CN102385068B - 硅棒碰壁检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅棒碰壁检测装置，其包括连接于还原炉变压器低压侧的零排的接地检测电路，接地检测电路包括第一、第二继电器，当接地检测电路检测到零排的电流高于预设的电流阈值，或电压高于预设的电压阈值时，接地检测电路控制第一、第二继电器断电。第一继电器包括第一常闭触点，第二继电器包括第二常闭触点，第一、第二常闭触点并联，硅棒碰壁检测装置还包括报警装置，第一、第二常闭触点并联后与报警装置串联，当零排的电流高于预设的电流阈值时，第一常闭触点闭合，当零排的电压高于预设的电压阈值时，第二常闭触点闭合，当第一、第二常闭触点任意一个闭合时，报警装置发出报警信号。该硅棒碰壁检测装置还可外接声光报警器提示操作人员。

Description

硅棒碰壁检测装置

技术领域

本发明涉及检测技术，尤其涉及一种硅棒碰壁检测装置。

背景技术

西门子法多晶硅的还原生产中，还原炉是生产多晶硅的主要设备，炉内装有高度为2.0m—2.8m、直径只有φ7—8mm的硅芯，通过调功电源加热硅芯使炉内的温度维持在1080℃，此时硅芯逐渐溶化变软，在通入一定比例的三氯氢硅及氢气的混合气体后，硅芯开始生长变粗，当达到一定的粗度时停炉，多晶硅提炼成功。

然而，整个的生产过程中经常会遇到硅棒的碰壁问题。在硅棒的生长初期，由于硅芯细而软，炉内稍有震动、气流突变或硅棒电流突增等因素，都有可能使硅芯倾斜倒向钟罩炉壁；在硅棒的生长后期，由于硅棒粗而重，则有可能产生重心偏移靠向炉壁。当硅棒倒向炉壁时，由于其温度比炉壁高出200℃以上，所以会导致硅棒把炉壁烧坏。

由于炉壁夹层中有冷却水，当硅棒将炉内壁溶化时，将有大量的冷却水喷向高温的炉内，迅速汽化导致炉压激增，严重时产生爆炸。即使发现及时碰壁，但此时炉壁会有不同程度的损坏，由于炉壁造价非常高，且不易修补，这将造成巨大的经济损失。

为避免硅棒碰壁后可能带来的安全隐患及经济损失，需要在还原炉的加热电源系统中安装硅棒碰壁自动检测装置。

然而目前在国内多家大型多晶硅企业都使用德国AEG还原调功电源系统，该系统配备了硅棒碰壁检测装置，该装置能自动检测硅棒生长过程中何时碰壁并向调功电源控制系统发出信号，使之做出相关的处理。

请一并参阅图3及图4，现有的硅棒碰壁检测装置1由三个接地检测单元2组成，三组检测单元2分别对应还原炉的外圈一、外圈二及内圈。每组检测单元2主要由8个12Ω接地电阻3、一个电流互感器4、一个电流继电器5、一个电压继电器6、一个第一继电器7、分流电阻8a、8b及一个第二继电器9组成。三个接地检测单元2经接地电阻3分别接至还原炉变压器低压侧的A相、B相、C相零排N1、N2、N3。电流互感器4与接地电阻3串联获取各零排中的电流，电流继电器5根据电流互感器4获得的电流控制第一继电器7。所述电压继电器6通过所述分流电阻8b获取一个接地电阻3两端电压的电压。当零排中有0.9A以上电流、或单个接地电阻3两端电压10V以上时，该还原炉碰壁保护控制装置1认为还原炉硅棒碰壁，第一继电器7及第二继电器9从11、12出口输出信号至调功柜，控制调功柜动作。

然而这种装置只能控制调功柜动作，但却没有报警装置，操作人员无法及时获得故障提示，从而无法及时的解决问题，进而影响生产效率。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种硅棒碰壁检测装置，其包括接地检测电路，所述接地检测电路连接于还原炉变压器低压侧的零排，所述接地检测电路包括第一继电器及第二继电器，当所述接地检测电路检测到所述零排的电流高于预设的电流阈值，或电压高于预设的电压阈值时，所述接地检测电路控制所述第一继电器及第二继电器断电。所述第一继电器包括第一常闭触点，所述第二继电器包括第二常闭触点，所述第一常闭触点与所述第二常闭触点并联，所述硅棒碰壁检测装置还包括报警装置，所述第一常闭触点与所述第二常闭触点并联后再与所述报警装置串联，当所述接地检测电路检测到所述零排的电流高于所述预设的电流阈值时，所述接地检测电路控制所述第一常闭触点闭合，当所述接地检测电路检测到所述零排的电压高于所述预设的电压阈值时，所述接地检测电路控制所述第二常闭触点闭合，当所述第一常闭触点及第二常闭触点任意一个闭合时，所述报警装置发出报警信号。

