[發明專利]一種還原爐溫度的精確測量方法

有效

• 申請號: 201310703751.5
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN104075827A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 陳峰;云蘇和;張巍
• 申請（專利權）人: 內蒙古神舟硅業有限責任公司
• 主分類號: G01K13/00
• 分類號: G01K13/00
• 代理公司: 呼和浩特北方科力專利代理有限公司 15100
• 代理人: 王社

技術領域

本發明涉及多晶硅行業的生產自動化技術，特別指一種多晶硅還原爐生產在線溫度的精確檢測方法。?

背景技術

采用改良西門子工藝的多晶硅生產中，要求經過氣化和混合的三氯氫硅混合氣1080℃時在多晶硅還原爐內發生沉積反應，生成最終產品——多晶硅。如果溫度高于1080℃則會生成爆米花、硅棒熔，超過1180℃反應速度會下降，溫度低于1080℃則會生成顆粒硅，反應速度會下降。因此還原爐溫度是多晶硅生產中的一個重要的控制指標、質量指標和產量影響因素，同時也是行業內的一個測量的難點。傳統的溫度測量實現方法是選用精度較高的紅外測溫儀，用探頭瞄準具有典型還原爐熱場意義的硅棒，此時測量出的硅棒溫度就是還原爐的溫度。從生產運行的實際來看，此種方法簡單實用，但是不準確，溫度儀所顯示的溫度較實際溫度偏低50℃至100℃，給還原爐產量和質量的控制帶來了較大的困難，同時也不利于還原爐的能耗控制。?

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種還原爐溫度的精確測量方法，這種測量方法是對傳統的由遠紅外測溫儀測溫系統性自動預估測量的改進，本測量方法基于計算機控制系統的虛擬測量原理，根據進出還原爐的物料溫差、冷卻水溫差以及還原爐硅棒電阻率、溫度儀顯示值等參數綜合分析，采用先進的PLC、DCS或單片機等作為上位機來進行虛擬測量，可實現連續、實時、可靠地測量。?

本發明要解決的技術問題由如下方案來實現：一、以12對棒還原爐為例，有以下工藝流程，影響到硅棒溫度的主要因素有，三氯氫硅量和進出溫差、冷卻水量和進出溫差、加熱電源的輸出功率及其它。通過對整個還原爐熱場的模擬分析，按照物料守恒和能量守恒原理，可以得出此時硅棒的溫度為：?

ty01=f[f₁(t03，t05，F02)，f₂(t02，t04，F01)，f₃(v，i，δ)，t01]?

這里：?

ty01：上位機計算得出的實際溫度值；?

f1?函數表示進入還原爐的混合氣的熱損失；?

f2?函數表示進入還原爐爐筒的冷卻水熱增加；?

f3?函數表示根據當前電壓、電流值計算出的硅棒電導率及對應溫度值(其中v為當前電壓、i為當前電導率、δ為對應的電導率)；?

t01?根據溫度儀測量的實時溫度值；?

t02?冷卻水出口溫度?

t04?冷卻水進口溫度?

F01?冷卻水流量?

t03?三氯氫硅混合氣進口溫度?

t05?三氯氫硅混合氣出口溫度?

F02?三氯氫硅混合氣流量?

實現步驟：?

(1)在還原爐進氣管設置溫度變送器、出氣管上設置溫度變送器和流量變送器；?

(2)在還原爐冷卻水進口處設置溫度變送器、出口處設置溫度變送器和流量變送器；?

(3)在還原爐視鏡處設置遠紅外測溫儀；?

(4)在還原爐加熱電源處設置各相電壓和電流測量裝置；?

(5)通過對施加在硅棒上的電壓、電流進行計算，得出此時的硅棒電導率，根據電導率與溫度一一對應的矩陣，自動查詢、模糊取值，預測量出此時的硅棒溫度；?

(6)根據進出物料和進出冷卻水所帶走的熱損失與還原爐電源所做的功進行比對、計算，求出溫度修正系數k；?

(7)最后，上位機根據紅外測溫儀所測溫度值、預測量的溫度值、溫度修正系數k，通過計算就可得出此時的還原爐溫度。從而為還原爐的操作和控制提供穩定、準確和可靠的溫度值數據，也為還原爐全自動運行提供了檢測基礎。?

本發明的工作原理和優點：?

(1)直接測量與間接測量相結合，紅外測溫儀直接測量多晶硅硅棒溫度，然后與通過計算得出的被測值相比較和運算獲得；?

(2)靜態測量與動態測量相結合，紅外測溫儀安裝在相對固定的位置進行測量，而隨著硅棒生長、直徑在逐漸變大，通過不斷變化的加熱電源電壓和電流可計算得出硅棒的溫度；?

(3)本測量方法具有自動、主動、預估的特點，結合了當前虛擬儀器測量的技術。?

附圖說明

圖1是本發明的工作原理示意圖。?

具體實施方式

如圖1所示，?

1、在還原爐進氣管1設置溫度變送器、出氣管2上設置溫度變送器和流量變送器；?

2、在還原爐冷卻水進口3處設置溫度變送器、出口處4設置溫?送器和流量變送器；?