L'unité de filtration à ventilation forcée (FFU) est un équipement indispensable pour les projets de salles blanches. Elle constitue également un système de filtration d'air essentiel pour les salles blanches exemptes de poussière. Elle est aussi requise pour les postes de travail ultra-propres et les cabines à flux laminaire.
Avec le développement économique et l'amélioration du niveau de vie, les exigences en matière de qualité des produits augmentent. La FFU évalue cette qualité en fonction des techniques et de l'environnement de production, incitant ainsi les fabricants à perfectionner leurs méthodes de fabrication.
Les secteurs utilisant des unités de filtration à ventilateur (FFU), notamment l'électronique, la pharmacie, l'agroalimentaire, le génie biologique, le médical et les laboratoires, sont soumis à des exigences strictes en matière d'environnement de production. Ce secteur intègre diverses technologies, notamment la construction, l'aménagement, l'alimentation et l'évacuation des eaux, la purification de l'air, le CVC (chauffage, ventilation et climatisation), le contrôle automatique. Les principaux indicateurs techniques permettant d'évaluer la qualité de l'environnement de production dans ces industries comprennent la température, l'humidité, la propreté, le débit d'air et la surpression intérieure.
Par conséquent, la maîtrise des différents paramètres techniques de l'environnement de production, afin de répondre aux exigences des procédés de fabrication spécifiques, est devenue un axe de recherche majeur en ingénierie des salles blanches. Dès les années 1960, la première salle blanche à flux laminaire au monde a été mise au point. Les applications de l'ultrafiltration à flux continu (FFU) se sont multipliées depuis sa création.
1. État actuel de la méthode de contrôle FFU
Actuellement, les unités de filtration à ventilateur (FFU) utilisent généralement des moteurs à courant alternatif monophasés à plusieurs vitesses ou des moteurs électrochimiques monophasés à plusieurs vitesses. L'alimentation électrique des moteurs des unités de filtration à ventilateur (FFU) peut se faire sous deux tensions principales : 110 V et 220 V.
Ses méthodes de contrôle se divisent principalement en les catégories suivantes :
(1) Commande par commutateur à plusieurs vitesses
(2) Commande de réglage de vitesse en continu
(3) Contrôle informatique
(4). Télécommande
Voici une analyse et une comparaison simplifiées des quatre méthodes de contrôle mentionnées ci-dessus :
2. Commande de commutateur à plusieurs vitesses FFU
Le système de commande à plusieurs vitesses ne comprend qu'un variateur de vitesse et un interrupteur d'alimentation fournis avec l'unité de ventilation. Les composants de commande étant fournis par l'unité et répartis à divers endroits au plafond de la salle blanche, le personnel doit régler l'unité sur place à l'aide d'un interrupteur, ce qui est extrêmement contraignant. De plus, la plage de réglage de la vitesse du ventilateur est limitée. Afin de pallier ces inconvénients, une nouvelle conception des circuits électriques a permis de centraliser tous les variateurs de vitesse dans une armoire au sol. Cependant, cette solution présente des limitations, tant esthétiques que fonctionnelles. Si la commande à plusieurs vitesses offre l'avantage d'une utilisation simple et économique, elle souffre de nombreux inconvénients : consommation énergétique élevée, impossibilité d'un réglage précis de la vitesse, absence de retour d'information et impossibilité d'un contrôle groupé flexible, etc.
3. Commande de réglage de vitesse en continu
Comparée à la méthode de commande par commutateur à plusieurs vitesses, la commande de vitesse en continu dispose d'un régulateur de vitesse en continu supplémentaire, ce qui permet un réglage continu de la vitesse du ventilateur FFU, mais au détriment de l'efficacité du moteur, ce qui augmente sa consommation d'énergie par rapport à la méthode de commande par commutateur à plusieurs vitesses.
