一种基于相序设置的铂金通道加热方法

摘要

本发明公开了一种基于相序设置的铂金通道加热方法，包括分别设置加载在铂金通道上的相邻两个回路中各个变压器的电压相位，使相邻回路的公共铜排及法兰的矢量和电流值可控。变压器的二次侧的电压通过铜排连接到铂金通道法兰的电流接入端；变压器的二次电压侧、铜排、铂金通道和公共铜排组成了单个回路。相邻两个回路间的公共铜排上的电流幅值为相邻两个回路中单个回路电流大小的矢量和。调节变压器的一次侧电压的电压相位，得到带有相同相位的变压器二次侧电压。本发明提供的基于相序设置的铂金通道加热方法，在大量节约贵重金属投入数量的基础上，实现了对法兰及铜排温度的有效控制。

说明书

技术领域

本发明属于玻璃基板生产技术领域，涉及一种基于相序设置的铂金通道 加热方法。

背景技术

在TFT-LCD基板玻璃生产中，铂金通道作为最为昂贵最为重要的核心 设备之一，起着消泡澄清、搅拌均化、料重控制的关键作用。它的基本工作 原理是通过对铂金通道施加大电流（1200A----5000A）使铂金通道本体产生 较大的热能，最终使铂金通道本体不同段位温度达到1200℃--1600℃，完成 玻璃溶液在不同的工艺条件下的加工过程。

在整个通道加热系统中，铂金通道是通过熔制焊接连接在一起以贵重金 属本体为发热器件的关键设备。在铂金通道的不同区域又有不同的温度设置 要求，所需的功率也不一致，这就需要对不同区域的铂金通道加载不同的加 热电流。

通常使用通道法兰作为铂金通道电流的接入端，由于通道法兰本身也是 由贵重金属制作而成，制作成本非常昂贵。为了最大程度降低成本，减少贵 重金属的使用量，一般采用公用法兰及公用铜排。由于不同区域变压器向铂 金通道加载电流时需共用电极法兰和铜排，因此公共的法兰和铜排上通过的 电流是两个回路电流的矢量和值，而铂金通道的相序连接设置工艺对电流的 矢量和影响较大。电流的矢量和的幅值对回路的线损及法兰电极本体的温度 均有很大的影响，同时较高的电流矢量和可能会造成铂金通道法兰电极温度 过高而损坏。

其次在铂金通道加热系统中，玻璃溶液在铂金通道中流动过程中，如遇 到幅度较大的冷热交替则容易产生玻璃结石和铂金颗粒。而通道法兰既是电 流的接入点，但由于其水冷结构也是一个散热源，通道内部的玻璃溶液在此 位置也会遇到温度突降的环境，因此合理设置通道加热的相序，才能保证法 兰安全，又保证公用法兰电流矢量和值可控。

如何进行合理的相序设置工艺，既保证矢量和值的电流幅值处于法兰及 铜排的安全载流量裕度范围内，又能使法兰本体有一定的加热能力，但又要 有效防止法兰温度散热损失太大，这是铂金通道加热系统重点研究的课题。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种基于相序设置的铂金通道加热方法，实 现了对法兰及铜排温度的有效控制。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于相序设置的铂金通道加热方法，包括以下步骤：

1）将变压器的二次侧通过铜排连接到铂金通道法兰的电流接入端，使变 压器的二次侧、铜排、铂金通道和相邻回路间的公共铜排形成单个回路；

2）设置各变压器的一次侧电压的电压相位，得到带有相同相位的变压器 的二次侧电压；

3）将所述各变压器的二次侧电压经过铜排通入到铂金通道法兰的电流接 入端，得到带有相同相位的各个单回路的电流；

4）根据加载在铂金通道上的相邻两个单回路中各个电流的相位，来改变 流过相邻两个回路间公共铜排上的和电流的矢量和的幅值。

选择不同的电压相位接入到变压器一次侧输入端，来设置各变压器的一 次侧电压的电压相位。

相邻两个回路间的公共铜排上的电流幅值为相邻两个回路中单个回路电 流大小的矢量和。

将相邻的两个回路中变压器的相位差调整成120度，来改变两个回路中 公共回路和电流的矢量和值。

将铂金通道的升温段、澄清段、降温段和搅拌槽各段回路相邻电压电压 差设置为120度、将御料口两个回路均设置为180度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

一种基于相序设置的铂金通道加热方法，通过设置单个回路的电流相位， 来改变法兰及公共铜排的电流矢量和值，即保证了电流的矢量和的幅值处于 法兰及铜排的安全载流量裕度范围内，又能使法兰本体有一定的加热能力， 有效防止了法兰温度散热损失太大的问题。

通过合理设置铂金通道不同加热段回路的相序，即可控制法兰上通过的 电流矢量和幅值，又可以保证铜排温度处于可控范围内。

附图说明

图1为本发明提供的铂金通道加热的电路相序连接图；

图2为本发明提供的公共铜排电流值分析电路模型；

图3为针对图2中铜排电流值I2#矢量分析图；

图4为针对图2中公共铜排电流值分析电路模型中电流矢量和波形分析。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明 的解释而不是限定。

