CN112919796A - 一种用于光纤预制棒烧结炉的加热及冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于光纤预制棒烧结炉加热及冷却系统，所述加热系统由断路器、电流互感器、滤波器、交流接触器、数字显示面板表、绝缘栅双极型晶体管、开关电源、可编程逻辑控制器、触摸屏、导线、电极、石墨加热器和辅助升温炉组成；所述冷却系统由泵输送式循环水板换热器、压力表、流量传感器组成；所述泵输送式循环水板换热器用于将冷却水通过循环泵输送至加热系统内部，所述压力表用于显示当前冷却水压力，所述流量传感器用于显示当前管道流量。本发明通过灶加热系统内设置辅助升温炉，利用辅助升温炉能够让炉芯管受热更稳定，也减少了石墨加热器的负担，提高了石墨加热器使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于光纤预制棒制造技术领域，具体涉及一种用于光纤预制棒烧结炉加热及冷却系统。
背景技术
光纤预制棒是光纤拉丝工序最主要及最关键的原材料，其有芯棒和外包层组成。目前，光纤预制棒制造可以通过全合成工艺方法实现，即VAD+OVD 联合生产工艺，其中VAD工艺主要是生产芯棒，通过OVD工艺在芯棒表面沉积外包层而高效率的生产光纤预制棒。
在VAD工艺中，VAD烧结工序通常有两种类型的加热炉，一种是硅钼棒加热炉，另外一种是石墨件加热炉。实际生产过程中硅钼棒加热炉主要存在负载不平衡，硅钼棒容易出现氧化断裂现象，导线严重发热、加热炉内部温场不均匀，烧结芯棒水峰高等问题，为此我们提出一种用于光纤预制棒烧结炉加热及冷却系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于光纤预制棒烧结炉加热及冷却系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于光纤预制棒烧结炉加热及冷却系统，包括加热系统和冷却系统；
所述加热系统由断路器、电流互感器、滤波器、交流接触器、数字显示面板表、绝缘栅双极型晶体管、开关电源、可编程逻辑控制器、触摸屏、导线、电极、石墨加热器和辅助升温炉组成；
所述可编程逻辑控制器和所述触摸屏通过RS232协议进行通信，所述触摸屏上设置有加热功率，所述加热功率用于将加热信号反馈给可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器给出信号使交流接触器吸合，主触点闭合得电，使石墨加热器加热，所述可编程逻辑控制器上设置有通信模块，用于对绝缘栅双极型晶体管进行控制，并且升温至目标温度，所述数字显示面板用于显示电流、电压信号，在工程师点检、维护时判断设备状态，所述辅助升温炉包括功率控制器、加热元件，所述电极由镂空的纯铜和绝缘陶瓷构成，所述导线由循环水管和铜线组成；
所述冷却系统由泵输送式循环水板换热器、压力表、流量传感器组成；
所述泵输送式循环水板换热器用于将冷却水通过循环泵输送至加热系统内部，所述压力表用于显示当前冷却水压力，所述流量传感器用于显示当前管道流量。
优选的，所述开关电源加于所述石墨加热器的两端，且电流通过所述石墨加热器时，产生1300-1700℃的温度。
优选的，所述加热元件包括电阻丝，所述辅助升温炉通过所述功率控制器控制加热。
优选的，所述断路器设置有八组，八组所述断路器分别设置为第一断路器、第二断路器、第三断路器、第四断路器、第五断路器、第六断路器、第七断路器、第八断路器。
优选的，所述交流接触器设置有两组，两组所述交流接触器分别设置为第一交流接触器和第二交流接触器。
优选的，所述流量传感器内设置有低流量和最低流量报警，当前流量小于设定的低流量报警值时，所述加热系统会给出声光报警；当前流量小于设定的最低流量报警值时，所述加热系统会停机。
优选的，所述绝缘栅双极型晶体管设置有两组，两组所述绝缘栅双极型晶体管分别设置为第一绝缘栅双极型晶体管和第二绝缘栅双极型晶体管。
本发明还提供一种用于光纤预制棒烧结炉加热及冷却方法，包括加热方法和冷却方法；
所述加热方法包括以下步骤：
S101.加热系统的主电源接入380V三相电源；
S102.第一断路器闭合数字面板表得电显示；
S103.第二断路器闭合条件下，第三断路器闭合，第一交流接触器的主触点接入380V电源；
