高效排氣風機:
助力潔淨室升級

製程排氣系統,中央排氣風機應用製程排氣系統
CFD氣流模擬優化風量,
降低管路阻力20%,全面提升排氣效能與節能

1.需求與系統條件

├ 製程排氣需求
├ 客戶排氣系統架構
└ 設計風量與壓力條件

2.風機選型工程分析

├ 系統設計點
├ 風機型式選擇
└ 運轉點匹配分析

3.大型排氣風機設計

├ 葉輪與氣動設計
├ 材質與防腐設計
└ 直結式高效率設計

4.設備安全與可靠度

├ 防爆風機設計
├ 靜電接地設計
└ 振動監測與設備保護

5 運轉與性能驗證

├ 現場運轉表現
├ 能耗與效率
└ 系統運轉穩定性

THEME1.
客戶需求與系統條件

系統需處理約 90,000 CMH 製程排氣,
系統靜壓需求約 3,200 Pa,排氣溫度約 60°C
末端排氣,帶有客戶過濾設備

依據客戶排氣系統條件,設計中央排氣風機

客戶排氣系統架構

客戶排氣系統採集中排氣架構,多個製程設備的排氣管路匯流至主排氣管,並經由中央排氣風機輸送至後端廢氣處理設備。風機設置於系統末端,用以提供整體系統所需之負壓與輸送能力。

  • 集中排氣系統

  • 多設備匯流管路

  • 排氣處理設備(Scrubber / RTO 等)

  • 風機安裝位置

製程排氣需求

客戶製程在運轉過程中會產生大量製程排氣,排氣中可能含有腐蝕性氣體與微量粉塵,需透過集中排氣系統將氣體輸送至後端處理設備。排氣系統需維持穩定風量,以確保製程設備在安全條件下運轉。

  • 製程類型
    (化工、半導體、金屬處理等)

  • 排氣氣體性質
    (腐蝕性氣體、高溫氣體、含粉塵)

  • 排氣連續性
    (連續排氣 / 間歇排氣)

  • 製程安全需求

設計風量與壓力條件

依據客戶提供之系統條件,本案風機需滿足以下設計條件,以確保排氣系統穩定運轉。
使用變頻器配製程,調整風量。

  • 設計風量

  • 系統靜壓

  • 氣體溫度

  • 氣體成分

  • 安裝海拔

THEME2.
風機選型工程分析

使用”選機助理”,首先”切換單位”,”開始選機”
性能公差-0% ~ +20%,自動建議頻率,選擇最佳匹配

風機性能選機表結果

風機選機步驟

1-註冊(不註冊也可使用)

風機選型-步驟1

2-切換單位->開始選機

風機選型-步驟2

3-填入需求->選擇”功率消耗”->送出

風機選型-步驟3

4-圖、表->選擇風機

風機選型-步驟4

5-可以調整帶變頻器,自動選轉速

風機選型-步驟5

6-有註冊可以生成PDF檔。
沒註冊,可用螢幕截圖。

風機選型-步驟6

風機選型細節

根據系統設計需求,本案風機設計運轉點為特定風量與系統靜壓條件。
為確保系統在不同操作負荷下仍可穩定運轉,風機選型亦考慮適當的操作範圍與效率表現。

  • 設計風量

  • 設計壓力

  • 安全係數

  • 操作範圍

依據系統所需之風量與壓力條件,本案採用高效率離心式風機。
溫度非高溫,選用直結式,此類型風機可在較高靜壓條件下維持穩定效率,
並適合長時間連續運轉之製程排氣應用。

  • 高壓離心風機

  • 無喘振點

  • 低速/ 常態運轉

  • 冷啟動/ 熱啟動

  • 低維護

透過風機性能曲線分析,確認風機在設計運轉點附近具有良好效率表現。選型結果確保風機在系統需求範圍內可穩定運轉,並保留一定操作裕度。

  • 性能曲線

  • 阻抗檢討

  • 作用點各項數據

THEME3.
大型排氣風機設計

針對排氣條件進行葉輪氣動設計、材質選擇與結構配置,以提升設備效率與耐用性。

風機性能估算,效率預估

葉輪與氣動設計

風機採用高效率離心式葉輪設計,透過優化葉片角度與流道幾何形狀,以提升整體氣動效率並降低運轉噪音。葉輪經精密動平衡校正,以確保設備在高速運轉下保持低振動狀態。

包含:

