ما هي الخصائص العامة لنظام التحكم في وحدة فلتر المروحة FFU؟

وحدة فلترة الهواء المزودة بمروحة (FFU) هي من المعدات الضرورية لمشاريع الغرف النظيفة. كما أنها وحدة فلترة هواء أساسية لتوفير هواء نقي في الغرف النظيفة الخالية من الغبار. وهي مطلوبة أيضاً لطاولات العمل فائقة النظافة وكبائن التنظيف.

مع تطور الاقتصاد وتحسن مستويات معيشة الناس، تزداد متطلباتهم لجودة المنتجات. وتحدد وحدة قياس جودة المنتج (FFU) جودة المنتج بناءً على تكنولوجيا الإنتاج وبيئة الإنتاج، مما يدفع المصنّعين إلى السعي نحو تطوير تكنولوجيا إنتاج أفضل.

تتطلب المجالات التي تستخدم وحدات ترشيح الهواء بالمراوح (FFU)، وخاصة الإلكترونيات والأدوية والأغذية والهندسة الحيوية والطب والمختبرات، معايير صارمة لبيئة الإنتاج. فهي تدمج التكنولوجيا والبناء والديكور وإمدادات المياه والصرف الصحي وتنقية الهواء وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء والتحكم الآلي وغيرها من التقنيات المتنوعة. وتشمل المؤشرات الفنية الرئيسية لقياس جودة بيئة الإنتاج في هذه الصناعات درجة الحرارة والرطوبة والنظافة وحجم الهواء والضغط الموجب الداخلي، وغيرها.

لذا، أصبح التحكم الأمثل في مختلف المؤشرات التقنية لبيئة الإنتاج، بما يلبي متطلبات عمليات الإنتاج الخاصة، أحد أبرز مجالات البحث الحالية في هندسة الغرف النظيفة. ففي ستينيات القرن الماضي، طُوّرت أول غرفة نظيفة ذات تدفق صفائحي في العالم، ومنذ ذلك الحين بدأت تطبيقات وحدات التدفق الصفائحي بالظهور.

1. الوضع الحالي لطريقة مكافحة وحدات تكوين البؤر

تستخدم وحدات ترشيح الهواء (FFU) حاليًا محركات تيار متردد أحادية الطور متعددة السرعات، ومحركات تيار مستمر أحادية الطور متعددة السرعات. وتتوفر هذه المحركات بجهدين كهربائيين رئيسيين: 110 فولت و220 فولت.

تنقسم أساليب مكافحته بشكل رئيسي إلى الفئات التالية:

(1). التحكم في مفتاح متعدد السرعات

(2) التحكم في ضبط السرعة بدون تدرج

(3). التحكم الحاسوبي

(4). جهاز التحكم عن بعد

فيما يلي تحليل ومقارنة بسيطة لأساليب التحكم الأربعة المذكورة أعلاه:

2. مفتاح تحكم متعدد السرعات لوحدة FFU

يشتمل نظام التحكم متعدد السرعات على مفتاح تحكم بالسرعة ومفتاح طاقة فقط، وهما مُرفقان بوحدة النفخ. ونظرًا لأن مكونات التحكم مُضمنة في وحدة النفخ وموزعة في مواقع مختلفة على سقف الغرفة النظيفة، يتعين على الموظفين ضبط وحدة النفخ عبر مفتاح التحويل الموجود في الموقع، وهو أمر بالغ الصعوبة. علاوة على ذلك، فإن نطاق ضبط سرعة الهواء في وحدة النفخ محدود ببضع مستويات. وللتغلب على هذه الصعوبات، تم تصميم الدوائر الكهربائية بحيث يتم تجميع جميع مفاتيح السرعات المتعددة لوحدة النفخ ووضعها في خزانة أرضية لتحقيق تشغيل مركزي. ومع ذلك، لا يخلو النظام من بعض القيود، سواء من حيث الشكل أو الوظائف. تتمثل مزايا استخدام نظام التحكم متعدد السرعات في سهولة التحكم وانخفاض التكلفة، ولكنه يعاني من العديد من العيوب، مثل: ارتفاع استهلاك الطاقة، وعدم القدرة على ضبط السرعة بسلاسة، وانعدام إشارة التغذية الراجعة، وعدم القدرة على تحقيق تحكم جماعي مرن، وغيرها.

3. التحكم في ضبط السرعة بسلاسة

بالمقارنة مع طريقة التحكم في مفتاح السرعة المتعددة، فإن التحكم في ضبط السرعة بدون خطوات يحتوي على منظم سرعة إضافي بدون خطوات، مما يجعل سرعة مروحة وحدة التكييف قابلة للتعديل باستمرار، ولكنه يضحي أيضًا بكفاءة المحرك، مما يجعل استهلاكه للطاقة أعلى من طريقة التحكم في مفتاح السرعة المتعددة.

