鲲众云 · 技术学堂

鲲众云助半导体排补风解耦降频节电约21%

排风罩突开致微压差跌破红线,固定比例补风多送的截风全变成电费

华东某半导体洁净车间的光刻区,局部排风罩阀门每次开度调整,洁净室对走廊的微压差就会剧烈波动。排风罩阀门开大瞬间,排风量激增,微压差从设定的+12Pa直线掉到-3Pa。旧控制逻辑下,MAU(新风机组)补风机按照排风量的固定比例运行,或者仅依靠单一的微压差PID回路调节。当排风量突变时,PID调节存在明显的滞后效应。为了加快响应,自控工程师曾把比例系数调大,结果导致微压差在+8Pa到+18Pa之间来回震荡;把积分时间调长,响应又变慢,微压差跌破+5Pa的工艺红线,触发环境报警。值班员为了快速保压差,只能手动将补风机变频器频率拉高到48Hz。等排风罩阀门关小,排风量回落,但补风机依然维持在48Hz高频运行。此时房间正压飙升至+35Pa,导致洁净门难以推开,多余的风量只能通过末端余压阀排入吊顶。补风机在高频区无效耗电,多送的那截风全变成了电费。厂务每天看着微压差报警记录,知道是补风多了,但不敢降频,怕一降就跌破红线。固定比例逻辑假设排风和补风的漏风率是恒定的,但实际车间中,门窗启闭、FFU风机阻力变化都会改变漏风率。这种基于静态假设的控制,注定无法应对动态工况,导致能源浪费与品质风险并存。

洁净室微压差计与排风罩
洁净室微压差计与排风罩

把微压差红线作为前馈主目标,跟着排风主管静压提前15秒调频

接入鲲众云后,控制逻辑从固定比例和单回路滞后调节,改为前馈与反馈协同的解耦控制。系统把微压差红线(+10Pa至+15Pa)作为前馈主目标,同时引入排风主管静压和排风机运行频率作为前馈信号。排风主管静压测点安装在排风机入口段,能最真实反映总排风量的变化。当排风机频率从35Hz升至42Hz,排风量增加时,AI提前计算出所需的补风量,平滑拉升补风机频率;当排风机降频时,AI同步提前降低补风频率,而不是等微压差掉到+5Pa再被动补救。同时,系统给补风机设定了45Hz的频率上限,并限制了频率爬坡速率,从物理逻辑上防止过调和过补。在华东某半导体洁净车间的实际运行中,AI接管了3台MAU补风机。遇到光刻机台排气波动或化学品柜排风阀启闭,AI在15秒内完成频率匹配,微压差始终稳在+12Pa左右。值班员无需再盯着屏幕手动拉频率,补风机也不会因为滞后响应而在高频区无效耗电。这套逻辑把原本割裂的排风和补风拉到了同一个控制回路里,用前馈预测代替了滞后反馈,彻底解决了排风突变时补风跟不上的问题。

补风机平均频率降到38Hz,微压差波动缩小到正负2Pa实打实对账

验收对账只看开篇同一批测点。改造前,微压差波动范围在-3Pa到+35Pa之间,补风机平均运行频率高达46Hz,单台日耗电420kWh。接入鲲众云运行三个月后,微压差稳定在+10Pa到+14Pa之间,波动范围缩小到正负2Pa,微压差合格率从85%提升到99.5%。补风机平均运行频率降到了38Hz,单台日耗电降到330kWh。三台补风机每天省下270度电,综合节电约21%。财务月底对账,电费清单上的公辅电耗实打实降了下来。在谷段电价时,AI还会结合分时电价,在微压差允许的余量内,进一步优化补风机的运行曲线,把不必要的耗电挪到峰段之外。厂务通过班次台账,清晰看到白班和夜班在不同排风负荷下的补风机频率曲线。白班机台全开,补风机平均频率40Hz;夜班机台待机,补风机平均频率降至32Hz。系统完全跟着实际排风需求走,而不是像旧逻辑那样死守一个固定频率。厂务不用再为微压差越界去现场挨个调阀门,这套机制守住了工艺红线,把多送的截风省了下来,没有增加任何新硬件,纯靠控制逻辑优化实现了可验收的节能量。

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