電源調功器在玻璃行業的應用

                   安奕極（北京）電源系統有限公司   王建軍

摘要：簡要介紹了電源調功器的工作原理及特點；電源調功器在玻璃行業的應用及案例；指出了當前國產電源調功器的問題及改進建議。

     玻璃行業是基礎建材行業，事關國家和人民的各個方面。隨著我國經濟建設的快速發展及化市場的形成，玻璃行業也得到了迅猛發展，并將業務擴展到市場。

     伴隨著用戶對中國玻璃市場的要求，例如：超薄玻璃、超厚玻璃、電子玻璃、液晶玻璃、鋼化玻璃（汽車玻璃）、玻纖等；同時，玻璃的生產過程也提出了高可靠性、高精度的要求，以保證生產的連續、。這些的要求也對玻璃生產的相關設備同樣提出了高品質的要求，電源調功器便是其中重要的電氣設備之一。下面我就電源調功器產品及其在玻璃行業的應用，談談我的看法，供大家參考。

1：電源調功器的工作原理及特點

                     圖1： 電源調功器工作原理圖

1．1 電源調功器的工作原理

電源調功器是電加熱過程中根據工藝溫度需要進行電功率調節控制的設備。如上圖所示，被加熱的介質溫度通過溫度傳感器輸入到調節儀表（PID溫控儀）或PLC 或DCS ，經過PID運算或特點的溫度算法后，輸出控制信號（模擬量信號或總線信號）到電源調功器作為設定值進行調節，調功器根據設定值進行加熱功率的調節，從而實現了溫度的高低調節控制。

1．2 電源調功器的特點

如今，在中國市場上出現種類繁多的電源調功器，品牌不同，其產品的性能和特點也有很大的不同。下面我根據世界電源調功器生產、供應商----德國AEG電源公司的Thyro-A,-P產品的特點，作一下介紹。

作為好的電源調功器，應具備如下特點：

ü        耐反擊穿電壓應大于3000伏，普通產品的反擊穿電壓為1200-1600伏。

ü        具有總線通訊功能。普通產品不一定帶。

ü        具有自診斷功能，可以實現診斷信息上傳到計算機，進行維護提示。普通產品沒有此功能。

ü        當控制系統故障時，可以通過盤柜上的手動按鈕和液晶顯示器進行手動控制。在不停機的情況下，實現功率的控制，普通產品必須外配儀表進行操作，增加了成本且不安全.

ü        在總線卡故障時，AEG調功器的總線卡自動保留故障前的zui后一個設定值作為默認值，保證生產的正常運行！而普通產品要么沒有總線卡，要么總線卡不能保留zui后一個設定值作為默認值，造成生產難以繼續正常進行。

ü        精度非常高,達到0.5%、1%、3%。

ü        可靠性非常高，不但用于阻性負載，也可用于變壓器負載，普通產品難以用于變壓器負載。在洛陽浮法玻璃集團公司的浮法一線、二線使用的AEG調功器已經十年了，現在仍然正常運行。且洛玻集團公司的浮法玻璃生產線的調功器負載為感性負載（變壓器）,更難以控制和保證精度.可是AEG調功器卻滿足了這些要求,十年來連續保障了生產正常.

ü        在風冷狀態下,電流可以高達2900A，超過3000A 用水冷. 普通產品大多在600 A以下風冷，超過600A用水冷，給設備帶來極大的安全隱患.

ü        同等功率下,AEG電源調功器體積zui小,功能zui強.

ü        AEG電源調功器自帶電流、電壓測量裝置，能夠將負載的電流、電壓和功率值傳給上位機，自帶報*的供電電源24VDC。

ü        AEG電源調功器五年以上的國內眾多用戶中,目前沒有發現一例調功器可控硅被擊穿的事情,zui多是保險絲被燒壞.

ü        AEG電源調功器使用專業的組態調試軟件“Thyro-Tool Family“進行組態測試,并可以保存每個調功器的組態測試參數,以便優化.

ü        AEG電源調功器內置快熔保險絲,回路檢測.真正實現了調功的一體化,包括快熔,可控硅,觸發電路板,保護電路, 電流電壓功率檢測,散熱器,通訊,自診斷,控制板等功能.

