电源调功器在玻璃行业的应用

 电源调功器在玻璃行业的应用

                   安奕极（北京）电源系统有限公司   王建军

摘要：简要介绍了电源调功器的工作原理及特点；电源调功器在玻璃行业的应用及案例；指出了当前国产电源调功器的问题及改进建议。

     玻璃行业是基础建材行业，事关国家和人民的各个方面。随着我国经济建设的快速发展及化市场的形成，玻璃行业也得到了迅猛发展，并将业务扩展到市场。

     伴随着用户对中国玻璃市场的要求，例如：超薄玻璃、超厚玻璃、电子玻璃、液晶玻璃、钢化玻璃（汽车玻璃）、玻纤等；同时，玻璃的生产过程也提出了高可靠性、高精度的要求，以保证生产的连续、。这些的要求也对玻璃生产的相关设备同样提出了高品质的要求，电源调功器便是其中重要的电气设备之一。下面我就电源调功器产品及其在玻璃行业的应用，谈谈我的看法，供大家参考。

1：电源调功器的工作原理及特点

                     图1： 电源调功器工作原理图

1．1 电源调功器的工作原理

电源调功器是电加热过程中根据工艺温度需要进行电功率调节控制的设备。如上图所示，被加热的介质温度通过温度传感器输入到调节仪表（PID温控仪）或PLC 或DCS ，经过PID运算或特点的温度算法后，输出控制信号（模拟量信号或总线信号）到电源调功器作为设定值进行调节，调功器根据设定值进行加热功率的调节，从而实现了温度的高低调节控制。

1．2 电源调功器的特点

如今，在中国市场上出现种类繁多的电源调功器，品牌不同，其产品的性能和特点也有很大的不同。下面我根据世界电源调功器生产、供应商----德国AEG电源公司的Thyro-A,-P产品的特点，作一下介绍。

作为好的电源调功器，应具备如下特点：

ü        耐反击穿电压应大于3000伏，普通产品的反击穿电压为1200-1600伏。

ü        具有总线通讯功能。普通产品不一定带。

ü        具有自诊断功能，可以实现诊断信息上传到计算机，进行维护提示。普通产品没有此功能。

ü        当控制系统故障时，可以通过盘柜上的手动按钮和液晶显示器进行手动控制。在不停机的情况下，实现功率的控制，普通产品必须外配仪表进行操作，增加了成本且不安全.

ü        在总线卡故障时，AEG调功器的总线卡自动保留故障前的zui后一个设定值作为默认值，保证生产的正常运行！而普通产品要么没有总线卡，要么总线卡不能保留zui后一个设定值作为默认值，造成生产难以继续正常进行。

ü        精度非常高,达到0.5%、1%、3%。

ü        可靠性非常高，不但用于阻性负载，也可用于变压器负载，普通产品难以用于变压器负载。在洛阳浮法玻璃集团公司的浮法一线、二线使用的AEG调功器已经十年了，现在仍然正常运行。且洛玻集团公司的浮法玻璃生产线的调功器负载为感性负载（变压器）,更难以控制和保证精度.可是AEG调功器却满足了这些要求,十年来连续保障了生产正常.

ü        在风冷状态下,电流可以高达2900A，超过3000A 用水冷. 普通产品大多在600 A以下风冷，超过600A用水冷，给设备带来极大的安全隐患.

ü        同等功率下,AEG电源调功器体积zui小,功能zui强.

ü        AEG电源调功器自带电流、电压测量装置，能够将负载的电流、电压和功率值传给上位机，自带报*的供电电源24VDC。

ü        AEG电源调功器五年以上的国内众多用户中,目前没有发现一例调功器可控硅被击穿的事情,zui多是保险丝被烧坏.

ü        AEG电源调功器使用专业的组态调试软件“Thyro-Tool Family“进行组态测试,并可以保存每个调功器的组态测试参数,以便优化.

ü        AEG电源调功器内置快熔保险丝,回路检测.真正实现了调功的一体化,包括快熔,可控硅,触发电路板,保护电路, 电流电压功率检测,散热器,通讯,自诊断,控制板等功能.

