是长方体 如图 1 所示 一种上部为坡形 如图 2 所示 图 2 所示的 FFU 的上部做成坡形 起到了一种导流的作用 有利于气 流的流动和均匀分布 图 1 所示的 FFU 则一般依靠另外的途径来均衡气流 后面 详细阐述 2 从结构上分两种 一种为整体 如图 3 所示 一种为分体 如图 4 所示 分体形状的 FFU 有如下优势 使过滤器的更换变得方 减小了安装过程中的劳动强度 整体形状的 FFU 有如下优势 增加了 FFU 的密封性 有效防止了泄漏 有利于降低噪音 有利于减小振动 二 FFU 的组成部件 目前 各种 FFU 最多由以下几部分组成 按从上到下 从内到外的顺序 视不同厂家组成部分可能有所减少 如图 5 所示 1 预过滤器 6 气流均衡装置 2 外壳体 7 过滤器 3 风管连接部件 8 金属防护网 4 电机 9 刀缘 5 叶轮 10 控制元件 下面 我们对各个部件进行分析介绍 一 预过滤器 一般为可清洗聚胺脂泡沫 主要防止因施工 检修或其它意外情况产生杂 物而可能造成的对过滤器的伤害 二 外壳体 组成材料大致有铝板 铝合金 硬塑 不锈钢等几种 不同厂家和不同的使 用环境有不同的选择 厚度大约为 1 2 2 0 视厚度情况有些可以载人 三 风管连接部件 在洁净级别较低 1000 级 联邦标准 209E 的场合 此时吊顶上部没有静 压箱 带有风管连接部件的 FFU 使得风管和 FFU 的连接十分方便 四 电机 目前 交流电机和直流电机在 FFU 中都有使用 直流电机的体积大 造价 高 控制容易实现 能耗较高 交流电机的体积小 造价低 控制需要相应的 技术 能耗较低 现在 FFU 所使用的 电机的寿命大约为 4 10 万小时不等 一 些优秀的电机会有相应的技术 如无油润滑 密封轴承 带过热保护 换向器 寿命得到显著提高等 五 叶轮 叶轮有两种形式 前倾和后倾 前倾有利于增加气流组织的矢向流动 增 强去除尘埃的能力 后倾有利于降低能耗 减小噪音 六 气流均衡装置 随着 FFU 的不断普及 绝大部分厂家都开始装配气流均衡装置 用来调整 FFU 的出口气流 从而改善洁净室的气流分布 目前 这种均衡装置大约分为 三种 一种为孔板 如图 6 所示 主要通过板上的孔的疏密分布来调节 FFU 的 出口气流 一种为格栅 如图 7 所示 主要通过格栅 的疏密来调节 FFU 的出口 气流 另外一种为动力曲线 如图 8 所示 主要通过曲线的形状来诱导气流的 流动 同时也通过曲线上的孔的疏密分布来调节气流 七 过滤器 FFU 所使用的过滤器和洁净厂房所用的其它过滤器一样 这里不再赘述 八 金属防护网 金属防护网主要起到对过滤器的保护作用 大部分都防静电 九 刀缘 当 FFU 使用在一些特别的场合时 带刀缘的 FFU 可使用液槽密封 从而能 满足高密封性的要求 十 控制单元 FFU 的控制可大致分为多档开关 连续调节 计算机控制等几种 同时实 现的功能有单台控 制 分区控制 报警 运行状态显示等 浅析浅析 FFUFFU 在电子洁净室的应用在电子洁净室的应用 2009 11 6 15 30 59 资料来源 PCBcity 作者 摘要 摘要 重点阐述了 FFU 的特点及控制方式 并结合现代电子洁净室对空气洁净 度等级的要求 分析了 FFU 应用在洁净室中的优势 并介绍了 FFU 在实际工程案例 中的应用 关键词 关键词 FFU DC 干盘管洁净室空气洁净度等级 随着科学技术的日新月异 尤其是军事工业 航天 电子和生物医药等工业的 发展 促使洁净技术的发展也随之突飞猛进 现代化工业产品生产和现代化科学实 验活动要求微型化 精密化 高纯度 高质量和高可靠性 电子计算机就是微型化 产品中最具代表性的产品之一 电子管到半导体分离器件到集成电路再到超大规模 集成电路 特别是 20 世纪 80 年代大规模集成电路和超大集成电路的迅速发展 大 大促进洁净技术的发展 一 概念及原理一 概念及原理 Fan Filter Unit 风机过滤单元机组 简称 FFU 是由高效过滤器 HEPA 或超高效过滤器 ULPA 微型风机 壳体组合而成的净化空调末端 其用于乱流 及层流洁净室内 FFU 通常都是与吊顶骨架配合使用 根据吊顶骨架的不同选择与 之对应的 FFU FFU 的洁净方式可以实现空气洁净度等级要求在 ISO3 ISO9 即 1 级 100 万级 之间的洁净室 常见的洁净室空气处理方式有两种 分别是 MAU AHU HEPA 以下简称 AHU 系 统 和 MAU FFU DC 干盘管 以下简称 FFU 系统 通过对两种方式的比较得出 FFU 