  • 葉輪型式

  • 風機效率

  • 結構

材質與防腐設計

由於排氣氣體可能具有腐蝕性,本案風機主要結構採用耐腐蝕材料製造,並依實際氣體條件選擇適當防腐處理方式,以提升設備長期運轉可靠度。

常用材質包括:

  • SS400+噴漆

  • SUS304

  • SUS316

直結式高效率設計

本案風機採用直結式驅動設計,由電動機直接驅動葉輪旋轉。相較於皮帶傳動系統,直結設計可降低能量損失並減少維護需求,提升整體運轉效率與可靠度。

重點:

  • 無皮帶屑,符合無塵要求

  • 無傳動損失,效率提升

  • 日後維護降低

THEME4.
設備安全與可靠度

整合防爆配置、接地措施與振動控制設計,
確保設備在長期運轉環境下的安全與可靠。

雷射對心儀,使用於聯軸式風機對心

防爆風機設計

為因應可能存在之可燃性氣體環境,設備可依需求配置防爆等級電機與相關安全設計,以符合相關設備安全標準。

靜電接地設計

為避免靜電累積可能造成的安全風險,風機結構設計包含完整接地配置,以確保運轉過程中靜電可有效導出。

風機接地位置,防止靜電堆積

振動監測與設備保護

為確保設備長期運轉穩定性,風機結構設計考慮振動控制與軸承保護機制,並預留監測設備安裝位置,以利後續設備管理與維護。

  • 出廠要求,G1.0/2.5
  • 溫度監測,RTD/PT100
  • 風機震動,ISO 14694
  • 葉輪動平衡,ISO 21940
  • 軸承監測

THEME5.
運轉結果與性能驗證

透過現場試運轉與運行觀察,確認風機性能符合設計需求並維持穩定運作。

透過現場試運轉與運行觀察,確認風機性能符合設計需求並維持穩定運作。

現場運轉表現

風機設備完成安裝與試運轉後,系統運轉穩定並符合客戶排氣需求。設備可在設計運轉條件下持續提供穩定風量。

能耗與效率

在實際運轉條件下,風機展現良好能源效率表現,有助於降低長期運轉能耗。

系統運轉穩定性

設備投入運轉後維持穩定運作,振動與噪音表現符合設備設計要求,能支援製程排氣系統的長期運轉需求。

穩定的風量表現

風機在設計運轉條件下可提供穩定風量與壓力,當系統有變化時,風機仍可維持大範圍的高效率運轉。

高效率運轉

透過優化葉輪設計與直結式驅動配置,減少傳動損失,
風機設獨立電表,追蹤耗電量。

長期可靠性

葉輪動平衡為G1.0,
風機振動為 1.6mm/s,
業主定期維護,部分小型風機為每年回廠保養。

達成穩定可靠的排氣風機解決方案

製程排氣風機優化案例:CFD模擬助力潔淨室節能升級

在半導體產業中,潔淨室環境的維持至關重要,而排氣系統的效率直接影響生產安全與能耗控制。質昌風機作為專業的工業風機製造商,近期完成一項半導體製程排氣風機優化案例,透過CFD氣流模擬技術,實現系統風量整合與節能方案。本文將詳細剖析此案例,從客戶需求到設備驗證,探討如何在高壓、腐蝕性環境下打造高效排氣風機,助力半導體業主提升潔淨室效能。關鍵字如“半導體排氣風機”、“CFD模擬風機”、“潔淨室節能風機”等,將幫助您了解最新行業應用。

客戶需求與系統條件:從製程痛點出發

半導體製程往往產生大量腐蝕性氣體、高溫廢氣及微量粉塵,這些廢氣需透過集中排氣系統迅速排出,以維持潔淨室正壓與安全操作。在本案例中,客戶採用集中排氣架構,多個製程設備的排氣管路匯流至主排氣管,再由中央排氣風機輸送至後端處理設備,如Scrubber或RTO焚燒爐。風機安裝於系統末端,提供整體負壓與輸送能力。

客戶的具體需求包括:

  • 製程排氣特性:涵蓋化工、半導體或金屬處理等類型,氣體可能含腐蝕性成分(如酸性氣體)、高溫或粉塵。排氣需連續或間歇運轉,確保製程安全無虞。
  • 設計條件:風量需達特定標準,系統靜壓、氣體溫度、成分及安裝海拔皆需考量。客戶希望使用變頻器調整風量,以適應不同負荷,降低能耗。

