一、溫濕度控制中的常見問題
在MAU的溫濕度處理過程中,為了解決除濕向題,通常采用濕度優(yōu)先的方法,冷水閥主要用來除濕,同時也造成溫度的下降,然后通過熱水閥的再熱,使溫濕度均能達(dá)到所要求的值。這樣的做法雖然可以滿足設(shè)計要求,但在相當(dāng)多的時候,冷熱水閥使能量相互抵消.造成了能源的浪費。另外,如果進(jìn)人潔凈室的新風(fēng)溫度過高,將導(dǎo)致整個潔凈室的熱負(fù)荷加大,DCC開度增大以抵消新風(fēng)帶來的熱負(fù)荷;如果進(jìn)人潔凈室的新風(fēng)的溫度過低,將使得在DCC開度為零時都無法達(dá)到環(huán)境溫度的要求。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù),空調(diào)系統(tǒng)的能耗占整個半導(dǎo)體廠的能耗的30%~35%,因此對空調(diào)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化控制,選擇合理溫濕度設(shè)定值,對提高整個潔凈室溫濕度控制的穩(wěn)定性及節(jié)能具有重要的意義。
二、溫濕度控制系統(tǒng)實現(xiàn)
基本上,現(xiàn)在潔凈室溫濕度要求為22±0.5℃,45%±3%RH,當(dāng)然根據(jù)生產(chǎn)工藝的需求,對溫濕度的要求也不盡相同。
(一)新風(fēng)空調(diào)箱的溫濕度控制
(1)新風(fēng)空調(diào)箱基本結(jié)構(gòu)
新風(fēng)空調(diào)箱基本處理流程如下:空氣過濾一一包括初效 、中效、高效三部分;溫度處理——包括預(yù)熱盤管、一次表冷盤管、再熱盤管三部分;濕度處理——包括一次表冷盤管、二次表冷盤管、蒸汽加濕三部分。
(2)溫度處理過程
預(yù)熱盤管的作用是對外氣進(jìn)行預(yù)加熱。在外界氣溫較低,接近零度時,為了避免盤管在氣溫低于零度時被凍壞,需對外氣進(jìn)行加熱,通常是加熱到12℃。
控制送風(fēng)溫度時,將送風(fēng)溫度與其設(shè)定值進(jìn)行比較,通過PID控制算法,得出一個計算值,根據(jù)該計算值來確定一次表冷盤管與再熱盤管閥門開度的大小。
在整個PID閉環(huán)控制環(huán)節(jié)中引入分程控制器模型,將PID控制算法得出的計算值分為兩部分,0~48%及52(%)~100%,它們分別對應(yīng)一次表冷盤管及再熱盤管,這樣就避免了冷熱水盤管同時打開而導(dǎo)致能源浪費。同時,在冷熱水切換的交界處48%~52%,設(shè)置了死區(qū),即當(dāng)外氣的溫度與送風(fēng)溫度設(shè)定值相當(dāng)接近時,熱水閥和冷水閥都處于關(guān)閉(閥開度都為0)的狀態(tài),以避免冷熱水在臨界狀態(tài)時不停地切換,加速了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的損壞,同時又能減少能源的消耗。
(3)濕度處理過程
為了避免和溫度之間的耦合關(guān)系,新風(fēng)出口濕度的設(shè)定值通常不采用相對濕度作為控制值,而是通過和溫度設(shè)定值綜合計算后得出其絕對濕度,以露點溫度或含濕量來表示。以露點溫度為例。將計算所得的露點溫度設(shè)定值作為整個MAU出口濕度的設(shè)定值。根據(jù)送風(fēng)露點溫度并與露點溫度設(shè)定值進(jìn)行比較,通過PID控制算法,得出一個計算值,根據(jù)該計算值來確定表冷閥和加濕閥開度的大小,其控制流程與溫度控制類似,同時也引人了分程控制,避免臨界狀態(tài)下加濕與除濕之間不斷切換而導(dǎo)致的濕度控制的波動。
