CN204242339U - 用于多晶硅还原炉的漏电及碰壁保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于多晶硅还原炉的漏电及碰壁保护装置，包括正弦信号源，负极接地；变压器，用于将正弦信号源输出的电压信号的幅值升高至设定值；变压器的原边绕组与正弦信号源及检测电阻构成串联回路，副边绕组的正极通过第一电容与多晶硅还原炉的工作电源的正极连接；副边绕组的负极通过第二电容与多晶硅还原炉的底盘连接；电压采集模块，用于采集检测电阻两端的电压；处理模块，用于将检测电阻两端的电压与预设的电压阈值进行比较，电压大于电压阈值则发出告警提示。通过监控检测电阻的两端的电压以实现多晶硅还原炉的漏电及碰壁保护功能，且采用铂热电阻作为检测电阻，可靠性高，不易产生误判。
Description
技术领域
本实用新型涉及多晶硅生产制造领域，具体涉及一种用于多晶硅还原炉的漏电及碰壁保护装置。
背景技术
多晶硅还原炉电极漏电、碰壁检测器是多晶硅生产还原工序中的一个必须有的装置。多晶硅还原炉包括炉架，炉架上安装有炉体，炉架与炉体之间安装有底盘，炉体与底盘配合构成一中空的腔室，底盘中与炉体中均盛放有冷却水。底盘上安装有若干电极，各个电极上安装有石墨件，硅芯棒位于腔室内且与石墨件连接，石墨件用以连接电极与硅芯棒，底盘上还安装有进气管与出气管，且进气管及出气管与腔室连通。
还原炉底盘的电极绝缘是通过聚四氟乙烯、石英或陶瓷等来进行绝缘的，其耐电压要求要超过12KV以上，而且还要经过长时间(5～7天)的大电流(2000A以上)的灸烤，及氯硅烷的腐蚀，此时的电极绝缘物极有可能损坏，从而造成电极对炉底盘拉弧、放电，如不能极时发现，电极的放电、拉弧将进一步破坏绝缘物而进入一种恶性循环，最终可能导致电极或炉底盘击穿，冷却水将与氯硅烷发生剧烈发反应，发生爆炸，造成人员与财产的巨大损失。
此外，三氯氢硅在还原炉内高温还原成高纯多晶硅时，是在硅芯棒表面高温区发生反应的，此时硅芯棒会因高温变软、弯曲、且加上混合气(氢气与三氯氢硅)在6KG的压力下吹入炉内，极有可能会使硅棒(即硅芯棒)在此种工况下碰到炉壁，而炉壁的耐热温度低于硅棒自身的温度，时间过长硅棒就会将炉壁烧坏，这样炉内的氯硅烷与水相遇，造成人员伤亡，这种情况是非常危险的。
为了防止以上两种危险现象的发生，保障安全生产，具有漏电及碰壁保护功能的多晶硅还原炉在多晶硅加工技术领域意义重大。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种用于多晶硅还原炉的漏电及碰壁保护装置。
一种用于多晶硅还原炉的漏电及碰壁保护装置，包括：
正弦信号源，负极接地；
变压器，用于将正弦信号源输出的电压信号的幅值升高至设定值；变压器的原边绕组与正弦信号源及检测电阻构成串联回路，副边绕组的正极通过第一电容与多晶硅还原炉的工作电源的正极连接，副边绕组的负极通过第二电容与多晶硅还原炉的底盘连接；
电压采集模块，用于采集检测电阻两端的电压；
处理模块，用于将检测电阻两端的电压与预设的电压阈值进行比较，当检测电阻两端的电压大于电压阈值时，认为发生漏电或碰壁并发出告警提示。
本实用新型中检测电阻的一端实际上接地，可以有效防止干扰电流通过，避免误报。
本实用新型中电压采集模块可以采用现有的电压采集电路实现；处理模块可以基于单片机电路实现，也可以基于比较电路和报警电路，根据比较电路输出的比较结果控制报警电路发出告警提示。
作为优选，所述的检测电阻为热敏电阻。