其中，所述硅棒碰壁检测装置包括三个接地检测电路，所述三个接地检测电路分别连接于还原炉变压器低压侧的三个零排。

所述硅棒碰壁检测装置包括保持电路，所述保持电路与所述报警装置、第一常闭触点、第二常闭触点均电连接，用于当所述第一常闭触点及第二常闭触点均断开后，所述保持电路保持所述报警装置发出报警信号。

所述硅棒碰壁检测装置包括第二电源，所述第二电源包括两个电源输出端，所述报警装置电连接于所述两个电源输出端之间，所述保持电路包括一个线圈及一个常开触点，所述保持电路的线圈与所述报警装置并联，所述保持电路的常开触点与所述报警装置串联于所述两个电源输出端之间。

所述硅棒碰壁检测装置还包括报警开关，所述报警开关连接于所述保持电路的常开触点及一个所述电源输出端之间。

所述报警装置是发光装置或发声装置。

所述接地检测电路包括电流检测继电器及电压检测继电器，所述电流检测继电器及所述电压检测继电器均与一个所述零排连接，所述电流检测继电器与所述第一继电器连接，当所述电流检测继电器检测到所述零排的电流高于所述预设的电流阈值，所述电流检测继电器控制所述第一常闭触点闭合，所述电压检测继电器与所述第二继电器连接，当所述电压检测继电器检测到所述零排的电压高于所述预设的电压阈值时，所述电压检测继电器控制所述第二常闭触点闭合。

所述接地检测电路包括电流互感器，所述电流互感器连接于所述零排及所述电流检测继电器之间。

所述硅棒碰壁检测装置还包括接地电阻，所述接地电阻串联于所述零排上，所述电流检测继电器及所述电压检测继电器均通过所述接地电阻与所述零排连接。

所述电流互感器包括一次绕组及二次绕组，所述一次绕组串接于所述接地电阻上，所述二次绕组串接于所述电流检测继电器上。

本发明提供的硅棒碰壁检测装置能够通过报警装置发出报警信号提示操作人员。

另外，通过对应所述还原炉的外圈一、外圈二及内圈分别设置报警装置，能够实现对还原炉的外圈一、外圈二及内圈分别检测，从而准确告知发生故障是位于哪个圈，提高判断故障的准确性。

通过保持电路能够在故障解除后保持所述报警装置报警状态，从而便于事后查询故障。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的硅棒碰壁检测装置的示意图；

图2是图1的部分示意图；

图3是现有的硅棒碰壁检测装置的示意图；

图4是图3的部分示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的实施例中，通过增加报警装置，从而能够实现对硅棒碰壁故障的提示。

请一并参阅图1及图2，为本发明提供的一种硅棒碰壁检测装置100，所述硅棒碰壁检测装置100用于检测还原炉中是否出现硅棒碰壁。

所述硅棒碰壁检测装置100包括三个接地检测电路10、第二电源20、三个报警装置30、一个报警开关40及三个保持电路50。所述每个接地检测电路10、每个报警装置30及每个保持电路50均对应一个还原炉变压器低压侧的零排101上，以对应还原炉的外圈一、外圈二及内圈。对还原炉的外圈一、外圈二及内圈分别进行检测及提示，能够准确告知是哪个圈发生故障，提高判断故障的准确性。

所述各接地检测电路10均包括检测单元10a及控制单元10b。所述检测单元10包括接地电阻11、电流互感器12、电流检测继电器13、电压检测继电器14及分流电阻15、16。

所述硅棒碰壁检测装置100设有电流阈值0.18A及电压阈值10V。当然，在其他实施例中，所述电流阈值及电压阈值也可以为其他值。

所述检测单元10a用于检测所述零排的电流是否高于所述预设的电流阈值，所述零排的电压是否高于所述预设的电压阈值。当所述零排的电流高于所述预设的电流阈值时或所述零排的电压高于所述预设的电压阈值时，向所述控制单元20发出信号。