2.       电源调功器在玻璃行业的应用及案例

电源调功器产品在玻璃行业有着广泛的应用，在浮法玻璃生产线、液晶玻璃生产线、玻璃纤维生产线、在钢化玻璃设备等，均有大量的使用。

2.1 在浮法玻璃生产线中使用多是在锡槽顶部加热和退火炉的加热部分。

                  图2    电源调功器在浮法玻璃生产中的应用

从上图可以看到，在锡槽顶部加热的控制中，需要电源调功器对变压器负载及其所带硅碳棒进行加热控制。*，变压器为感性负载，容易产生感应电压和电流，要想实现温度的控制和抑制谐波达到zui小化，是非常困难的。德国AEG电源公司采用了针对变压器负载的控制方法和系统方案，很好的解决了这个难题，实现了控制目的，并且保护了变压器及其所带负载免受谐波的干扰。德国AEG电源公司的电源调功器产品还具有的自动功率分配功能（ASM），可以动态地实现负载功率的自动平均分配，实现电网的平稳运行，减少供电主网的电压不平衡；同时也可以使配置的主电源变压器的总功率降低，节省了一次投资成本。

在锡槽加热的成功案例有：洛阳浮法玻璃集团公司的一线、二线、龙海超薄电子玻璃线、阿尔及利亚的600吨浮法玻璃线；南玻集团公司的深圳浮法玻璃线；大连旭硝子浮法玻璃线；常熟皮尔金顿浮法玻璃线等。

   在浮法玻璃生产中退火炉的电加热应用可以说是zui为普遍，因为退火炉的加热元件为纯阻性负载，并且是zui常用的、温度变化系数不大的NiCr或FeCr电阻丝或电阻带，使用zui简单的电压调节即可满足要求。所以，国内的很多电源调功器就大量地使用在这里。但是，要想实现总线通讯和自诊断功能，达到长期的高可靠性要求，就需要高质量的电源调功器了。随着人员工资的增加和生产率的要求，面临激烈的国内外市场竞争，对电源调功器的要求也在逐步提高。毕竟玻璃生产企业也要从长期的生产考虑，尽量减少员工人数和维修人员并继续保持高的生产效率，就要使用高可靠性、高精度的电源控制器，这也是国内电源调功器未来发展的方向所在。

2.2   在液晶玻璃生产线上的应用

随着社会的快速发展，人民生活得到了极大的改善，对物质文化的需求

   需求也越来越高。对液晶电视、液晶显示器、笔记本电脑等的极大要求，促使液晶玻璃生产得到快速发展，但截至目前，液晶玻璃生产的工艺和技术仍然被少数几家国外公司所垄断，国内的几家显示器厂家也在进行研发和准备建厂。

      由于液晶显示器的厚度为1mm以下，就需要更加的温度控制和更高的可靠性要求，德国AEG电源公司的电源调功器在液晶显示器生产线得到实际应用，下面仅以区域介绍。

      电铸炉方面：作为辅助加热，保持电铸炉的温度。

      白金加热管：这是液晶生产的关键部分。对白金通道的加热，更是需要温度的高精度、高可靠性，一旦温度失控或温度有较大的不均匀，将会导致白金加热通道的断裂或破裂。

      马弗炉方面：这是液晶玻璃成型的关键部位，对温度的控制要求也是很高的。

      退火炉方面：由于玻璃的厚度很薄，相比较普通的浮法玻璃生产线而言，自然对温度的控制要求也会高很多。

      总之，就目前国内的电源调功器性能，尚不能适用于液晶玻璃的生产中去。

  2.3 玻璃纤维生产线

      在玻璃纤维的生产线中，电源调功器也同样得到了大量的使用，尤其是在电熔炉和白金漏板的电加热方面。

      如下图所示，电源调功器在温度有高要求的白金漏板加热有极大的应用。白金漏板温度控制的精度直接关系到玻纤质量的好坏，所以也成为技术的关键所在。另外，德国UAS公司拥有很多玻纤生产上的智能技术和设备，该公司可以根据拉丝的图像进行智能识别，判断拉丝情况，如果拉丝有断丝或结块情况，会及早处理，避免更大的危害。能够保证拉丝的长期、可靠、稳定的生产。德国UAS公司已经为世界上众多的玻纤公司提供了设备和成套技术，同样，德国AEG电源公司的调功器产品也在玻纤行业得到了极大的推广使用。

           图3   电源调功器在玻纤生产上的应用

3.       当前国产电源调功器存在的问题及改进建议

当前国产电源调功器普遍存在的问题是：可靠性低、精度低、没有总线

通讯的能力、没有高精度的电压电流互感器、选用的可控硅质量较差、调功功能简单（只有过零和移相）、只能适用于中低电流（通常低于650A，大电流必须水冷却）、缺少的产品质量认证证书等。

改进建议：选用的可控硅元器件；开发总线通讯功能；开发的调试软件；选用高精度的电压电流互感器；投入研发，针对不同的负载特性，开拓新的调节功能；积极参与产品的质量认证，面向市场。

国内的电源调功器产品与前些年相比，已经有了较大的进步，在低端市场占据了一定的*。但是，也应该看到不足之处，应该积极针对国内外客户的需求进行研发，开拓具有自主产权的电源调功器产品，采用新技术、新工艺，积极与市场接轨，才是今后努力发展的方向。