对于升压变压器而言，副边侧电压对原边侧回路的电流的影响较小。当热敏电阻有持续电流流过时，热敏电阻的温度上升，进而引起检测电阻的电压变化，以增大副边侧对原边侧的检测电阻的电流的影响。当有持续电流通过电阻通过时检测电阻会发热，进而引起电压变化，进而可以提高比较判别的精度。另一方面，对于热敏电阻而言，温度变化需要持续一定时长，电阻才能变化，相应的需要持续一定时长才能反馈出电压变化，进而能够有效防止误判。
进一步优选，所述的检测电阻为铂热电阻。当温度升高时，检测电阻越大，电压值更大，有利于进一步提高比较判别的精度。
所述的电压阈值为6V。
电压阈值的大小直接关系到该保护装置的可靠性，过大或过小都会导致保护状态的可靠性下降，可根据实际情况进行调节。
检测电阻的两端的电压经过整流滤波装置，转换成直流电压，如果电压大于6V就报警，表示有电极有漏电或是硅棒靠壁。该电压阈值的设定可根据采用的整流滤波装置的型号设置。
所述正弦信号源发出的电压信号的幅值为2～5V。
由于与多晶硅还原炉的工作电源相比，正弦信号源发出的正弦信号的功率太低，也不能够承受过大的电流，所以加上了一个功率放大器，起至对电路的保护作用，信号通过功率放大器(可采用OPA547T)后电压信号被放大到11V，频率不变；将功率放大器的输出信号直接输入变压器的原边绕组的正极，变压器原边绕组的负极接检测电阻(在检测电阻上采集到的电压信号是11V/10KHZ的正弦波)。
所述的变压器用于将正弦信号源输出的电压信号的幅值升高至36V。相应的，该漏电及碰壁保护装置变压器应为升压变压器。
所述的告警提示为声光报警信号。通过声光报警电路能够引起听觉和视觉上的双重警觉。
与现有技术相比，本实用新型的多晶硅还原炉的漏电及碰壁保护装置中通过监控检测电阻的两端的电压以实现了多晶硅还原炉的工作状态(是否发生漏电及碰壁)监控，进而起到漏电及碰壁保护功能的作用，且采用铂热电阻作为检测电阻，可靠性高，不易产生误判。
附图说明
图1为本实施例的用于多晶硅还原炉的漏电及碰壁保护装置结构图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本实用新型进一步详细描述。
如图1所示，本实施例的用于多晶硅还原炉的漏电及碰壁保护装置，包括：
正弦信号源，负极接地，该正弦信号源发出的电压信号的幅值为2V，具体型号为ICL8038；
变压器，用于将正弦信号源输出的电压信号的幅值升高至设定值(本实施例中为36V)；变压器的原边绕组与正弦信号源及检测电阻构成串联回路，副边绕组的正极通过第一电容与多晶硅还原炉的工作电源的正极连接；副边绕组的负极通过第二电容与多晶硅还原炉的底盘连接。
本实施例中检测电阻为铂热电阻，具体型号为PT_100。
由于正弦信号源的功率太低，也不能够承受过大的电流动，故本实施例中正弦信号源外接一个功率放大器，起到对电路的保护作用。本实施例中采用功率放大器(OPA547T)，将正弦信号输出的正弦信号放大到11V，频率不变；然后将功率放大器的输出端的正极直接加到变压器的原边绕组的正极，负极与变压器原边绕组的负极接检测电阻(在检测电阻上采集到的电压信号是11V/10KHZ的正弦波)。
电压采集模块，用于采集检测电阻两端的电压；
处理模块，用于将检测电阻两端的电压与预设的电压阈值进行比较，当检测电阻两端的电压大于电压阈值时，认为发生漏电或碰壁并发出声光报警信号。
本实施例中电压采集模块和处理模块均通过具体电路实现。采用模块除采集检测电阻的电压外，还可以对采集到的电压通过整流滤波装置进行滤波、整流，以消除采样噪声，然后将经滤波、整流后的电压与设定的电压阈值进行比较。