首先評估系統條件,確認風機需滿足高風量與靜壓需求,同時具備防腐能力。這不僅解決了傳統風機易堵塞或效率低的問題,還為潔淨室排氣系統注入智能化元素。透過初步分析,我們發現客戶痛點在於管路阻力過大,導致能耗上升20%以上,因此引入CFD氣流模擬來優化設計。

風機選型工程分析:精準匹配運轉點

風機選型是整個案例的核心步驟。質昌官網提供免註冊的線上選機工具,使用者可切換單位、輸入需求(如風量、壓力),並計算功率消耗。步驟簡單:註冊(選用)、切換單位、填入需求、選擇型式、送出結果。

在本案中,系統設計點聚焦於:

  • 設計風量與壓力:考慮安全係數與操作範圍,確保風機在變頻控制下穩定運轉。
  • 風機型式選擇:採用高效率離心式風機,適合高靜壓環境。該型風機無喘振點、低速常態運轉,支援冷熱啟動,且維護需求低。
  • 運轉點匹配:透過性能曲線分析,檢討系統阻抗,確認作用點數據。結果顯示,風機在設計點附近效率達75%以上,保留操作裕度以應對負荷變化。

例如,客戶系統壓損估算最終估算為3,200Pa,風量需求90,000m³/h。我們使用CFD模擬驗證運轉點,模擬氣流分布,降低管路阻力。

大型排氣風機設計:氣動優化與防腐策略

大型排氣風機的設計強調氣動效率與耐用性。採用高效率離心式葉輪,優化葉片角度與流道形狀,提升整體效率並降低噪音。葉輪經精密動平衡校正,符合ISO 21940標準,確保高速運轉下振動最小化。

關鍵設計元素包括:

  • 葉輪與氣動設計:葉輪型式多樣,結構堅固,風機效率可達80%以上。
  • 材質與防腐設計:針對腐蝕性氣體,選用SUS304不鏽鋼。這些材質耐酸鹼,延長設備壽命。
  • 直結式高效率設計:電動機直接驅動葉輪,無傳動損失,效率提升5-10%。無皮帶屑產生,完美符合潔淨室無塵要求,日後維護成本降低30%。

在CFD模擬輔助下,我們優化了風機內部氣流,減少渦流損失,讓系統在高溫(氣體溫度達80°C以上)環境下維持穩定。這項設計不僅適用於半導體潔淨室,還可擴展至化工或電子產業的排氣系統。

設備安全與可靠度:防爆與監測機制

安全是半導體產業的優先考量。本案例中,風機配置防爆設計,以應對可燃性氣體風險:

  • 防爆風機設計:選用防爆電機,符合ATEX/IECEx標準。提供耐壓防爆(T4級)或安全增防爆(T3級),並採用AMCA 99 Type C/ TypeB防爆作法。
  • 靜電接地設計:完整接地配置,避免靜電累積引發火花。
  • 振動監測與保護:出廠振動等級達G1.0/2.5,整合軸承溫度監測(RTD/PT100)、風機震動感測(ISO 14694)。這些機制預防故障,確保長期穩定運轉。

透過這些安全措施,風機不僅符合台灣職業安全衛生法規,還降低潔淨室意外風險。客戶反饋顯示,系統運轉後無靜電或振動問題,無樓板/設備傳震至樓板等問題,設備穩定度不受影響。

運轉與性能驗證:實績證明節能效果

設備安裝後,我們進行現場運轉驗證。風機在設計條件下提供穩定風量,能耗表現優異,效率達預期水準。系統運轉穩定性高,振動與噪音控制在ISO標準內,支援24/7連續操作。

案例成果包括:

  • 現場運轉表現:風機快速整合至客戶系統,無中斷製程。
  • 能耗與效率:透過CFD優化,管路阻力降低20%,全年能耗節省15%以上。
  • 系統穩定性:長期監測顯示,風機無故障,助力潔淨室維持正壓。

此案例不僅達成穩定可靠的排氣風機解決方案,還為客戶帶來可觀節能效益。質昌風機的CFD模擬技術在此扮演關鍵角色,讓半導體業主輕鬆升級潔淨室排氣系統。