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无尘无菌洁净室专家 2018-01-09 09:02:35

FFU英文全称为(Fan Filter Unit),中文专业用语为风机过滤机组。 FFU风机滤网机组可模块化连接使用,使用FFU广泛应用于洁净室、洁净工作台、洁净生产线、组装式洁净室和局部百级等应用场合。

FFU设有初、高效两级过滤网。风机从FFU顶部将空气吸入并经初、高效过滤器过滤,过滤后的洁净空气在整个出风面以0.45M/S±20%的风速匀速送出。适用于在各种环境中获得高级别的洁净环境。它为不同尺寸大小,不同洁净度等级的洁净室、微环境提供高质量的洁净空气。在新建洁净室、洁净厂房式改造翻新中,即可提高洁净度级别,降低噪音和振动,也可大大降低造价,安装维护方便,是洁净环境的理想部件。



FFU应用、分类与结构

无尘室概念

如:一个F5厂无尘室采用:MAU+FFU+DC系统即是组合式新风机组。(Make-up Air Unit)+ 风机过滤器单元(Fan Filter Unit)+ 干盘管(Dry coil)系统。布局如下图所示:



FFU应用

一般情况下,洁净室系统有:风管系统,FFU系统和轴流风机系统;

相比风管系统的优点:

⑴灵活性 ⑵可再利用性 ⑶负压通风 ⑷缩短建设周期 ⑸减少运行成本 ⑹节省空间。

洁净等级在1000级(FS209E标准)或ISO6级以上的洁净室通常采用FFU布局,局部净化的环境或者洁净柜、洁净工作台等通常也是用FFU来实现。

为什么要使用FFU系统?

FFU本身的以下优点使得其迅速得到了应用:

1、更换、安装、移动灵活简便

FFU是自带动力,且是自成一体模块化,配套过滤器易于更换,故其不受区域的限制;在洁净厂房里,可根据需要,分区控制,依需更换、移动。

2、负压通风

这是FFU的独特特点。由于它本身能够提供静压,洁净室相对于外界是正压,这样,外部的颗粒就不会受到泄漏到洁净区里,使得密封变得很简单而且安全。

3、缩短建设周期

使用FFU省掉了风管的制作和安装,缩短建设周期。

4、减少运行成本

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。

5、节约空间

相比较其它系统,FFU系统占用送风静压箱内较少层高,且基本不占用洁净室内空间。

FFU的分类

1.按照机箱外形尺寸分类

根据用以安装机组的吊顶龙骨中心线的距离,机箱模数尺寸主要分为:1200*600,代号为42;1200*900,代号为43;1200*1200,代号为44;600*600,代号为22;750*1500,代号为25;其它客户定制的非标尺寸(custom-size,用CS表示)。

2.FFU按机箱材质不同分类

按照机箱材质不同分类分为标准型涂层钢板(包括镀锌、镀铝锌、喷塑等),代号为G;不锈钢板,代号为S;铝板(铝合金板),代号为A;其他材质,代号为O。

3.FFU按照电机方式分类

按照电机方式分类,可分为交流电机和无刷直流电机。交流单相电机代号为A1;交流三相电机代号为A3;直流无刷电机代号为EC。

4.FFU按照控制方式不同分类

交流供电机组按照机组控制方式不同分为单工况机组,用S表示;多工况分档控制机组,用M表示;无级调控机组,包括调压或变频控制等此项可缺省。

5.FFU按照机组静压不同分类

按照机组静压不同分为标准静压型和高静压型。标准静压型代号为S;高静压型代号为H。标准静压型此项可缺省。

6.FFU按照过滤器效率不同

按照机组所带高效过滤器效率不同可分为高效过滤器,代号为H;超高效过滤器,代号为U;机组入口如带有粗效预过滤器代号为P,无预过滤器时可缺省。

FFU的结构

1.外观


分体式:使过滤器的更换变得方便,减小了安装过程中的劳动强度。

整体式: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。

2.FFU箱体的基本构造


FFU主要由四部分组成:

1)箱体

其材质常用镀锌铝合金涂层钢板,铝合金,不锈钢三种。作用一是支撑风机及导风圈,二是支撑导流板;

2)导流板

气流的均衡装置,内置于箱体内部,风机下方的四周;

3)风机

有单项交流(AC/1Phase),直流(EC/1Phase),三项交流(AC/3Phase)三种;