电压阈值的大小与采用整流滤波装置有关，本实施例中电压阈值为6V。如果电压大于6V就报警，表示有电极有漏电或是硅棒靠壁。变压器的两端接电容主要是通高频信号，阻低频信号。
处理模块基于比较电路和声光报警电路实现，比较电路输出的比较结果是声光报警电路发出相应的告警提示。
本实施例中变压器副边绕组的正极与多晶硅还原炉的工作电源的正极连接，负极通过第二容与和高压低频电源与多晶硅还原炉的底盘连接。当未发生漏电或碰壁时，变压器的副边绕组不能与多晶硅还原炉的工作电源、高压低频电源、两个电容(包括第一电容和第二电容)形成导通回路。此时处于变压器原边一侧的检测电阻的电流较小。
当发生漏电或碰壁时，多晶硅还原炉的工作电源、高压低频电源、两个电容以及变压器的副边绕组形成导通回路。高压低频电源和多晶硅还原炉的工作电源均会对处于原边侧的检测电阻的电流产生影响。由于变压器副边侧回路中电容通交流阻低频的电学特性，还原炉自身的工作电源(50Hz，2kv电源)产生的影响大于高压低频电源产生的影响，此时，高压低频电源主要用于提供直流电压。
由于多晶硅还原炉的工作电源的作用，经过检测电阻的电流增大，进而使检测电阻两侧的电压增大，进而可以通过监测检测电阻的电压即可完成对漏电及碰壁的监测报警，实现保护作用。
以上所述的具体实施方式对本实用新型的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本实用新型的最优选实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于多晶硅还原炉的漏电及碰壁保护装置，其特征在于，包括：
正弦信号源，负极接地；
变压器，用于将正弦信号源输出的电压信号的幅值升高至设定值；变压器的原边绕组与正弦信号源及检测电阻构成串联回路，副边绕组的正极通过第一电容与多晶硅还原炉的工作电源的正极连接；副边绕组的负极通过第二电容与多晶硅还原炉的底盘连接；
电压采集模块，用于采集检测电阻两端的电压；
处理模块，用于将检测电阻两端的电压与预设的电压阈值进行比较，当检测电阻两端的电压大于电压阈值时，认为发生漏电或碰壁并发出告警提示。
2.如权利要求1所述的用于多晶硅还原炉的漏电及碰壁保护装置，其特征在于，所述的检测电阻为热敏电阻。
3.如权利要求2所述的用于多晶硅还原炉的漏电及碰壁保护装置，其特征在于，所述的检测电阻为铂热电阻。
4.如权利要求3所述的用于多晶硅还原炉的漏电及碰壁保护装置，其特征在于，所述的电压阈值为6V。
5.如权利要求1～4中任意一项权利要求所述的用于多晶硅还原炉的漏电及碰壁保护装置，其特征在于，所述正弦信号源发出的电压信号的幅值为2～5V。
6.如权利要求5所述的用于多晶硅还原炉的漏电及碰壁保护装置，其特征在于，所述的变压器用于将正弦信号源输出的电压信号的幅值升高至36V。
7.如权利要求6所述的用于多晶硅还原炉的漏电及碰壁保护装置，其特征在于，所述的告警提示为声光报警信号。
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| CN201420665526.7U CN204242339U (zh) | 2014-11-07 | 2014-11-07 | 用于多晶硅还原炉的漏电及碰壁保护装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN107748312A (zh) * | 2017-10-12 | 2018-03-02 | 亚洲硅业（青海）有限公司 | 一种漏电检测系统及多晶硅还原炉 |
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