1. التحكم الحاسوبي

تعتمد طريقة التحكم الحاسوبي عمومًا على محرك التيار المستمر. وبالمقارنة مع الطريقتين السابقتين، تتميز طريقة التحكم الحاسوبي بالوظائف المتقدمة التالية:

(1). باستخدام وضع التحكم الموزع، يمكن تحقيق المراقبة والتحكم المركزيين في وحدة FFU بسهولة.

(2). يمكن بسهولة تحقيق التحكم في وحدة واحدة، ووحدات متعددة، وتقسيم وحدة FFU.

(3). يتميز نظام التحكم الذكي بوظائف توفير الطاقة.

(4). يمكن استخدام جهاز تحكم عن بعد اختياري للمراقبة والتحكم.

(5) يحتوي نظام التحكم على واجهة اتصال مخصصة للتواصل مع الحاسوب المضيف أو الشبكة لتحقيق وظائف الاتصال والإدارة عن بُعد. من أبرز مزايا التحكم في محركات التيار المستمر سهولة التحكم ونطاق السرعة الواسع. إلا أن هذه الطريقة في التحكم تعاني أيضًا من بعض العيوب الجوهرية.

(6) نظرًا لعدم السماح باستخدام الفرش في محركات وحدات تنقية الهواء في الغرف النظيفة، فإن جميع هذه المحركات تستخدم محركات كهربائية بدون فرش، ويتم حل مشكلة التبديل باستخدام مبدلات إلكترونية. يؤدي قصر عمر هذه المبدلات إلى تقليل عمر نظام التحكم بشكل كبير.

(7). النظام بأكمله مكلف.

(8). تكلفة الصيانة اللاحقة مرتفعة.

5. طريقة التحكم عن بعد

كإضافة إلى طريقة التحكم بالكمبيوتر، يمكن استخدام طريقة التحكم عن بعد للتحكم في كل وحدة من وحدات التحكم في الهواء، مما يكمل طريقة التحكم بالكمبيوتر.

باختصار: تستهلك الطريقتان الأوليان للتحكم طاقة عالية ويصعب التحكم بهما؛ أما الطريقتان الأخيرتان فتتميزان بعمر افتراضي قصير وتكلفة عالية. هل توجد طريقة تحكم تجمع بين استهلاك منخفض للطاقة وسهولة التحكم وعمر خدمة مضمون وتكلفة منخفضة؟ نعم، إنها طريقة التحكم الحاسوبي باستخدام محرك التيار المتردد.

بالمقارنة مع محركات التيار المستمر، تتمتع محركات التيار المتردد بمزايا عديدة، منها بساطة التركيب، وصغر الحجم، وسهولة التصنيع، والموثوقية في التشغيل، وانخفاض السعر. ولأنها لا تعاني من مشاكل التبديل، فإن عمرها الافتراضي أطول بكثير من عمر محركات التيار المستمر. ولفترة طويلة، وبسبب ضعف أداء محركات التيار المستمر في تنظيم السرعة، ساد استخدام محركات التيار المستمر في هذا المجال. إلا أنه مع ظهور وتطور أجهزة إلكترونيات الطاقة الجديدة والدوائر المتكاملة واسعة النطاق، بالإضافة إلى التطور المستمر لنظريات التحكم الحديثة وتطبيقها، تطورت أساليب التحكم في محركات التيار المتردد تدريجيًا، وستحل في نهاية المطاف محل أنظمة التحكم في سرعة محركات التيار المستمر.

في طريقة التحكم بتيار متردد في وحدة التكييف، ينقسم التحكم بشكل أساسي إلى طريقتين: التحكم بتنظيم الجهد والتحكم بتحويل التردد. تعتمد طريقة التحكم بتنظيم الجهد على ضبط سرعة المحرك عن طريق تغيير جهد الجزء الثابت للمحرك مباشرةً. من عيوب هذه الطريقة: انخفاض الكفاءة أثناء ضبط السرعة، وارتفاع درجة حرارة المحرك بشكل كبير عند السرعات المنخفضة، وضيق نطاق ضبط السرعة. مع ذلك، فإن عيوب طريقة التحكم بتنظيم الجهد ليست واضحة جدًا بالنسبة لحمل مروحة وحدة التكييف، بل لها بعض المزايا في الوضع الحالي.

(1). نظام تنظيم السرعة ناضج ونظام تنظيم السرعة مستقر، مما يضمن التشغيل المستمر الخالي من المشاكل لفترة طويلة.

(2). سهولة التشغيل وانخفاض تكلفة نظام التحكم.

(3). نظرًا لأن حمل مروحة وحدة التكييف خفيف جدًا، فإن حرارة المحرك ليست خطيرة جدًا عند السرعة المنخفضة.

(4) تُعدّ طريقة تنظيم الجهد الكهربائي مناسبةً بشكلٍ خاص لحمل المروحة. ونظرًا لأن منحنى تشغيل مروحة وحدة التكييف يتميز بخاصية التخميد الفريدة، فإن نطاق تنظيم السرعة يكون واسعًا جدًا. لذلك، ستُصبح طريقة تنظيم الجهد الكهربائي في المستقبل إحدى الطرق الرئيسية لتنظيم السرعة.