洁净室自控系统设计的简要分析

洁净室自控系统设计的简要分析

朱萌

中国电子系统工程第四建设有限公司    安徽合肥   230041

摘要:在洁净室的推广应用中，自动控制系统也逐步被引入到洁净室中。文章对新风机组、洁净区干盘管的调节、空调水系统的调节、洁净室制冷主机、水泵和换热器的自动控制等进行了详细的阐述，以期对洁净室的自动化控制有一定的借鉴意义。

关键词:洁净室;自控系统;设计

随着计算机技术、通信技术和自动化技术的进步，智能化建筑的建设也在逐步发展，其科学性、合理性和经济性等优点越来越明显，洁净室也逐步引入自动化系统。洁净室的自控系统以直连数字监测系统为主，其主要工作有新风机组、洁净区干盘管、空调水系统、洁净室制冷主机、水泵和换热器的控制等。新风系统的自动控制是指对新风的温度、气压进行自动控制。洁净区干盘管自动控制系统的主要功能是控制室内的温、湿。空调水系统的自动控制系统主要是进行冷冻水流量的自动控制系统。

一、洁净室设计原则

洁净室是指对空气污染度、温度、湿度、风速、洁净室内微小颗粒浓度及气压差进行调控的特殊场所，广泛应用于环保领域。洁净室的自动控制是保证洁净室环境的一个重要环节，它的合理设置对保证洁净室环境品质起着至关重要的作用。

首先，在进行洁净室的设计时，要对产品的性能、技术需求、生产技术需求等方面有充分的认识，并将其与洁净室工厂的建筑与结构资料相结合，对其周边的其它环境进行分析，保证周边没有严重的空气污染、振动、噪声等干扰。其次，在熟悉有关规程、标准的基础上，综合分析，对洁净室的面积与空间进行合理的规划，保证洁净生产区、辅助区、公共电源区，各个部分的性能指标与功能，达到使用的需要。最终，要对洁净室空调系统及有关的公用电力设施和设备进行合理的选择，既要达到产品的制造工艺要求，又要达到降低成本、节省能量的目的，并且要符合环保工作的要求和规范。

二、新风机组、洁净区干盘管的自控系统

1.送风温度的自控

对送风口温度进行控制，主要是在送风口安装温度传感器，DDC控制器，电动调节阀等对送风温度进行控制。其工作原理是：在洁净室中，温度传感器根据负载的变化，将检测到的数据传送至DDC控制器，DDC控制器基于检测到的信号，控制线圈出水管道上的电动调节阀，以求出所需的空气温度。送风控制系统的自动控制系统主要包括以下几个方面。

(1)送风温度系统的测温数据来自于送风管上的温度传感器，目前普遍使用的是送风管空气温度传感器。

(2)送风口的湿度测试数据来自于风管中的湿度传感器，目前使用最广泛的是风管空气湿度传感器。

(3)通风系统的防冻控制，主要是通过设置在表冷却器出口附近的吹风管上的防冻装置来实现对环境温度的动态监控，在温度降至0℃以下时，自动打开。

(4)送风机故障监控送风机控制柜的热继电器辅助接点。

2.洁净室室内温、湿度的自动控制

洁净室内温湿度自动控制系统的基本功能是为洁净室提供一个合适的空气环境，使其能够满足工作人员的活动需求，也可以用于科研工作。通风换气技术是空调系统调节室内温湿度的重要方法，它是对进入房间的空气进行处理，以达到洁净室内空气品质的要求。对空气进行加热降温、加湿除湿、净化过滤等是对空气进行处理的有效办法，因此可以对空气进行温度和湿度的调节。

(1)空气温度和湿度调节

洁净室一般是密闭的，空气流通不畅，而且在洁净室工作、生产过程中，也要求有一个相对稳定的温度、湿度环境。洁净室的空气环境受到太阳辐射等外部气候条件的改变、设备及人员的数量、散热量、二氧化碳的排放等多个方面的影响。在洁净室内的空气参数与设定值发生偏差时，由空调阀自动控制设备采用适当的工艺，将空调量降至设定值。

