關于清洗設備排風系統節能改造研究

賈易洪+賴忠良

摘 要：本文基于本公司半導體生產線上清洗間內老式排風系統的改造研究。三菱可編程序邏輯控制器（PLC）根據清洗設備實際使用率，通過變頻器自動控制排風電機的頻率，達到節能的目的。

關鍵詞：PLC；自動控制；變頻；節能

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.259

0 引言

隨著我國半導體行業的飛速發展，半導體設備中的能源消耗量越來越大。作為發展中國家，資源有限，為了緩解各種資源日益枯竭的壓力，本公司開始大力開展節能減排工作，支持節能產品。各類清洗設備是半導體生產線上的必備也是關鍵的工藝設備。本公司半導體生產線建于90年代，老舊的清洗設備排風系統已經不能滿足新形勢下的節能要求。

1 節能改造原因

本公司半導體生產線清洗305房間里腐蝕機、清洗腐蝕系統、石英管清洗機、電爐煮酸臺等高腐蝕清洗設備，工藝期間排放大量腐蝕性氣體。目前，不管春夏秋冬，設備使用與否，新風系統都要送入恒溫恒濕的空氣進入整個房間，每臺設備上方的排風口不斷排出廢氣，經過風機以工頻方式運行送至酸霧凈化塔處理，然后排到大氣中。當設備沒有使用，尤其在夏季、冬季溫度房間內也必須保持在20-28度、深夜清洗設備沒有工作時也工作在這種模式，浪費大量的動力運行費。故需要開發一種自動新型的節能運行方式。

2 改造具體方案

2.1 控制方式的選擇

整個系統實際地理環境限制如清洗機工作狀態采取在305房間、排風閥在305房間夾層、變頻器在101廠房空調配電間，控制系統比較分散。若采用傳統控制方式控制布線多，受干擾影響大，維護維修困難。可編程序邏輯控制器（PLC）把計算機的功能完備、通用性和靈活性好等優點和繼電接觸式控制系統的操作方便、簡單易懂、價格低廉等優點結合起來，因此它是一種適應工業環境的通用控制裝置。現在的可編程控制器和原來的控制系統相比，增加了算術運算、數據轉換、過程控制、數據通信等功能，已可以完成大型而復雜的控制任務。可編程序控制器作為工業自動化的技術支柱之一，在工業自動控制領域占有十分重要的地位[1]。因此選用三菱PLC強大的通信功能實現整個系統的控制。

2.2 控制原理圖

改造好的排風系統控制原理圖如圖1所示。

三菱控制系統FX3U-32MR、FX3U-485BD、FX3U-485ADP-MB、FX3U-64CCL、485集線器、三菱F740變頻器等安裝廠房空調配電間，通信方式完成所有系統的控制，可以在本地、遠程手動控制變頻器。為了防止誤動作，遠程只有開啟變頻器功能，主要用于夏季雷電季節突然斷電，第一時間啟動變頻器減少對房間內廢氣對整個超凈的影響。遠程控制柜放置在305房間夾層，根據清洗設備使用情況完成305房間內10個電動防腐排風閥的自動開閉；305房間清洗設備工作狀態控制器放置在305房間走廊，將清洗設備工作實時狀態傳遞給PLC控制系統。系統的監控通過三菱CCLINK總線接入到南區西區潔凈廠房運行與管理系統，可以網上任何計算機實時查看其工作狀態，當排風系統異常時，以聲光形式通知運行保障人員。變頻器運行頻率根據清洗設備的工作狀態自動發生改變，實現節能降耗目的。

3 改造后達到功能及效果

改造的排風系統在在計算機上控制界面可以清楚地看見各個清洗設備的實際使用情況及風機的頻率、電流、電壓等參數。排風系統操作控制界面如圖2所示。

改造的清洗間排風系統在我公司已運行半年多，系統工作可靠穩定，減少了排風及空調機組運行能耗。根據設備運行情況，排風機運行頻率由工頻降低至48-30HZ，減少排風量約5000立方米/小時左右，同時減小空調機組新風處理量5000立方米/小時，節約電耗約35Kw/h，節約費用每年約20萬元左右，實現了節能改造目的。

同時，變頻器狀態能時時顯示，出現故障時第一時間工作人員，加強排風系統的安全性，提高動力保障能力，確保了科研生產的順利進行。

4 結束語

節能和狀態監控是一般生產線上老舊工藝或者條件保障設備改造的兩個重要目的。通過當下新的PLC應用及變頻器的技術，對老式的排風系統的改造，不但能提高設備運行穩定性，還能達到節能的目的，具有很實際的意義。

參考文獻：

[1]王永華，宋寅卯，陳玉國，鄭安平.現代電氣控制及PLC應用技術[M].北京航空航天出版社，2003.