- Contrôle informatique
La méthode de commande par ordinateur utilise généralement un moteur EC. Comparée aux deux méthodes précédentes, elle présente les fonctions avancées suivantes :
(1). En utilisant le mode de contrôle distribué, la surveillance et le contrôle centralisés de l'unité de traitement des fluides peuvent être facilement réalisés.
(2). Le contrôle d'une seule unité, de plusieurs unités et d'une partition de l'unité FFU peut être facilement réalisé.
(3). Le système de contrôle intelligent possède des fonctions d'économie d'énergie.
(4). Une télécommande optionnelle peut être utilisée pour la surveillance et le contrôle.
(5) Le système de commande dispose d'une interface de communication dédiée permettant de communiquer avec l'ordinateur hôte ou le réseau pour assurer la communication et la gestion à distance. Les principaux avantages de la commande des moteurs EC sont la simplicité de pilotage et la large plage de vitesses. Cependant, cette méthode de commande présente également des inconvénients majeurs :
(6) Les moteurs FFU étant interdits en salle blanche, ils sont tous équipés de moteurs EC sans balais, et le problème de commutation est résolu par des commutateurs électroniques. La courte durée de vie de ces commutateurs électroniques réduit considérablement la durée de vie de l'ensemble du système de commande.
(7) L'ensemble du système est coûteux.
(8). Les coûts d'entretien ultérieurs sont élevés.
5. Méthode de télécommande
En complément de la méthode de contrôle par ordinateur, la méthode de contrôle à distance peut être utilisée pour contrôler chaque FFU, ce qui complète la méthode de contrôle par ordinateur.
En résumé : les deux premières méthodes de commande sont énergivores et difficiles à mettre en œuvre ; les deux dernières ont une durée de vie courte et un coût élevé. Existe-t-il une méthode de commande qui allie faible consommation d’énergie, facilité d’utilisation, durée de vie garantie et faible coût ? Oui, il s’agit de la commande par ordinateur d’un moteur à courant alternatif.
Comparativement aux moteurs à courant alternatif (CA), les moteurs à courant alternatif (CA) présentent de nombreux avantages : structure simple, dimensions réduites, fabrication aisée, fonctionnement fiable et prix abordable. L’absence de problèmes de commutation leur confère une durée de vie bien supérieure. Longtemps, en raison de leurs performances médiocres en matière de régulation de vitesse, les moteurs à courant alternatif ont été privilégiés par les méthodes de régulation des moteurs à courant alternatif. Cependant, l’émergence et le développement de nouveaux dispositifs d’électronique de puissance et de circuits intégrés à grande échelle, ainsi que l’apparition et l’application constantes de nouvelles théories de commande, ont permis le développement progressif de méthodes de commande pour les moteurs à courant alternatif, qui finiront par remplacer les systèmes de régulation de vitesse des moteurs à courant alternatif.
Dans la méthode de contrôle CA des unités de traitement d'air (UTA), on distingue principalement deux méthodes : la régulation de tension et la conversion de fréquence. La régulation de tension consiste à ajuster la vitesse du moteur en modifiant directement la tension de son stator. Ses inconvénients sont : un faible rendement lors de la régulation de vitesse, un échauffement important du moteur à basse vitesse et une plage de régulation de vitesse étroite. Cependant, ces inconvénients sont peu marqués pour la charge des ventilateurs UTA, et cette méthode présente certains avantages dans les conditions actuelles.
(1). Le schéma de régulation de vitesse est mature et le système de régulation de vitesse est stable, ce qui peut garantir un fonctionnement continu sans problème pendant une longue période.
(2). Système de contrôle facile à utiliser et peu coûteux.
(3). Étant donné que la charge du ventilateur FFU est très légère, la chaleur du moteur n'est pas très importante à basse vitesse.
(4) La méthode de régulation de tension est particulièrement adaptée à la charge du ventilateur. La courbe de service du ventilateur FFU présentant une caractéristique unique, la plage de régulation de vitesse est très étendue. Par conséquent, la régulation de tension deviendra à l'avenir une méthode majeure de régulation de vitesse.
Date de publication : 18 décembre 2023