在净化空调系统中充当了净化循环机组 洁净室的循环风量等于洁净室内 FFU 的风量总和 洁净室的空气是由 FFU 从洁净天花夹层中送进洁净室内 并通过回风 夹道将循环空气再送回到天花夹层 循环空气在通过回风夹道时与安装在夹道中的 DC 干盘管进行热量交换 二 特点及应用二 特点及应用 FFU 的特点 低能耗 低噪音 方便灵活 节约空间 易安装 低能耗 从 FFU 的组成部件来看 需要消耗能量的只有微型风机 而微型风机 的功率一般都是在 110w 190w 之间 虽然在选用 FFU 时 初期投资要比使用风管 通风高 但它在后期运行中 突出的表现出节能 免维护等特点 通常洁净室的循 环风量是很大的 以面积为 100m2 洁净室内高为 3m 空气洁净度等级要求为 ISO6 即 1000 级 的洁净室为例 洁净厂房设计规范 GB500073 2001 规 定空气洁净等级为 ISO6 的洁净室的换气次数为 50 60 次 h 我们在这里取换气次 数为 55 次 h 则总循环风量为 16500CMH 补新风量我们取 3000CMH 方案 1AHU 系统中 MAU 的全压损失为 700Pa 功率为 2 2kw AHU 的全压损失为 1300Pa 功率为 15kw 整个系统的总功率为 17 2kw 方案 2FFU 系统中 MAU 的全压损失为 800Pa 功率为 2 2kw FFU 规格为 1200 600 风量 1200CMH 有 14 个 单个 FFU 的功率为 190W FFU 总功率为 2 66kw 整个系统的总功率为 4 86kw 通过对方案 1 2 的功率比较 我们得出一个结论 FFU 在系统充当循环风柜 和高效过滤器的集合体 而且其消耗的功率远比循环风柜 AHU 功率的要小 符合现 在大力提倡节约型社会的主题 并给厂方在节约生产成本方面找到一个新的方向 低噪音 中户人民共和国国家标准城市区域噪声标准 规定 工业区昼间 65db A 夜间 55db A 目前市场上风机的噪音值一般是在 65 90db A 有的甚 至会达到 100db A 以上 如果采用 AHU 系统就很容易噪声超标 造成噪声污染 而 FFU 的噪音值一般是在 45 55db A 这样就不会担心其噪声会超标 方便灵活 由于 FFU 是自带微型风机的 它不受区域的限制 可根据需要分区 控制 随着科学技术的不断进步 特别是集成电路技术的飞速发展 对洁净室空气 洁净度等级的要求越来越高 因此洁净室空气洁净度等级升级是不可避免的趋势 如果原有的洁净空调方式是 MAU AHU HEPA 的话 所谓洁净室升级就意味着重建 因为改造关系到施工难度以及在施工过程对原有的天花板及天花板管道的破坏 最 后的投资与重建的投资相差不大 而且对洁净室温湿度的控制提出了更高的要求 另外 也不利于节能 但如果原系统采用的是 MAU FFU DC 干盘管的空调方式 由 于洁净室循环风的总量是 FFU 的风量总和 且 FFU 的安装是配合吊顶骨架的 洁净 室升级就是在洁净天花上增加相应的 FFU 个数 由于系统风管很少 省掉了风管的 制作与安装 施工的难度大大降低 施工工期也大幅度缩短 一种产品的市场占有 率很大程度都取决于进入市场的时间 进入越早越容易占有市场 越早见到利润 而且任何一个投资者在都希望在最短的时间得到回报 这就更加能体现 FFU 系统的 优势 另外 例如在某个生产工序上需要的空气洁净度等级是洁净室达不到的 且升 级洁净室等级又过于浪费或者是没有必要时 我们就可以利用 FFU 的特性 制作一 个提高局部洁净度等级的洁净室送风单元 例如 FFU 层流罩 节约空间 由于 AHU 系统风管很多 再加上给排水 消防以及工艺等众多管线 就使得洁净室天花内错综交杂 给检查维修得来很多不便 FFU 系统由于只有新风 送风管且不多 这样天花内的空间就少了很多管线且整齐有序 自然占用的空间也 就减少了 给日后的检查维修和洁净室升级改造留出了很多有效空间 易安装 通常采用 FFU 系统的洁净室天花板都是用吊顶骨架来固定的 我们在 选择洁净天花板时 只要将其尺寸 吊顶骨架的间距与 FFU 的外形尺寸刚好吻合 这样安装时只要将 FFU 摆放在吊顶骨架上 不但安装简单快捷 而且是在洁净室内 与天花板一致的尺寸 整齐美观 三 三 FFUFFU 的控制系统的控制系统 FFU 系统的控制有多档开关控制 无级调速控制 遥控控制 计算机群控等多 种控制方式 一般根据洁净厂房中央空调系统控制方式 洁净室内 FFU 的数量以及 甲方对 FFU 控制系统要求来选择经济 合理的控制方式 