關(guān)于清洗設(shè)備排風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能改造研究

賈易洪+賴忠良

摘 要：本文基于本公司半導(dǎo)體生產(chǎn)線上清洗間內(nèi)老式排風(fēng)系統(tǒng)的改造研究。三菱可編程序邏輯控制器（PLC）根據(jù)清洗設(shè)備實(shí)際使用率，通過變頻器自動控制排風(fēng)電機(jī)的頻率，達(dá)到節(jié)能的目的。

關(guān)鍵詞：PLC；自動控制；變頻；節(jié)能

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

0 引言

隨著我國半導(dǎo)體行業(yè)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體設(shè)備中的能源消耗量越來越大。作為發(fā)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(jié)能減排工作，支持節(jié)能產(chǎn)品。各類清洗設(shè)備是半導(dǎo)體生產(chǎn)線上的必備也是關(guān)鍵的工藝設(shè)備。本公司半導(dǎo)體生產(chǎn)線建于90年代，老舊的清洗設(shè)備排風(fēng)系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足新形勢下的節(jié)能要求。

1 節(jié)能改造原因

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

2 改造具體方案

2.1 控制方式的選擇

整個系統(tǒng)實(shí)際地理環(huán)境限制如清洗機(jī)工作狀態(tài)采取在305房間、排風(fēng)閥在305房間夾層、變頻器在101廠房空調(diào)配電間，控制系統(tǒng)比較分散。若采用傳統(tǒng)控制方式控制布線多，受干擾影響大，維護(hù)維修困難?？删幊绦蜻壿嬁刂破鳎≒LC）把計(jì)算機(jī)的功能完備、通用性和靈活性好等優(yōu)點(diǎn)和繼電接觸式控制系統(tǒng)的操作方便、簡單易懂、價格低廉等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，因此它是一種適應(yīng)工業(yè)環(huán)境的通用控制裝置?，F(xiàn)在的可編程控制器和原來的控制系統(tǒng)相比，增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、過程控制、數(shù)據(jù)通信等功能，已可以完成大型而復(fù)雜的控制任務(wù)?？删幊绦蚩刂破髯鳛楣I(yè)自動化的技術(shù)支柱之一，在工業(yè)自動控制領(lǐng)域占有十分重要的地位[1]。因此選用三菱PLC強(qiáng)大的通信功能實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的控制。

2.2 控制原理圖

改造好的排風(fēng)系統(tǒng)控制原理圖如圖1所示。

三菱控制系統(tǒng)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(diào)配電間，通信方式完成所有系統(tǒng)的控制，可以在本地、遠(yuǎn)程手動控制變頻器。為了防止誤動作，遠(yuǎn)程只有開啟變頻器功能，主要用于夏季雷電季節(jié)突然斷電，第一時間啟動變頻器減少對房間內(nèi)廢氣對整個超凈的影響。遠(yuǎn)程控制柜放置在305房間夾層，根據(jù)清洗設(shè)備使用情況完成305房間內(nèi)10個電動防腐排風(fēng)閥的自動開閉；305房間清洗設(shè)備工作狀態(tài)控制器放置在305房間走廊，將清洗設(shè)備工作實(shí)時狀態(tài)傳遞給PLC控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的監(jiān)控通過三菱CCLINK總線接入到南區(qū)西區(qū)潔凈廠房運(yùn)行與管理系統(tǒng)，可以網(wǎng)上任何計(jì)算機(jī)實(shí)時查看其工作狀態(tài)，當(dāng)排風(fēng)系統(tǒng)異常時，以聲光形式通知運(yùn)行保障人員。變頻器運(yùn)行頻率根據(jù)清洗設(shè)備的工作狀態(tài)自動發(fā)生改變，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目的。

3 改造后達(dá)到功能及效果

改造的排風(fēng)系統(tǒng)在在計(jì)算機(jī)上控制界面可以清楚地看見各個清洗設(shè)備的實(shí)際使用情況及風(fēng)機(jī)的頻率、電流、電壓等參數(shù)。排風(fēng)系統(tǒng)操作控制界面如圖2所示。

改造的清洗間排風(fēng)系統(tǒng)在我公司已運(yùn)行半年多，系統(tǒng)工作可靠穩(wěn)定，減少了排風(fēng)及空調(diào)機(jī)組運(yùn)行能耗。根據(jù)設(shè)備運(yùn)行情況，排風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率由工頻降低至48-30HZ，減少排風(fēng)量約5000立方米/小時左右，同時減小空調(diào)機(jī)組新風(fēng)處理量5000立方米/小時，節(jié)約電耗約35Kw/h，節(jié)約費(fèi)用每年約20萬元左右，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能改造目的。

同時，變頻器狀態(tài)能時時顯示，出現(xiàn)故障時第一時間工作人員，加強(qiáng)排風(fēng)系統(tǒng)的安全性，提高動力保障能力，確保了科研生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

4 結(jié)束語

節(jié)能和狀態(tài)監(jiān)控是一般生產(chǎn)線上老舊工藝或者條件保障設(shè)備改造的兩個重要目的。通過當(dāng)下新的PLC應(yīng)用及變頻器的技術(shù)，對老式的排風(fēng)系統(tǒng)的改造，不但能提高設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性，還能達(dá)到節(jié)能的目的，具有很實(shí)際的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]王永華，宋寅卯，陳玉國，鄭安平.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京航空航天出版社，2003.