(二)潔凈室溫濕度控制
(1)潔凈室溫度控制
潔凈室內(nèi)的溫度采用的是基本的PID控制,由于潔凈室本身的大空間而造成的大慣性、大時滯性,在設(shè)置PID參數(shù)時通常將積分時間設(shè)置為零,以防止系統(tǒng)過調(diào)節(jié)而產(chǎn)生振蕩。
潔凈室溫度主要由DCC來調(diào)節(jié),但同時受新風(fēng)送風(fēng)溫濕度的影響,如果給定太高的溫度,進(jìn)入潔凈室和循環(huán)風(fēng)混合后,DCC就需要更大量的冷量進(jìn)行冷卻,這就直接導(dǎo)致能源的浪費;如果給定太低的溫度,進(jìn)人潔凈室和循環(huán)風(fēng)混合后,即使DCC的開度為零,整個潔凈室的溫度卻仍然太低,這將使得整個潔凈室的溫度超標(biāo)。
(2)新風(fēng)空調(diào)箱溫濕度設(shè)定值控制
新風(fēng)空調(diào)箱送風(fēng)溫度設(shè)定值的選取是比較關(guān)鍵的,它必須能夠最佳適應(yīng)當(dāng)前潔凈室內(nèi)溫度的需求。如果給定太高的溫度,進(jìn)入潔凈室和循環(huán)風(fēng)混合后,DCC就篅要更大量的冷量進(jìn)行冷卻,這就直接導(dǎo)致能源的浪費;如果給定太低的溫度進(jìn)人潔凈室和循環(huán)風(fēng)混合后,即使DCC的開度為零,整個潔凈室的溫度卻仍然太低,這將使得整個潔凈室的溫度超標(biāo)。因此,對于MAU新風(fēng)送風(fēng)溫度設(shè)定值的選取是十分重要的,必須在確保系統(tǒng)在控制范圍內(nèi)并盡可能達(dá)到節(jié)能的目的。在此,我們引人模糊控制的思想,通過對潔凈室溫度偏差及偏差變化率的模糊規(guī)則變換,得出新風(fēng)空調(diào)箱送風(fēng)溫度設(shè)定值SP。
基本的模糊控制系統(tǒng)中的模糊控制器是兩輸入一輸出的,其輸入量是系統(tǒng)的偏差E和偏差變化率EC,而這兩個量具有確定的數(shù)值,是兩個清晰量。整個模糊控制器由四個部分組成:模糊化,模糊規(guī)則庫,模糊推理及去模糊化。模糊化的作用是將一個確定的點映射為輸人空間的一個模糊集合。通過模糊化處理,得到模糊的偏差量E以及模糊的偏差變化率EC。其中模糊的偏差量E語言值集合有七種取值,分別是NB(負(fù)大)、NM(負(fù)中)、NS(負(fù)小)、O(零)、 PS(正小)、PM(正中)、PB(正大)。模糊的偏差變化率EC的語言值集合也有七種取值,分別是NB (負(fù)大) 、NM (負(fù)中)、NS(負(fù)小)、0(零)、PS(正小)、PM(正中)、PB (正大)。
將輸人空間上的模糊集合映射到輸出空間上的模糊集合。根據(jù)這些規(guī)則進(jìn)行模糊推理得到一個模糊集,即模糊控制量U,再通過去模糊化環(huán)節(jié),將其轉(zhuǎn)化為清晰的數(shù)字控制量,達(dá)到調(diào)節(jié)MAU溫度設(shè)定的目的。
(3)潔凈室相對濕度控制
潔凈室相對濕度的控制則由MAU出口新風(fēng)濕度進(jìn)行調(diào)節(jié),將潔凈室相對濕度測量值與相對濕度設(shè)定值進(jìn)行比較,由此計算出所需要MAU出口新風(fēng)相對濕度,其計算過程與溫度設(shè)定值的計算過程類似,然后配合MAU出口新風(fēng)溫度設(shè)定值,計算出MAU的出口露點溫度設(shè)定值,由此來控制MAU出口的濕度。
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