(2)洁净室内温湿度调节的原理

洁净室空调自动控制系统是将干盘管表冷却器（DCC）安装在洁净区内，如果面积很大，则要进行分区进行控制，因此，必须在各个区域设置一个电动调节阀，通过温度传感器检测到洁净室内的温、湿信号，DDC控制器就能相应地调整干盘管表冷却器出水量，实现对洁净室内温度变化的控制。如果切断了冷水的电气阀门，无法达到所需的温度，则必须打开MAU电加热部分，以实现温控。

3.洁净室空气压差自动控制系统

洁净室内压差的调节对于洁净室的利用意义重大，维持适当的压差是保证洁净室正常运行的前提。洁净室内压差自控系统的设置，其原理是：送风量要比回风大，使不能清洁的区域维持在同一气压水平，以确保洁净室的压差要求。

(1)为满足各分区间压差的需要，在各分区域回路的支管、干管等各区段均设置人工控制空气阀。空气流量是由这些调节阀来实现的。

(2)在压差式控制系统中，在设计压力差系统时，不能随便对送风机和排风机组风量进行调整，使系统具有充足的富余空气量，再用各个分区余压阀将压力排出，以确保微压差（正压）不变。

(3)洁净室压差控制系统，主要通过在洁净室内设置直读式压差测量仪，对三级过滤系统中的初级过滤器、中级过滤器和高效过滤器进行定期更换，同时对剩余压力阀进行定期检测。

三、空调水系统的自动控制

空调水系统的自动控制的投资和能耗都非常大，对其进行合理节能的设计显得尤为重要，而自控更是重中之重。在空调水系统中，冷水系统是由冷水机组、冷冻水循环系统和冷却水系统组成的，热水系统主要包括锅炉机组和热交换器等。

1.冷水系统

一般采用冷水作为空调系统的冷源。空气调节用的是冷冻机，也就是冷水机。目前，在空调系统中使用最多的是压缩活塞型、离心式、螺旋型、涡旋型等以及吸收型。冷源系统包括冷却塔、冷却水循环泵等，并与制冷机共同组成一个冷源系统。

冷水流量控制原理：利用电液压力旁通阀，通过浮动点控制冷却水旁路流量，实现高精度、高可靠性的控制。对线性调整模式的缺陷进行了排除。该方法利用PID控制器对供水回水的压差进行实时调整，以实现管网压力的均衡。

2.热水系统

热水系统的加热方式一般是用水或蒸汽，通常是城市热水供应，也可以是自建的锅炉。在以热水为主要热源的系统中，一般都是工厂、小区或单位自己建设的热水锅炉来供给。经过热交换器的加热，变成了空调用的热水。相对于蒸气，用热水更安全，而且稳定性更好。为了降低空调机组和系统成本，空调系统可采用冷、热盘管共用的两管系统，但一般采用的冷、热盘管不适合蒸汽，因此，目前普遍采用冷热水系统。

四、洁净室制冷主机、水泵、热交换器的自动控制系统

洁净室制冷主机、水泵、热交换器的自动控制系统中的主体设备，包括制冷主机、新风机组、冷水循环泵、热交换器等，以直接数字控制系的DDC为核心，将DDC模块安装在终端装置上，监测送风装置的运行状态和参数。DDC系统既可以实现对空调系统的遥控，又可以在现场进行维修和控制。同时，全部装置均设有手动和自动控制开关，可根据现场使用情况随时切换。

1.新风机组自动控制系统

新风机组自控系统中，一般采用风机盘管，使各个区域的风量都能满足要求，确保洁净室内的空气质量。新风机组通过对新风进行湿热处理，洁净室内的负荷以风机盘管为主，以维持室内温湿度不受新风的影响，以确保新风进入洁净室的空气品质。

2.冷热源的自动控制系统

洁净室的冷热源主要由冷却水系统和热水锅炉系统组成，其中对冷热源的监测主要包括对冷却水系统的监测以及对热水制备系统的监测。

结语：

洁净室自动控制系统结构复杂，扰动因素多，扰动因素参数易变，难以准确测定。为此，洁净室的自动控制系统不仅要对流程进行控制，而且要对其进行自动控制，对其进行调试，才能使其达到精确控制的目的。

参考文献：

[1]宋龙跃.动植物洁净室施工设计与施工技术要点[J].建筑技术开发,2022,49(18):51-53.

[2]涂光备,涂有.话说微电子工业洁净室的节能(1)——合理确定洁净室设计参数[J].暖通空调,2022,52(11):42-49.