一种还原炉温度的精确测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN104075827104075827A(43)申请公布日2014.10.01(21)申请号201310703751.5(22)申请日2013.12.20(71)申请人内蒙古神舟硅业有限责任公司地址010070内蒙古自治区呼和浩特市赛罕区金桥开发区阿木尔南街88号(72)发明人陈峰云苏和张巍(74)专利代理机构呼和浩特北方科力专利代理有限公司15100代理人王社(51)Int.Cl.G01K13/00(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图1页附图1页(54)发明名称一种还原炉温度的精确测量方法(57)摘要本发明公开了一种还原炉温度精确测量的方法，步骤为：在还原炉进气管设置温度变送器、出气管上设置温度变送器和流量变送器；在还原炉冷却水进口处设置温度变送器、出口处设置温度变送器和流量变送器；在还原炉视镜处设置远红外测温仪；在还原炉加热电源处设置各相电压和电流测量装置；通过对施加在硅棒上的电压、电流进行计算，得出此时的硅棒电导率，根据电导率与温度一一对应的矩阵，自动查询、模糊取值，预测量出此时的硅棒温度；根据进出物料和进出冷却水所带走的热损失与还原炉电源所做的功进行比对、计算，求出温度修正系数k；最后，上位机根据红外测温仪所测温度值、预测量的温度值、温度修正系数k，经计算就可得出此时的还原炉温度。本测量方法结合虚拟仪器测量技术，具有自动、主动、预估的特点。CN104075827ACN1047582ACN104075827A权利要求书1/1页1.一种还原炉温度的精确测量方法，其特征是：(1)在还原炉进气管设置温度变送器、出气管上设置温度变送器和流量变送器；(2)在还原炉冷却水进口处设置温度变送器、出口处设置温度变送器和流量变送器；(3)在还原炉视镜处设置远红外测温仪；(4)在还原炉加热电源处设置各相电压和电流测量装置；(5)通过对施加在硅棒上的电压、电流进行计算，得出此时的硅棒电导率，根据电导率与温度一一对应的矩阵，自动查询、模糊取值，预测量出此时的硅棒温度；(6)根据进出物料和进出冷却水所带走的热损失与还原炉电源所做的功进行比对、计算，求出温度修正系数k；(7)最后，上位机根据红外测温仪所测温度值、预测量的温度值、温度修正系数k，通过计算就可得出此时的还原炉温度。2CN104075827A说明书1/3页一种还原炉温度的精确测量方法技术领域[0001]本发明涉及多晶硅行业的生产自动化技术，特别指一种多晶硅还原炉生产在线温度的精确检测方法。背景技术[0002]采用改良西门子工艺的多晶硅生产中，要求经过气化和混合的三氯氢硅混合气1080℃时在多晶硅还原炉内发生沉积反应，生成最终产品——多晶硅。如果温度高于1080℃则会生成爆米花、硅棒熔，超过1180℃反应速度会下降，温度低于1080℃则会生成颗粒硅，反应速度会下降。因此还原炉温度是多晶硅生产中的一个重要的控制指标、质量指标和产量影响因素，同时也是行业内的一个测量的难点。传统的温度测量实现方法是选用精度较高的红外测温仪，用探头瞄准具有典型还原炉热场意义的硅棒，此时测量出的硅棒温度就是还原炉的温度。从生产运行的实际来看，此种方法简单实用，但是不准确，温度仪所显示的温度较实际温度偏低50℃至100℃，给还原炉产量和质量的控制带来了较大的困难，同时也不利于还原炉的能耗控制。发明内容[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种还原炉温度的精确测量方法，这种测量方法是对传统的由远红外测温仪测温系统性自动预估测量的改进，本测量方法基于计算机控制系统的虚拟测量原理，根据进出还原炉的物料温差、冷却水温差以及还原炉硅棒电阻率、温度仪显示值等参数综合分析，采用先进的PLC、DCS或单片机等作为上位机来进行虚拟测量，可实现连续、实时、可靠地测量。[0004]本发明要解决的技术问题由如下方案来实现：一、以12对棒还原炉为例，有以下工艺流程，影响到硅棒温度的主要因素有，三氯氢硅量和进出温差、冷却水量和进出温差、加热电源的输出功率及其它。通过对整个还原炉热场的模拟分析，按照物料守恒和能量守恒原理，可以得出此时硅棒的温度为：[0005]ty01=f[f1(t03，t05，F02)，f2(t02，t04，F01)，f3(v，i，δ)，t01][0006]这里：[0007]ty01：上位机计算得出的实际温度值；[0008]f1函数表示进入还原炉的混合气的热损失；[0009]f2函数表示进入还原炉炉筒的冷却水热增加；[0010]f3函数表示根据当前电压、电流值计算出的硅棒电导率及对应温度值(其中v为当前电压、i为当前电导率、δ为对应的电导率)；[0011]t01根据温度仪测量的实时温度值；[001