S104.在触摸屏上点击主炉升温按钮，数字量输入模块信号接入，程序启动数字量输出模块输出24V或220V至第一交流接触器的线圈，第一交流接触器得电启动，主触点闭合，第四断路器、第五断路器闭合后第一绝缘栅双极型晶体管、第一绝缘栅双极型晶体管得电加热；
S105.第六断路器闭合，第二交流接触器为控制加热的交流接触器，主触点接入380V电源；
S106.在触摸屏上点击辅助炉升温按钮，数字量输入模块信号接入，程序启动数字量输出模块输出24V或220V至第二交流接触器的线圈，第二交流接触器得电启动，主触点闭合，功率控制器得电输出至电阻炉加热，开关电源由交流220V变为直流24V为可编程逻辑控制器提供电源；
所述冷却方法包括以下步骤：
S201.循环泵启动之后在开启一次侧供回水阀门；
S202.在机组运行过程中，观察工艺水出口压力和温度，是否在设定值之内；
S203.通过循环泵的启动和停止按钮来控制循环泵；
S204.循环泵将水箱内的水送至电柜内给绝缘栅双极型晶体管降温，带出热量后经过热交换器进行热量交换，完成冷却，保证绝缘栅双极型晶体管的温度稳定。
优选的，所述循环泵设置有两组，两组所述循环泵设置为一用一备，在工作中运行的循环泵故障，切换到备用循环泵上，同时会发出故障报警。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过灶加热系统内设置辅助升温炉，利用辅助升温炉能够让炉芯管受热更稳定，也减少了石墨加热器的负担，提高了石墨加热器使用寿命。
(2)本发明中的电极由镂空的纯铜和绝缘陶瓷构成，导线由循环水管和铜线组成，大大减少加热过程中和炉体升温中传导到电极和导线的热量，增加了安全性。
附图说明
图1为本发明的加热系统示意图；
图2为本发明的冷却系统示意图。
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做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。
实施例1
请参阅图1-图2，本发明提供一种技术方案：一种用于光纤预制棒烧结炉加热及冷却系统，包括加热系统和冷却系统；
所述加热系统由断路器、电流互感器、滤波器T1、交流接触器、数字显示面板表Panel Meter、绝缘栅双极型晶体管IGBT、开关电源T2、可编程逻辑控制器PLC、触摸屏、导线、电极、石墨加热器HEATER和辅助升温炉组成；
所述可编程逻辑控制器PLC和触摸屏通过RS232协议进行通信，所述触摸屏上设置有加热功率，所述加热功率用于将加热信号反馈给可编程逻辑控制器PLC，所述可编程逻辑控制器PLC给出信号使交流接触器吸合，主触点闭合得电，使HEATER加热，所述可编程逻辑控制器PLC设置有通信模块，用于对绝缘栅双极型晶体管IGBT进行控制，并且升温至目标温度，所述数字显示面板用于显示电流、电压信号，在工程师点检、维护时判断设备状态，所述辅助升温炉包括功率控制器SCR、加热元件，所述电极由镂空的纯铜和绝缘陶瓷构成，所述导线由循环水管和铜线组成；
所述冷却系统由泵输送式循环水板换热器、压力表、流量传感器组成；
所述泵输送式循环水板换热器用于将冷却水通过循环泵输送至加热系统内部，所述压力表用于显示当前冷却水压力，所述流量传感器用于显示当前管道流量。
本实施例中，优选的，所述开关电源加于所述石墨加热器的两端，且电流通过所述石墨加热器时，产生1300-1700℃的温度。
本实施例中，优选的，所述加热元件包括电阻丝，所述辅助升温炉通过所述功率控制器控制加热。
本实施例中，优选的，所述断路器设置有八组，八组所述断路器分别设置为第一断路器F1、第二断路器F2、第三断路器F3、第四断路器F4、第五断路器F5、第六断路器F6、第七断路器F7和第八断路器F8。
本实施例中，优选的，所述交流接触器设置有两组，两组所述交流接触器分别设置为第一交流接触器Q1和第二交流接触器Q2。
本实施例中，优选的，所述流量传感器内设置有低流量和最低流量报警，当前流量小于设定的低流量报警值时，所述加热系统会给出声光报警；当前流量小于设定的最低流量报警值时，所述加热系统会停机。
本实施例中，优选的，所述绝缘栅双极型晶体管设置有两组，两组所述绝缘栅双极型晶体管分别设置为第一绝缘栅双极型晶体管IGBT1和第二绝缘栅双极型晶体管IGBT2。
