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最全面的FFU知识分享(2023年收藏版)HEPA/ULPA高效过滤器

最全面的FFU知识分享(2023年收藏版)HEPA/ULPA高效过滤器

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最全面的FFU知识分享(2023年收藏版)HEPA/ULPA高效过滤器: 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,(当然亦单独使用)使用FFU广泛应用于洁净室、洁净棚、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 …

最全面的FFU知识分享(2023年收藏版)HEPA/ULPA高效过滤器
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,(当然亦单独使用)使用FFU广泛应用于洁净室、洁净棚、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(想大或想小亦可以的,只要你想,就有人能做出来)。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装完FFU是这个样子的。
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。风机过滤器单元+干盘管系统。

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安装
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
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。
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(高效过滤器/超高效过滤器);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高效过滤器

FU的基本参数与选型
制作设备一般规格如下:
1、FFU尺寸:天板尺寸配套;
2、FFU材质:环境需求,成本考量;
3、FFU表面风速:0.35~0.45m/s,耗电量差异较大;
4、FFU静压:克服风阻需求;
5、FFU滤网:依洁净等级需求;
6、FFU电机:电源特性,功率,轴承寿命;
7、FFU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(即天花龙骨的中心线距离)FFU箱体尺寸(mm)(W×L)过滤器尺寸(mm)(W×L)公制(mm)通常所说英制(ft)1200×12004×41175×11751170×1170900×12003×4875×1175870×1170600×12002×4575×1175570×1170600×9002×3575×875570×870600×6002×2575×575570×570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ISO14644FS209EH1399.99@0.3μmMPPS效率≥99.95%5级或以下100级或以下H1499.999@0.3μmMPPS效率≥99.995%5-6级100/1000级U1599.9995@0.12μmMPPS效率≥99.9995%4-5级10/100级U1699.99995@0.12μmMPPS效率≥99.99995%4级10级U1799.999995@0.12μmMPPS效率≥99.999995%1-3级1级备注:
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
规格面风速(m/s)0.30-0.40-0.450.30-0.40-0.450.30-0.40-0.450.30-0.40-0.45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)90-127-149118-171-195202-220-230236-253-264噪音dB(A)44.6-48.6-51.746.4-50.8-52.449.4-53.2-55.852.7-54-56过滤器压损(Pa)32-45-4970-95-11130-44-4868-90-107机外静压(Pa)90909090总静压(Pa)
122-135-139
160-185-201
120-134-138
158-180-1971、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。

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。

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)。

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。

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。

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。

步骤3:将蝴蝶片安装回FFU龙骨上;

步骤4:使用升降机慢慢将FFU整体放至蝴蝶片上;

步骤5:移走升降机,完成FFU箱体及高效过滤器的安装;

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。

FFU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之间用线连接。
要求AMP六类或超六类屏蔽网线,水晶头为AMP屏蔽水晶头。

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。

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

FFU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。

FFU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)。

FFU常见问题简析
FFU噪音往往超出设计师的预测:
FFU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。
1、FFU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;

2、FFU维修不便:无足够操作空间顺利更换过滤器。

3、FFU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。
生产情况:不代表暖通南社意见)
a.FFU销售比例:单相约17%,三相约83%;

b.FFU销售比例:单相约95%,三相约5%;

c.Mayair只生产单相ACFFU;

d.标准品为三相AC FFU, ACFFU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;

FFU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;
FFU滤网:有无低硼或无硼的要求,PTFE型滤网为无硼型。

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