[實用新型]多晶硅還原爐進氣流量測量裝置

有效

• 申請號: 201220640168.5
• 申請日: 2012-11-06
• 公開（公告）號: CN202915968U
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 張玉泉;劉建中;胡俊輝;薛濤;李波;葉軍;吳偉
• 申請（專利權）人: 陜西天宏硅材料有限責任公司
• 主分類號: G01F7/00
• 分類號: G01F7/00;G01F1/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術領域

本實用新型涉及一種多晶硅還原爐進氣流量測量裝置，具體涉及西門子法生產多晶硅的裝置。

二、背景技術

目前，世界上生產多晶硅多以西門子法為主流，在生產過程中把按一定配比的SiHCl3和氫氣通入到還原爐中，以5SiHCl₃+H₂←→2Si+2SiCl₄+5HCl+SiH₂Cl₂為主要反應。生成多晶硅并沉積在熾熱的硅芯表面，形成硅棒。然而實際生產中仍面臨以下問題：

在多晶硅的一個生產周期中，氫氣初期進料只有幾標方，而后期進料能達到幾千標方，傳統的流量計在保證精度的前提下量程比達不到，因此不能對初期的小流量和后期的大流量進行準確測量。由上式可以看出氫氣與SiHCl3的配比影響著SiHCl3的一次轉化率和硅實際產量。

由于生產的需要在反應的初、末期要對還原爐及管道分別進行氮氣和氫氣置換，置換效果是根據流量和時間來判斷的，而傳統的同一臺流量計是不能對兩種工況下的兩種介質的流量進行準確測量的。

三、實用新型的內容

本實用新型的目的是針對目前的多晶硅還原爐進氣流量測量存在的問題，而提供一種多晶硅還原爐進氣流量測量裝置。其著重解決以下問題：一、擴大量程比，實現對小流量和大流量的準確測量。二、解決使用同一測量裝置對不同工況不同介質難以準確測量的問題。

本實用新型是這樣來實現的：一種多晶硅還原爐進氣流量測量裝置，它包括大差壓壓力變送器、小差壓壓力變送器、三閥組、溫度傳感器、流量傳感器及一套PLC系統構成，其大差壓壓力變送器和小差壓壓力變送器的正負壓側通過三閥組后直接與流量傳感器的引壓口連接，全部為正接，溫度傳感器的兩路輸出分別連接到大差壓壓力變送器和小差壓壓力變送器的溫度補償端子。

本實用新型的差壓變送器的正負壓側與流量傳感器的引壓口連接，全部為正接，數據處理上PLC系統通過數據分段采集經過壓力和溫度補償后的標準狀態下的氫氣流量，以此來實現大量程比流量的測量，同時通過參數修正來實現對氮氣流量的輔助測量，并且輸出給上位機。

本實用新型的特點在于：

1、采取分段測量，配有兩個多參量微差壓變送器，小量程差壓變送器測量小流量時差壓，大量程差壓變送器測量大流量時差壓，量程比能達到100∶1甚至更高，由于兩個變送器的量程不同，保證了在剛開始進料時小流量和生產后期大流量都能準確的測量。

2、解決了同一測量裝置對不同工況不同介質流量難以測量的問題，直接測量氫氣流量，通過參數修正后輔助測量氮氣流量。

四、附圖說明

附圖1是本實用新型的機械部分剖面圖(不含PLC等電氣部分)。

圖中：1----大差壓壓力變送器、2----小差壓壓力變送器、3----三閥組、4----溫度傳感器、5----流量傳感器。

五、具體實施方式

下面結合附圖及實施例來對本實用新型做進一步詳細描述。

參照附圖，本實用新型多晶硅還原爐進氣流量測量裝置，它包括大差壓壓力變送器1、小差壓壓力變送器2、三閥組3、溫度傳感器4、流量傳感器5及一套PLC系統(包括AI、AO、CPU等卡件及PLC電源)構成，其大差壓壓力變送器1和小差壓壓力變送器2的正負壓側通過三閥組3后直接與流量傳感器5的引壓口連接，全部為正接，溫度傳感器4的兩路輸出分別連接到大差壓壓力變送器1和小差壓壓力變送器2的溫度補償端子。

根據差壓流量計算公式Q?v＝CεA/sqr(2ΔP/(ρ)

C流量系數；

ε可膨脹系數

A節流件開孔截面積

ΔP節流裝置輸出的差壓

P被測流體的密度

Qv體積流量，m3/h

結合實際工況，計算可得差壓范圍0到n?KPa對應實際氫氣流量0到b標方，對應實際氮氣流量0到c標方。選用兩個多參量差壓變送器將對應差壓范圍差分，保證測量精度大于0.25％，差分值為a1?KPa，同時把所用到微差壓變送器的故障報警輸出全部設定為高電流輸出。

1.小差壓壓力變送器：

測量精度＞±0.25％，量程0～a1?KPa，對應氫氣流量為：0～b1?NM3/h，對應氮氣流量0～c1?NM3/h，輸出標記為FT-1。

2.大差壓壓力變送器：

測量精度＞±0.25％，量程a1～n?KPa，對應氫氣流量為：b1～b?NM3/h，對應氮氣流量c1～c?NM3/h，輸出標記為FT-1。