所述8个接地电阻11串联于所述还原炉变压器低压侧的一个零排101上。所述电流互感器12的一次绕组串接于所述接地电阻11上，所述电流互感器12的二次绕组串接于所述电流检测继电器13上。本实施例中，所述电流检测继电器13是A1N1 410CA控制芯片。所述电流检测继电器13的E3端及M端连接于所述电流互感器12的二次绕组上，用于检测所述零排101上的电流。所述电流检测继电器13的9端和10端闭合；6端和7端闭合；L和N端连接于一个220V的第一电源90的第一电源输出端91和第二电源输出端92。

所述电流检测继电器13的第一开关130与所述控制单元20电连接。所述第一开关130是常闭开关。

所述分流电阻15、16并联于一个所述接地电阻11上。所述电压检测继电器14的B1端及B3端连接于所述分流电阻16的两端，用于检测所述零排101上的电压。所述电压检测继电器14的A2端及A1端连接于所述第一电源输出端91和第二电源输出端92。所述电压检测继电器14的第二开关140与所述控制单元20电连接。所述第二开关140是常开开关。

所述控制单元10b包括第一继电器17及第二继电器18。所述控制单元20用于当接收到所述检测单元10的信号时，控制所述报警装置30报警。所述第一继电器17包括线圈170及第一常闭触点171。所述第一继电器17的线圈170与所述电流检测继电器13的第一开关130串联于所述第一电源输出端91和第二电源输出端92。所述线圈170并联一个电容(未标示)。

所述第二继电器18包括线圈180及第二常闭触点181。所述第二继电器18的线圈180与所述第二开关140串联于所述第一电源输出端91和第二电源输出端92。所述线圈180并联一个电容(未标示)。所述第一继电器17的第一常闭触点171及所述第二继电器18的第二常闭触点181并联。

所述第二电源20与所述报警装置30电连接，用于为所述报警装置30供电。本实施例中，所述第二电源20供应220V交流电。所述第二电源20包括第三电源输出端21及第四电源输出端22。当然，在其他实施例中，所述第二电源20可以与所述第一电源90采用同一个电源。

所述报警开关40连接于所述第二电源20及所述报警装置30之间，用于控制所述第二电源20是否向所述报警装置30供电。本实施例中，所述报警开关40是单刀单掷开关。所述报警开关40的一端41电连接于所述第三电源输出端21上。所述报警开关40的另一端42电连接于所述第一常闭触点171及所述第二常闭触点181相连接的一端171a。

所述报警装置30与所述两个并联的第一常闭触点171及第二常闭触点181均电连接。本实施例中，所述报警装置30采用指示灯。当然，在其他实施例中，所述报警装置30也可以采用扬声器或显示屏。所述报警装置30的一端31连接于所述第一常闭触点171及所述第二常闭触点181相连接的另一端171b，所述报警装置30的另一端32连接于所述第四电源输出端22。

所述保持电路50连接于所述第二电源20及报警装置30之间，用于当所述第一常闭触点171及所述第二常闭触点181均断开后，所述保持电路保持所述报警装置30发出报警信号。本实施例中，所述保持电路50采用继电器，所述保持电路50包括第三线圈51及第三常开触点52。所述第三线圈51与所述报警装置30并联。所述第三常开触点52一端连接于所述报警开关40的另一端42，一端连接于所述报警装置30的一端31。当然，在其他实施例中，所述保持电路50也可以采用电子开关。

当使用所述报警装置30时，闭合所述报警开关40。所述电压检测继电器14初始状态存在工作电压，所以所述第二开关140处于闭合状态，而所述电流检测继电器13虽然开始存在工作电压，但此时所述第一开关130处于闭合状态。此时所述第一继电器17及所述第二继电器18均处于得电状态，所以所述第一常闭触点171及所述第二常闭触点181均处于断开状态。所以此时所述报警装置30不通电，处于不发光状态。

当硅棒发生碰壁时，所述零排101上的电流会升高。本实施例中，当所述电流检测继电器13检测到所述零排101上的电流大于0.18A时，控制所述第一开关130断开，使所述第一继电器17的线圈170断电，所述第一常闭触点171同时闭合。

当所述电压检测继电器14检测到所述零排101上的电压大于10V时，控制所述第二开关140断开，使所述第二继电器18的线圈180断电，所述第二常闭触点181同时闭合。

当所述第一常闭触点171和所述第二常闭触点181中至少有一个闭合时，所述报警装置30将通电，并发光报警。同时，所述第三线圈51通电，所述第三常开触点52闭合。在故障排除后，闭合的所述第三常开触点52依然能够保持所述报警装置30报警状态，从而便于事后查询故障。

