关于清洗设备排风系统节能改造研究

贾易洪+赖忠良

摘 要：本文基于本公司半导体生产线上清洗间内老式排风系统的改造研究。三菱可编程序逻辑控制器（PLC）根据清洗设备实际使用率，通过变频器自动控制排风电机的频率，达到节能的目的。

关键词：PLC；自动控制；变频；节能

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

0 引言

随着我国半导体行业的飞速发展，半导体设备中的能源消耗量越来越大。作为发展中国家，资源有限，为了缓解各种资源日益枯竭的压力，本公司开始大力开展节能减排工作，支持节能产品。各类清洗设备是半导体生产线上的必备也是关键的工艺设备。本公司半导体生产线建于90年代，老旧的清洗设备排风系统已经不能满足新形势下的节能要求。

1 节能改造原因

本公司半导体生产线清洗305房间里腐蚀机、清洗腐蚀系统、石英管清洗机、电炉煮酸台等高腐蚀清洗设备，工艺期间排放大量腐蚀性气体。目前，不管春夏秋冬，设备使用与否，新风系统都要送入恒温恒湿的空气进入整个房间，每台设备上方的排风口不断排出废气，经过风机以工频方式运行送至酸雾净化塔处理，然后排到大气中。当设备没有使用，尤其在夏季、冬季温度房间内也必须保持在20-28度、深夜清洗设备没有工作时也工作在这种模式，浪费大量的动力运行费。故需要开发一种自动新型的节能运行方式。

2 改造具体方案

2.1 控制方式的选择

整个系统实际地理环境限制如清洗机工作状态采取在305房间、排风阀在305房间夹层、变频器在101厂房空调配电间，控制系统比较分散。若采用传统控制方式控制布线多，受干扰影响大，维护维修困难。可编程序逻辑控制器（PLC）把计算机的功能完备、通用性和灵活性好等优点和继电接触式控制系统的操作方便、简单易懂、价格低廉等优点结合起来，因此它是一种适应工业环境的通用控制装置。现在的可编程控制器和原来的控制系统相比，增加了算术运算、数据转换、过程控制、数据通信等功能，已可以完成大型而复杂的控制任务。可编程序控制器作为工业自动化的技术支柱之一，在工业自动控制领域占有十分重要的地位[1]。因此选用三菱PLC强大的通信功能实现整个系统的控制。

2.2 控制原理图

改造好的排风系统控制原理图如图1所示。

三菱控制系统FX3U-32MR、FX3U-485BD、FX3U-485ADP-MB、FX3U-64CCL、485集线器、三菱F740变频器等安装厂房空调配电间，通信方式完成所有系统的控制，可以在本地、远程手动控制变频器。为了防止误动作，远程只有开启变频器功能，主要用于夏季雷电季节突然断电，第一时间启动变频器减少对房间内废气对整个超净的影响。远程控制柜放置在305房间夹层，根据清洗设备使用情况完成305房间内10个电动防腐排风阀的自动开闭；305房间清洗设备工作状态控制器放置在305房间走廊，将清洗设备工作实时状态传递给PLC控制系统。系统的监控通过三菱CCLINK总线接入到南区西区洁净厂房运行与管理系统，可以网上任何计算机实时查看其工作状态，当排风系统异常时，以声光形式通知运行保障人员。变频器运行频率根据清洗设备的工作状态自动发生改变，实现节能降耗目的。

3 改造后达到功能及效果

改造的排风系统在在计算机上控制界面可以清楚地看见各个清洗设备的实际使用情况及风机的频率、电流、电压等参数。排风系统操作控制界面如图2所示。

改造的清洗间排风系统在我公司已运行半年多，系统工作可靠稳定，减少了排风及空调机组运行能耗。根据设备运行情况，排风机运行频率由工频降低至48-30HZ，减少排风量约5000立方米/小时左右，同时减小空调机组新风处理量5000立方米/小时，节约电耗约35Kw/h，节约费用每年约20万元左右，实现了節能改造目的。

同时，变频器状态能时时显示，出现故障时第一时间工作人员，加强排风系统的安全性，提高动力保障能力，确保了科研生产的顺利进行。

4 结束语

节能和状态监控是一般生产线上老旧工艺或者条件保障设备改造的两个重要目的。通过当下新的PLC应用及变频器的技术，对老式的排风系统的改造，不但能提高设备运行稳定性，还能达到节能的目的，具有很实际的意义。

参考文献：

[1]王永华，宋寅卯，陈玉国，郑安平.现代电气控制及PLC应用技术[M].北京航空航天出版社，2003.