实施例2
请参阅图1-图2，本发明提供一种技术方案：一种用于光纤预制棒烧结炉加热及冷却系统，包括加热系统和冷却系统；
所述加热系统由断路器、电流互感器、滤波器T1、交流接触器、数字显示面板表Panel Meter、绝缘栅双极型晶体管IGBT、开关电源T2、可编程逻辑控制器PLC、触摸屏、导线、电极、石墨加热器HEATER和辅助升温炉组成；
所述可编程逻辑控制器PLC和触摸屏通过RS232协议进行通信，所述触摸屏上设置有加热功率，所述加热功率用于将加热信号反馈给可编程逻辑控制器PLC，所述可编程逻辑控制器PLC给出信号使交流接触器吸合，主触点闭合得电，使HEATER加热，所述可编程逻辑控制器PLC设置有通信模块，用于对绝缘栅双极型晶体管IGBT进行控制，并且升温至目标温度，所述数字显示面板用于显示电流、电压信号，在工程师点检、维护时判断设备状态，所述辅助升温炉包括功率控制器SCR、加热元件，所述电极由镂空的纯铜和绝缘陶瓷构成，所述导线由循环水管和铜线组成；
所述冷却系统由泵输送式循环水板换热器、压力表、流量传感器组成；
所述泵输送式循环水板换热器用于将冷却水通过循环泵输送至加热系统内部，所述压力表用于显示当前冷却水压力，所述流量传感器用于显示当前管道流量。
本实施例中，优选的，所述开关电源加于所述石墨加热器的两端，且电流通过所述石墨加热器时，产生1300-1700℃的温度。
本实施例中，优选的，所述断路器设置有八组，八组所述断路器分别设置为第一断路器F1、第二断路器F2、第三断路器F3、第四断路器F4、第五断路器F5、第六断路器F6、第七断路器F7和第八断路器F8。
本实施例中，优选的，所述交流接触器设置有两组，两组所述交流接触器分别设置为第一交流接触器Q1和第二交流接触器Q2。
本实施例中，优选的，所述绝缘栅双极型晶体管设置有两组，两组所述绝缘栅双极型晶体管分别设置为第一绝缘栅双极型晶体管IGBT1和第二绝缘栅双极型晶体管IGBT2。
实施例3
本发明提供一种技术方案：一种用于光纤预制棒烧结炉加热及冷却方法，包括加热方法和冷却方法；
所述加热方法包括以下步骤：
S101.加热系统的主电源接入380V三相电源；
S102.第一断路器F1闭合数字面板表得电显示；
S103.第二断路器F2闭合条件下，第三断路器F3闭合，第一交流接触器 Q1的主触点接入380V电源；
S104.在触摸屏上点击主炉升温按钮，数字量输入模块信号接入，程序启动数字量输出模块输出24V或220V至第一交流接触器Q1的线圈，第一交流接触器Q1得电启动，主触点闭合，第四断路器F4、第五断路器F5闭合后第一绝缘栅双极型晶体管IGBT1、第一绝缘栅双极型晶体管IGBT1得电加热；
S105.第六断路器F6闭合，第二交流接触器Q2为控制加热的交流接触器，主触点接入380V电源；
S106.在触摸屏上点击辅助炉升温按钮，数字量输入模块信号接入，程序启动数字量输出模块输出24V或220V至第二交流接触器Q2的线圈，第二交流接触器Q2得电启动，主触点闭合，功率控制器SCR得电输出至电阻炉加热，开关电源由交流220V变为直流24V为可编程逻辑控制器PLC提供电源；
所述冷却方法包括以下步骤：
S201.循环泵启动之后在开启一次侧供回水阀门；
S202.在机组运行过程中，观察工艺水出口压力和温度，是否在设定值之内；
S203.通过循环泵的启动和停止按钮来控制循环泵；
S204.循环泵将水箱内的水送至电柜内给绝缘栅双极型晶体管IGBT降温，带出热量后经过热交换器进行热量交换，完成冷却，保证绝缘栅双极型晶体管IGBT的温度稳定。
本实施例中，优选的，所述循环泵设置有两组，两组所述循环泵设置为一用一备，在工作中运行的循环泵故障，切换到备用循环泵上，同时会发出故障报警。
本发明的工作原理及优点：本发明通过灶加热系统内设置辅助升温炉，利用辅助升温炉能够让炉芯管受热更稳定，也减少了石墨加热器的负担，提高了石墨加热器使用寿命；本发明中的电极由镂空的纯铜和绝缘陶瓷构成，导线由循环水管和铜线组成，大大减少加热过程中和炉体升温中传导到电极和导线的热量，增加了安全性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种用于光纤预制棒烧结炉加热及冷却系统，其特征在于：包括加热系统和冷却系统；