当需要将所述报警装置30关闭时，断开所述报警开关40即可。

本发明提供的硅棒碰壁检测装置能够通过报警装置发出报警信号提示操作人员。

另外，通过对应所述还原炉的外圈一、外圈二及内圈分别设置报警装置，能够实现对还原炉的外圈一、外圈二及内圈分别检测，从而准确告知发生故障是位于哪个圈，提高判断故障的准确性。

通过保持电路能够在故障解除后保持所述报警装置报警状态，从而便于事后查询故障。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种硅棒碰壁检测装置，其包括接地检测电路，所述接地检测电路连接于还原炉变压器低压侧的零排，所述接地检测电路包括第一继电器及第二继电器，当所述接地检测电路检测到所述零排的电流高于预设的电流阈值，或电压高于预设的电压阈值时，所述接地检测电路控制所述第一继电器及第二继电器断电，其特征在于，所述第一继电器包括第一常闭触点，所述第二继电器包括第二常闭触点，所述第一常闭触点与所述第二常闭触点并联，所述硅棒碰壁检测装置还包括报警装置，所述第一常闭触点与所述第二常闭触点并联后再与所述报警装置串联，当所述接地检测电路检测到所述零排的电流高于所述预设的电流阈值时，所述接地检测电路控制所述第一常闭触点闭合，当所述接地检测电路检测到所述零排的电压高于所述预设的电压阈值时，所述接地检测电路控制所述第二常闭触点闭合，当所述第一常闭触点及第二常闭触点任意一个闭合时，所述报警装置发出报警信号。

2.如权利要求1所述的硅棒碰壁检测装置，其特征在于，所述硅棒碰壁检测装置包括三个接地检测电路，所述三个接地检测电路分别连接于还原炉变压器低压侧的三个零排。

3.如权利要求1或2所述的硅棒碰壁检测装置，其特征在于，所述硅棒碰壁检测装置包括保持电路，所述保持电路与所述报警装置、第一常闭触点、第二常闭触点均电连接，用于当所述第一常闭触点及第二常闭触点均断开后，所述保持电路保持所述报警装置发出报警信号。

4.如权利要求3所述的硅棒碰壁检测装置，其特征在于，所述硅棒碰壁检测装置包括第二电源，所述第二电源包括两个电源输出端，所述报警装置电连接于所述两个电源输出端之间，所述保持电路包括一个线圈及一个常开触点，所述保持电路的线圈与所述报警装置并联，所述保持电路的常开触点与所述报警装置串联于所述两个电源输出端之间。

5.如权利要求4所述的硅棒碰壁检测装置，其特征在于，所述硅棒碰壁检测装置还包括报警开关，所述报警开关连接于所述保持电路的常开触点及一个所述电源输出端之间。

6.如权利要求1或2所述的硅棒碰壁检测装置，其特征在于，所述报警装置是发光装置或发声装置。

7.如权利要求1或2所述的硅棒碰壁检测装置，其特征在于，所述接地检测电路包括电流检测继电器及电压检测继电器，所述电流检测继电器及所述电压检测继电器均与同一个所述零排连接，所述电流检测继电器与所述第一继电器连接，当所述电流检测继电器检测到与所述电流检测继电器及所述电压检测继电器均连接的所述同一个零排的电流高于所述预设的电流阈值，所述电流检测继电器控制所述第一常闭触点闭合，所述电压检测继电器与所述第二继电器连接，当所述电压检测继电器检测到与所述电流检测继电器及所述电压检测继电器均连接的所述同一个零排的电压高于所述预设的电压阈值时，所述电压检测继电器控制所述第二常闭触点闭合。

8.如权利要求7所述的硅棒碰壁检测装置，其特征在于，所述接地检测电路包括电流互感器，所述电流互感器连接于与所述电流检测继电器及所述电压检测继电器均连接的所述同一个零排及所述电流检测继电器之间。

9.如权利要求8所述的硅棒碰壁检测装置，其特征在于，所述硅棒碰壁检测装置还包括接地电阻，所述接地电阻串联于与所述电流检测继电器及所述电压检测继电器均连接的所述同一个零排上，所述电流检测继电器及所述电压检测继电器均通过所述接地电阻连接于与所述电流检测继电器及所述电压检测继电器均连接的所述同一个零排。

10.如权利要求9所述的硅棒碰壁检测装置，其特征在于，所述电流互感器包括一次绕组及二次绕组，所述一次绕组串接于所述接地电阻上，所述二次绕组串接于所述电流检测继电器上。

Images