4)控制部件

对于交流FFU,其常用五档调速器或无极调速器;直流系统的控制芯片嵌在电机内部,借助于专用控制软件、电脑、控制网关及网络线路实现远程控制。


3.主要构造

1)箱体一般结构


2)风机


3)电机


无刷电机

结构上,无刷电机和有刷电机有相似之处,也有转子和定子,只不过和有刷电机的结构相反;有刷电机的转子是线圈绕组,和动力输出轴相连,定子是永磁磁钢;无刷电机的转子是永磁磁钢,连同外壳一起和输出轴相连,定子是绕组线圈,去掉了有刷电机用来交替变换电磁场的换向电刷,故称之为无刷电机。通常被使用在控制要求比较高,转速比较高的设备上,如航模,精密仪器仪表等对电机转速控制严格,转速达到很高的设备上。(www.iwuchen.com)

马达故障现象:

a.三相电缺相:可能供电网缺相

b.轴承损坏:机械故障等

c.过载:风扇被卡等

d.三相不平衡:三个回路负载不平衡。

4)过滤器

预过滤器:过滤大颗粒尘粒,不织布,初效滤网,滤网框架;

高效过滤器:HEPA/ULPA(高效/超高效);例:H14,效率为99.999%@0.3um;

化学滤网(Chemical Filter):除氨,硼,有机气体等,一般安装于进气口,同预过滤器安装方法。



FFU的基本参数与选型

制作设备一般规格如下:

◆尺寸:天板尺寸配套;

◆材质:环境需求,成本考量;

◆表面风速:0.35~0.45m/s,耗电量差异较大;

◆静压:克服风阻需求;

◆滤网:依洁净等级需求;

◆电机:电源特性,功率,轴承寿命;

◆噪音:要符合洁净室对噪音要求。

基本参数

1、面风速

一般介于0-0.6m/s之间,如是五档调速则是各档对应的风速大致是0.3-0.35-0.4-0.45-0.5m/s,无极调速则大致是0-0.6m/s。

2、功耗

交流系统一般在100-300瓦;直流系统在50-220瓦。直流系统较之交流功耗小30-50%。

3、风速均匀度

指FFU面风速的均匀度,高级别的洁净室对其要求尤其严格,否则极易引起扰流。优异的风机、过滤器及散流板设计、工艺水平决定该项参数的优劣,测试该项参数时,视FFU出风面的大小,均匀选取6-12个点测试面风速,其最大、最小值相比较平均值不得超过±20%。

4、机外静压

也称余压,该参数关系FFU的使用寿命,其与风机密切相关,一般要求在面风速0.45m/s时,机外静压不小于90Pa。

5、总静压

也称总压,即FFU在最大功率,风速为零时,其能提供的静压值,一般交流FFU的在300Pa左右,直流FFU的在500-800Pa,在一定风速下,一般可以这样计算:总静压(TSP)=机外静压(ESP,FFU提供的克服外界管道、回风道阻力的静压)+过滤器压损(该风速下的过滤器阻力值)

6、噪音

一般噪音介于42-56 dBA之间,使用时比较关注在面风速0.45m/s,机外静压在100Pa时的噪音,同等规格尺寸的FFU,直流的比交流的要小1-2分贝。

7、振动速率:一般小于1.0mm/s。

8、FFU的基本尺寸

基本模块天花龙骨心线距离

FFU箱体尺寸mmW×L

过滤器尺寸(mmW×L)

公制(mm

通常所说英ft)

1200×1200

4×4

1175×1175

1170×1170

900×1200

3×4

875×1175

870×1170

600×1200

2×4

575×1175

570×1170

600×900

2×3

575×875

570×870

600×600

2×2

575×575

570×570

备注:

1、以上宽和长度尺寸国内外各个厂家已经通用,厚度上每个厂家有所不同。

2、除以上基本尺寸外,非标的规格可以定制,但在交货期或者价格上不如采用标准规格合适。

高效无隔板过滤器效率的选择

各种效率的过滤器

过滤器效率

建议使用环境

欧标EN1822

美国IEST标准

CRAA标准草案

ISO14644

FS209E

H13

99.99@0.3µm

MPPS效率≥99.95%

5级或以下

100级或以下

H14

99.999@0.3µm

MPPS效率≥99.995%

5-6

100/1000

U15

99.9995@0.12µm

MPPS效率≥99.9995%

4-5

10/100

U16

99.99995@0.12µm

MPPS效率≥99.99995%

4

10

U17

99.999995@0.12µm

MPPS效率≥99.999995%

1-3

1

备注:

1、洁净室的级别同两个因素有关系:过滤器效率和换气次数(送风量);采用高效率的过滤器而风量过低也无法达到相关级别。

2、以上EN1822是目前欧洲通行标准,国内欧美厂家也在使用;