多档开关控制系统就是安装一个速度控制开关和一个电源开关来实现对 FFU 的 管理与控制 其优点 结构简单 调速稳定 投资成本低 缺点 控制起来相当不 便 需要工作人员在天花夹层内调速 遥控控制是将微型风机的开关以及调速命令通过红外信号或者射频信号来传达 以实现对 FFU 的控制与管理 遥控控制也可根据需要对其 FFU 进行单台控制或者分 组控制 但这样就要求采用不同的遥控器 优点 结构简单 调速稳定 控制方便 投资成本较低 缺点 由于厂内有很多控制设备都会产生较强电磁信号 以使 FFU 的遥控收到干扰 执行错误的操作 因此采用这类控制方式要视环境而定 不是所 有的厂房都适用 计算机群控系统是基于 RS485 总线设计 采用主机 PC 机 RS232 485 转换 接口 主路由器 从路由器 FFU 控制模块 4 层结构 主控 PC 机 最多可管理 9 台主路由器 每台主路由器可管理 31 台从路由器 从路由器最多不超过 255 台 每台从路由器 可控制 31 台 FFU 控制模块 系统最多可控制 7905 台 FFU 风机 这类控制方式的优点 控制容易 调速范围宽 能实现较复杂的控制 采用集 散式控制 能实现对 FFU 的集中控制和监测 能实现对不同系统的 FFU 分区分系统 控制 并能实现对单台 FFU 进行监控 智能化控制系统具有节能功能 缺点 结构 复杂 调试难度系数大 投资成本大 四 技术要点四 技术要点 从洁净室对空气洁净度等级的要求以及生产工艺对洁净室环境温 湿度的要求 来看 选择 FFU 系统只是一个项目的开始 以笔者所在公司多年从事电子厂房洁净 室设计及施工经验得出 要做一个节能的高质量空气洁净度等级的洁净室 必须要 有净化空调的专业知识 了解中央空调系统的能耗组成和空气处理的详细过程 以 及熟悉直接数字式控制系统 DDC 在中央空调系统中的运用才能够实现的 另外 由于洁净室的施工流程与普通的空调工程有所不同 所以工程的施工技术也是建造 高等级洁净室的一个重要保证 另外 在设计阶段同样需要注意 由于洁净室的温湿度以及空气洁净度等级的 要求不同 所以合理正确的选择系统也是很重要的 否则可能会导致装机容量及投 资过大 造成没有必要的能源和资金浪费 甚至系统不能全面满足洁净室的要求 合理的空调系统应是依据洁净室空调负荷和空气洁净度等级进行详细计算后得出所 需风量的结果 并结合相关的专业知识进行选择决定的 五 工程案例五 工程案例 某电子企业的千级洁净室 面积为 780m2 由三个小洁净室组成 分别是洁净 室 A 面积 310m2 洁净室 B 面积 325m2 洁净室 C 面积 145m2 洁净区高 2 5m 采 用的空调方式为 MAU FFU DC 干盘管 新风由 MAU 处理后直接送入洁净天花夹层 回风是通过洁净室两侧的回风夹道以及中间回风柱进入天花夹层 设计计算的主要 数据如下 洁净室内的温度要求 22 2 空气相对湿度为 55 5 室外空气状态参数为 广东省广州地区的空气参数 夏季干球温度 33 5 湿球温度 27 7 空气相对 湿度 67 冬季干球温度 5 湿球温度 3 空气相对湿度 70 根据空调冷负荷计算得出洁净室 A 冷负荷为 103kw 洁净室 B 冷负荷为 112kw 洁净室 C 冷负荷为 50kw 本工程中采用 FFU 其风量为 1200CMH H 功率 为 0 17kw 洁净室 A 选用 FFU 数量为 44 个 洁净室 B 选用 FFU 数量为 54 个 洁 净室 C 选用 FFU 数量为 24 个 新风机组的风量分别为 MAU A 风量 6000CMH MAU B 风量 8000CMH MAU C 风量 3000CMH 整个系统的风机总功率为 29 94kw 具体的 MAU FFU DC 干盘管的平面布置见下图 本工程范围内的空调系统控制并入整个厂房的中央空调 DDC 直接数字控制器 控制系统中 但是考虑到本系统 FFU 的数量不少 且甲方要求对 FFU 的运行能实现 时时监控 采用了 FFU 计算机群控系统 本工程如果采用 AHU 系统 洁净室送风的 AHU 风量就分别为洁净室 A 为 46500CMH 洁净室 B 为 48500CMH 洁净室 C 为 22000CMH 系统新风量为 12000CMH 整个系统的风机总功率为 80 5kw FFU 系统的总循环风量为 146400CMH 新风量为 17000CMH 总功率为 29 94kw AHU 系统的总循环风量为 117000CMH 新风量 12000CMH 总功率为 80 5kw 且 AHU 系统中的组合式风柜的风量大 风柜