2.       電源調功器在玻璃行業的應用及案例

電源調功器產品在玻璃行業有著廣泛的應用，在浮法玻璃生產線、液晶玻璃生產線、玻璃纖維生產線、在鋼化玻璃設備等，均有大量的使用。

2.1 在浮法玻璃生產線中使用多是在錫槽頂部加熱和退火爐的加熱部分。

                  圖2    電源調功器在浮法玻璃生產中的應用

從上圖可以看到，在錫槽頂部加熱的控制中，需要電源調功器對變壓器負載及其所帶硅碳棒進行加熱控制。*，變壓器為感性負載，容易產生感應電壓和電流，要想實現溫度的控制和抑制諧波達到zui小化，是非常困難的。德國AEG電源公司采用了針對變壓器負載的控制方法和系統方案，很好的解決了這個難題，實現了控制目的，并且保護了變壓器及其所帶負載免受諧波的干擾。德國AEG電源公司的電源調功器產品還具有的自動功率分配功能（ASM），可以動態地實現負載功率的自動平均分配，實現電網的平穩運行，減少供電主網的電壓不平衡；同時也可以使配置的主電源變壓器的總功率降低，節省了一次投資成本。

在錫槽加熱的成功案例有：洛陽浮法玻璃集團公司的一線、二線、龍海超薄電子玻璃線、阿爾及利亞的600噸浮法玻璃線；南玻集團公司的深圳浮法玻璃線；大連旭硝子浮法玻璃線；常熟皮爾金頓浮法玻璃線等。

   在浮法玻璃生產中退火爐的電加熱應用可以說是zui為普遍，因為退火爐的加熱元件為純阻性負載，并且是zui常用的、溫度變化系數不大的NiCr或FeCr電阻絲或電阻帶，使用zui簡單的電壓調節即可滿足要求。所以，國內的很多電源調功器就大量地使用在這里。但是，要想實現總線通訊和自診斷功能，達到長期的高可靠性要求，就需要高質量的電源調功器了。隨著人員工資的增加和生產率的要求，面臨激烈的國內外市場競爭，對電源調功器的要求也在逐步提高。畢竟玻璃生產企業也要從長期的生產考慮，盡量減少員工人數和維修人員并繼續保持高的生產效率，就要使用高可靠性、高精度的電源控制器，這也是國內電源調功器未來發展的方向所在。

2.2   在液晶玻璃生產線上的應用

隨著社會的快速發展，人民生活得到了極大的改善，對物質文化的需求

   需求也越來越高。對液晶電視、液晶顯示器、筆記本電腦等的極大要求，促使液晶玻璃生產得到快速發展，但截至目前，液晶玻璃生產的工藝和技術仍然被少數幾家國外公司所壟斷，國內的幾家顯示器廠家也在進行研發和準備建廠。

      由于液晶顯示器的厚度為1mm以下，就需要更加的溫度控制和更高的可靠性要求，德國AEG電源公司的電源調功器在液晶顯示器生產線得到實際應用，下面僅以區域介紹。

      電鑄爐方面：作為輔助加熱，保持電鑄爐的溫度。

      白金加熱管：這是液晶生產的關鍵部分。對白金通道的加熱，更是需要溫度的高精度、高可靠性，一旦溫度失控或溫度有較大的不均勻，將會導致白金加熱通道的斷裂或破裂。

      馬弗爐方面：這是液晶玻璃成型的關鍵部位，對溫度的控制要求也是很高的。

      退火爐方面：由于玻璃的厚度很薄，相比較普通的浮法玻璃生產線而言，自然對溫度的控制要求也會高很多。

      總之，就目前國內的電源調功器性能，尚不能適用于液晶玻璃的生產中去。

  2.3 玻璃纖維生產線

      在玻璃纖維的生產線中，電源調功器也同樣得到了大量的使用，尤其是在電熔爐和白金漏板的電加熱方面。

      如下圖所示，電源調功器在溫度有高要求的白金漏板加熱有極大的應用。白金漏板溫度控制的精度直接關系到玻纖質量的好壞，所以也成為技術的關鍵所在。另外，德國UAS公司擁有很多玻纖生產上的智能技術和設備，該公司可以根據拉絲的圖像進行智能識別，判斷拉絲情況，如果拉絲有斷絲或結塊情況，會及早處理，避免更大的危害。能夠保證拉絲的長期、可靠、穩定的生產。德國UAS公司已經為世界上眾多的玻纖公司提供了設備和成套技術，同樣，德國AEG電源公司的調功器產品也在玻纖行業得到了極大的推廣使用。

           圖3   電源調功器在玻纖生產上的應用

3.       當前國產電源調功器存在的問題及改進建議

當前國產電源調功器普遍存在的問題是：可靠性低、精度低、沒有總線

通訊的能力、沒有高精度的電壓電流互感器、選用的可控硅質量較差、調功功能簡單（只有過零和移相）、只能適用于中低電流（通常低于650A，大電流必須水冷卻）、缺少的產品質量認證證書等。

改進建議：選用的可控硅元器件；開發總線通訊功能；開發的調試軟件；選用高精度的電壓電流互感器；投入研發，針對不同的負載特性，開拓新的調節功能；積極參與產品的質量認證，面向市場。

國內的電源調功器產品與前些年相比，已經有了較大的進步，在低端市場占據了一定的*。但是，也應該看到不足之處，應該積極針對國內外客戶的需求進行研發，開拓具有自主產權的電源調功器產品，采用新技術、新工藝，積極與市場接軌，才是今后努力發展的方向。