3、以上CRAA系蔡杰博士主导下起草的中国制冷空调工业协会行业标准草案,目前正在推广之中。

4、其中的FS209E标准为美国联邦标准,目前已经废止,但目前国内还在广泛使用。

FFU风机的选择

FFU风机有直流风机(EC)和交流风机(AC)可选择。

1、AC风机的选择

AC-FFU使用手动调速器控制,因其前期投入比较少;常用在200台FFU以下的洁净室。

2、EC风机的选择

EC-FFU适用于FFU数量庞大的洁净厂房中,利用电脑软件对每台FFU的运行状态和故障进行智能化控制,节约维护成本,每套软件可以控制多个主网关,每个网关可以控制7935台FFU。

EC-FFU照比AC-FFU可以节能30%以上,对于数量庞大的FFU系统每年的能耗节省是非常可观的。同时EC-FFU还具有噪音低的特点。

不同配置的FFU的能耗比较

现依1175*1175规格FFU,选用交流、直流风机与效率H14的PTFE(厚度50mm)、玻璃纤维(厚度69mm)过滤器配置成四种不同的系统,在机外静压是90Pa的条件下,各系统能耗参数如下(根据现场状况的不同,相关技术参数会有些变化):

参数

规格

EC-PTFE

EC-Glass

AC-PTFE

AC-Glass

面风速(m/s)

0.30-0.40-0.45

0.30-0.40-0.45

0.30-0.40-0.45

0.30-0.40-0.45

风速调节方式

电脑控制

电脑控制

五档调速

五档调速

功率(W)

90-127-149

118-171-195

202-220-230

236-253-264

噪音dB(A)

44.6-48.6-51.7

46.4-50.8-52.4

49.4-53.2-55.8

52.7-54-56

过滤器压损(Pa)

32-45-49

70-95-111

30-44-48

68-90-107

机外静压(Pa)

90

90

90

90

总静压(Pa)

122-135-139

160-185-201

120-134-138

158-180-197

1、直流系统运行比交流系统节能;

2、对于同种风机的FFU系统,使用PTFE过滤器的FFU系统比使用玻璃纤维过滤器的FFU系统节能。依0.45m/s的面风速计算,直流系统FFU,使用玻纤比使用PTFE功率高46w,即能耗高30.8%。


FFU的安装

一、安装的条件、环境及安装人员的服饰要求

1、安装时洁净室内必须已经密闭,新风空调送洁净风需3天左右,且室内保持清洁,无粉尘,所有龙骨已经安装并调平。

2、安装人员须配备洁净衣、洁净手套以防止人为的污染 FFU箱体及过滤器。

3、建议每组安装人员数量为6人。

二、FFU箱体与高效过滤器的安装

由于高效过滤器使用超细玻璃纤维滤纸,滤料容易折断损坏而造成泄漏。故搬运,拆包装,安装过程中不得摔倒或碰撞过滤器,严禁作业人员手指或其他物体接触过滤器滤料。(参考www.bacclean.com)

   FFU箱体与高效过滤器整体安装步骤:

步骤1:先在平整,宽敞的场地上铺上塑料薄膜,然后将FFU箱体竖立在塑料薄膜上(没有CLIP的一面向下),并将FFU两侧的6个CLIP的固定螺丝拧松。如下图所示:


步骤2:将高效过滤器紧贴着FFU箱体放好。由于过滤器边框内的滤芯是非常脆弱、易损的。故安装只能握紧其边框,轻拿轻放,不能接触其内部的滤芯,坚决避免碰撞滤芯。安装过滤器时要注意方向,使其出风面朝外即使过滤器边框标识的箭头向外(箭头的方向就是过滤器的出风的方向)。如下图所示:


步骤3:然后将CLIP 勾住高效过滤器的凹槽,并逐一安装固定,安装完毕,检查FFU 箱体与过滤器结合是否均匀,紧密。如下图所示:


FFU箱体与高效过滤器整体与龙骨之间的安装步骤:

步骤1:首先将FFU龙骨上的龙骨蝴蝶片取下。如下图所示:


步骤2:将FFU整体放在升降机上,并调节升降机位置,使升降机上FFU整体处于FFU龙骨中心位置;使用升降机慢慢将FFU整体升至FFU龙骨正上方。如下图所示:


步骤 3:将蝴蝶片安装回FFU龙骨上,如下图所示:


步骤 4:使用升降机慢慢将FFU整体放至蝴蝶片上,如下图所示:


步骤 5:移走升降机,完成FFU箱体及高效过滤器的安装,如下图所示:


步骤 6:安装完毕后,检查FFU整体与龙骨结合是否均匀,紧密。并进行接线。


接线注意事项

细节要求分强电和弱电两方面:

1.强电方面

FFU电气连接接口如下图:


每台FFU的强电连接按以下步骤:


在以上图中,红色,黄色,蓝色电源线分别为单相220V交流电源的火线,地线,零线。

步骤1~3为输入电源,步骤4~6为输出电源,输出电源用于连接到下一台FFU,作为下一台FFU的输入电源。通过这样的串接,可以将数台FFU的电源连接在一起。每台FFU的最大电流为1.5A,建议每一串电源线串接10台FFU,最后,第一台FFU可以选用16A的插头和插座接入强电桥架。