一种基于相序设置的铂金通道加热方法，包括：

1）将变压器的二次侧通过铜排连接到铂金通道法兰的电流接入端，使变 压器的二次侧、铜排、铂金通道和相邻回路间的公共铜排形成单个回路。

2）设置各变压器的一次侧电压的电压相位，得到带有相同相位的变压器 的二次侧电压。

需要说明的是，调节变压器的相位具体的可以根据需要预先调好一个相 位，具体设置见图1，按照图1所示的接入方法，选择不同的电压相位接入 到变压器一次侧输入端，来设置各变压器的一次侧电压的电压相位。示例性 的，一号变压器的一次电压和二次电压侧选择R、S接入，二号变压器的一 次电压和二次电压侧选择T、S接入，三号变压器的一次电压和二次电压侧 选择R、T接入，其余的按照图1所示的接入方式接入到变压器的一次侧电 压输入端。

3）将各所述变压器的二次侧电压经过铜排通入到铂金通道法兰的电流接 入端，得到带有相同相位的各个单回路的电流。

具体的，将铂金通道中的玻璃液等效成一个阻值不变的电阻，再向铂金 通道加入带有设置好相位的变压器二次侧电压，从而得到带有相同相位的单 个回路的电流。

4）在相邻两个单回路中各个电流的电流幅值不变的情况下，根据加载在 铂金通道上的相邻两个单回路中各个电流的相位，来改变流过相邻两个回路 间公共铜排上的和电流的矢量和值。

具体的，设置变压器的一次侧电压的电压相位，得到与一次侧相位一致 的变压器二次侧电压，二次侧电压通过铜排输入到铂金通道法兰的电流接入 端上；其中，变压器的二次侧的电压通过铜排连接到铂金通道法兰的电流接 入端；变压器的二次电压侧、铜排、铂金通道和公共铜排组成了单个回路， 这样相邻两个回路间的公共铜排上的电流幅值为相邻两个回路中单个回路电 流大小的矢量和。

如图2所示，所述电路分析模型中，将相邻的两个回路中的变压器的相 位差设置成120度，完成对两个回路中I2#的电流矢量和值的可控。由于相 邻变压器共用同一个铜排和电极，相邻变压器的相序需设置为120度，通过 余弦定理a²=b²+c²-2*b*c*cos60°可计算出公共铜排的电流矢量和值最大不 会超过其分量值，这样公共铜排和电极的设计只需考虑单回路的最大电流的 载流量即可，设计工作也会大为简化，贵重金属的投入数量会大幅减少，同 时铜排设计时的载流量不需要设计很大，这样可大量节约贵重金属的投入。 也能在有效控制公共电极及铜排的电流矢量和值，满足工艺对法兰发热量的 要求。

如图2、图3所示，对铂金通道的两个回路进行模拟分析：在电路模型 分析图中，电源通过两个电阻调压器分别控制变压器的输入电压幅值的相位， 变压器电压幅值相位变化后带来回路电流I_1#和I_3#的相位变化，变压器输出低 电压大电流来控制铂金管R₁和R₂的温度，功率值为P=I²R，公共铜排 及电极上通过的电流为I2#。在交流电路中，瞬时的分析回路的电流，通过 电流矢量图3可知公共铜排的电流值为：

I²_2#=I²_1#+I²_3#-2*I_1#*I_3#*cos60°

这样在I_1#和I_3#幅值不变的情况下，合理设置变压器相位就可实现I²_2#的幅值的控制。

如图4所示：显示了相邻电路相位角在120°时，各回路的电流波形及合 成矢量和电流波形，下图中可以看出和电流的矢量和幅值在两个分量幅值之 内，当通道本体设计按单回路电流设计时，公共法兰和铜排载流量按单回路 设计需求即可。

具体的，将铂金通道的升温段、澄清段、降温段和搅拌槽各段回路相邻 电压相序设置为120度、将御料口两个回路均设置为180度。

通过分析和实验，我们将铂金通道的升温段、澄清段、降温段和搅拌槽 各段回路相邻电压相序设置为120度连接方式，以提高法兰电流。卸料口两 个回路均设置为180度，减少这两个回路公用法兰电流的矢量和，提高该区 域的设备安全裕度。在实际使用中取得良好的使用效果。具体见附图1。

如图1所示，生产中由于铂金通道依靠铂金管加电流发热方式进行温度 控制，不同段的通道由于工艺要求不同而需要不同的温度设置，就需要在对 应段施加需要的电流条件，即许多变压器共同向同一导体的铂金管不同段进 行分别加热，通过调整变压器前段电阻调压器的设置就可以调整输入变压器 的电压幅值，达到改变变压器二次侧电压的目的，在负载电阻相对不变的情 况下，输入电压的变化可到来加热电流的变化，最终达到调整该区域功率的 工艺目的。但在单个回路电流的大小设置后，可通过调节单个电流的相位改 变公共铜排中电流的幅值大小，来保证正常的工艺需求，进而保证铂金通道 及铂金通道法兰的使用寿命。

本发明提供的方法充分考虑的铂金通道的结构、法兰电极结构、回路损 失、变压器容量等因素，在理论计算的基础上进行反复的实验，在完全适应 液晶玻璃基板生产中铂金通道工艺要求的基础上，可最大程度的保证铂金加 热管的使用寿命，可在该类生产线体上进行推广使用，对于提高生产效率有 较大的促进。同时，凡是应用到多个电气回路施加在同一加热导体的应用场 所，该相序设计方法及设置原理具有广泛的借鉴意义。