所述加热系统由断路器、电流互感器、滤波器、交流接触器、数字显示面板表、绝缘栅双极型晶体管、开关电源、可编程逻辑控制器、触摸屏、导线、电极、石墨加热器和辅助升温炉组成；
所述可编程逻辑控制器和所述触摸屏通过RS232协议进行通信，所述触摸屏上设置有加热功率，所述加热功率用于将加热信号反馈给可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器给出信号使交流接触器吸合，主触点闭合得电，使石墨加热器加热，所述可编程逻辑控制器上设置有通信模块，用于对绝缘栅双极型晶体管进行控制，并且升温至目标温度，所述数字显示面板用于显示电流、电压信号，在工程师点检、维护时判断设备状态，所述辅助升温炉包括功率控制器、加热元件，所述电极由镂空的纯铜和绝缘陶瓷构成，所述导线由循环水管和铜线组成；
所述冷却系统由泵输送式循环水板换热器、压力表、流量传感器组成；
所述泵输送式循环水板换热器用于将冷却水通过循环泵输送至加热系统内部，所述压力表用于显示当前冷却水压力，所述流量传感器用于显示当前管道流量。
2.根据权利要求1所述的一种用于光纤预制棒烧结炉加热及冷却系统，其特征在于：所述开关电源加于所述石墨加热器的两端，且电流通过所述石墨加热器时，产生1300-1700℃的温度。
3.根据权利要求1所述的一种用于光纤预制棒烧结炉加热及冷却系统，其特征在于：所述加热元件包括电阻丝，所述辅助升温炉通过所述功率控制器控制加热。
4.根据权利要求1所述的一种用于光纤预制棒烧结炉加热及冷却系统，其特征在于：所述断路器设置有八组，八组所述断路器分别设置为第一断路器、第二断路器、第三断路器、第四断路器、第五断路器、第六断路器、第七断路器和第八断路器。
5.根据权利要求1所述的一种用于光纤预制棒烧结炉加热及冷却系统，其特征在于：所述交流接触器设置有两组，两组所述交流接触器分别设置为第一交流接触器和第二交流接触器。
6.根据权利要求1所述的一种用于光纤预制棒烧结炉加热及冷却系统，其特征在于：所述流量传感器内设置有低流量和最低流量报警，当前流量小于设定的低流量报警值时，所述加热系统会给出声光报警；当前流量小于设定的最低流量报警值时，所述加热系统会停机。
7.根据权利要求1所述的一种用于光纤预制棒烧结炉加热及冷却系统，其特征在于：所述绝缘栅双极型晶体管设置有两组，两组所述绝缘栅双极型晶体管分别设置为第一绝缘栅双极型晶体管和第二绝缘栅双极型晶体管。
8.一种用于光纤预制棒烧结炉加热及冷却方法，其特征在于：
包括加热方法和冷却方法；
所述加热方法包括以下步骤：
S101.加热系统的主电源接入380V三相电源；
S102.第一断路器闭合数字面板表得电显示；
S103.第二断路器闭合条件下，第三断路器闭合，第一交流接触器的主触点接入380V电源；
S104.在触摸屏上点击主炉升温按钮，数字量输入模块信号接入，程序启动数字量输出模块输出24V或220V至第一交流接触器的线圈，第一交流接触器得电启动，主触点闭合，第四断路器、第五断路器闭合后第一绝缘栅双极型晶体管、第一绝缘栅双极型晶体管得电加热；
S105.第六断路器闭合，第二交流接触器为控制加热的交流接触器，主触点接入380V电源；
S106.在触摸屏上点击辅助炉升温按钮，数字量输入模块信号接入，程序启动数字量输出模块输出24V或220V至第二交流接触器的线圈，第二交流接触器得电启动，主触点闭合，功率控制器得电输出至电阻炉加热，开关电源由交流220V变为直流24V为可编程逻辑控制器提供电源；
所述冷却方法包括以下步骤：
S201.循环泵启动之后在开启一次侧供回水阀门；
S202.在机组运行过程中，观察工艺水出口压力和温度，是否在设定值之内；
S203.通过循环泵的启动和停止按钮来控制循环泵；
S204.循环泵将水箱内的水送至电柜内给绝缘栅双极型晶体管降温，带出热量后经过热交换器进行热量交换，完成冷却，保证绝缘栅双极型晶体管的温度稳定。
9.根据权利要求8所述的一种用于光纤预制棒烧结炉加热及冷却方法，其特征在于：所述循环泵设置有两组，两组所述循环泵设置为一用一备，在工作中运行的循环泵故障，切换到备用循环泵上，同时会发出故障报警。
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