2.弱电方面

FFU之间用网络线连接。

网络线要求AMP六类或超六类屏蔽网线,水晶头为AMP屏蔽水晶头。如下图:


在以上图中,红色,黄色,蓝色电源线分别为单相220V交流电源的火线,地线,零线。

步骤1~3为输入电源,步骤4~6为输出电源,输出电源用于连接到下一台FFU,作为下一台FFU的输入电源。通过这样的串接,可以将数台FFU的电源连接在一起。每台FFU的最大电流为1.5A,建议每一串电源线串接10台FFU,最后,第一台FFU可以选用16A的插头和插座接入强电桥架。

2.弱电方面

FFU之间用网络线连接。

网络线要求AMP六类或超六类屏蔽网线,水晶头为AMP屏蔽水晶头。如下图:


   网络线的压制顺序由左到右为,桔白,桔,蓝白,蓝,绿白,绿,褐白,褐。如下图:



   压制网线时请注意要将网线中的铝薄与水晶头的金属部分充分接触,以达到屏蔽效果。如下如图:


   
网线压制完毕后可以进行FFU的网络连接。

在FFU的电气连接图中有两个网络接口,分别为 NET1,NET2,都可以用于FFU的互相连接,不分输入和输出。将压制好的网线直接插入接口中即可。如下图。


   单个FFU的编号为Gxxx-Fxx,其中“G”代表该FFU所属的组,“F”代表该FFU在所属组中的编号,如“G147-F31”代表该台FFU是第147组的第31台。FFU的连接以组为单位,每组的数量最大不超过31台(可以少于31台),网络线从该组的第一台通过两个NET接口逐个连接到最后一台。然后将第一台FFU通过一根较长的网络线连接到控制室的网关上,即可完成一个组的连接。整个项目中有若干个组,具体数量可以参考FFU的布置图。

安装过程中的注意事项

每个组必须是单独的一路网络线,组和组之间不能够混接,每组的最后一台FFU不能连接到其他组中。

强电连接为了连接牢固,需要选用单芯1.5平方毫米的铜线,如下图:


电线插入连接端子后不能有裸露部分。

安装电线和网线时不能使蛮力。

强电线路和弱电线路在走线时需要尽量避免平行走线。以减少干扰。安装完毕后如下图:


以上为安装线路的一些细节要求和建议。

安装FFU箱体与高效过滤器所需要的工具:

塑料薄膜(保护FFU箱体用),升降机,十字螺丝刀,博士电动工具,梯子,网线钳,剥线钳,防护工具等。

总结:轻拿轻放(过滤器);注意方向(过滤器、箱体的把手)。



常见问题简析

噪音往往超出设计师的预测:

测试时调节风量大小;使用吸音材;分析风车噪声有无特殊变化区域。

◆安装困难:

 a.FFU尺寸与T-Bar尺寸不符;

 b.100%覆盖区域,勾形扣片不能固定;

◆维修不便:无足够操作空间顺利更换过滤器。

◆电机的选择:

a.采用三相交流电源电机,容易发生缺相,烧毁电机的情况;

b.采用单相交流电源电机,又会存在体积大,负载不平衡现象;

c.采用直流电机,存在造价高,运行维护成本高的情况;

d.若优先考虑电机效率,则应选择三相AC电机;

e.若考虑维护方便,则会选择单相AC电机;

f.若考虑洁净度需求,则会选择直流电机;

g.群组控制时,单相仅可单个三档调速,而三相可全组变频调速;

注:随着现代变频技术和缺相保护技术提高及应用,AC风机中三相电机将得到更广泛的应用,现阶段国内仍以单相电机为主。

生产商的销售情况:(来自网摘,不代表暖通南社意见)

a.Gebhardt的ACFFU销售比例:单相约17%,三相约83%;

b.AAF的AC FFU销售比例:单相约95%,三相约5%;

c.Envirco,Mayair只生产单相ACFFU;

d.Hitachi标准品为三相AC FFU, AC FFU销售比例:单相约80%,三相约20%;

◆谐波:

原因:主要为DC电机整流装置产生非基波频率的电压;

危害:会引起系统电流值升高;会使控制系统出现故障;会使电气件温度升高,减少使用寿命;

◆电源连结方式:

1.端子台:连接耗时,一般为标准配件,小型洁净室常应用;

2.插头:连接简单快速,一般为选购配件,大型洁净室常应用;

◆滤网:有无低硼或无硼的要求,PTFE型滤网为无硼型。

◆认证:有无CE/UL/FM认证的需求,马达,滤网可作认证。