陜西彩虹電子玻璃有限公司 王 庚 李桂玲 張 濤

TFT基板玻璃通道鉑銠熱電偶溫度波動(dòng)現(xiàn)象分析和對(duì)策

陜西彩虹電子玻璃有限公司 王 庚 李桂玲 張 濤

將TFT鉑金通道鉑銠熱電偶測量溫度波動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行分類：接線接觸不良引起波動(dòng)、測溫端松動(dòng)引起的波動(dòng)、補(bǔ)償導(dǎo)線性能變壞引起波動(dòng)、補(bǔ)償器性能不穩(wěn)或松動(dòng)引起的波動(dòng)、外界干擾引起的波動(dòng)。指出每種波動(dòng)現(xiàn)象的特征，分析波動(dòng)的原因并提出了解決的方法。

鉑金通道；鉑銠熱電偶溫度波動(dòng)

1.引言

在TFT基板玻璃生產(chǎn)中，通道加熱方式采用溫度閉環(huán)控制的模式，鉑金通道溫度的穩(wěn)定與否，對(duì)基板玻璃的品質(zhì)影響很大，直接決定了如氣泡、鉑金顆粒、玻璃結(jié)、條紋等諸多缺陷的數(shù)量。而基板通道上熱電偶的安裝方式、熱電偶的結(jié)構(gòu)形式是非常特殊的，采用的是裸偶直接測量，測溫端頭是焊接在通道本體上，通道本體又通過很大的電流，也就是說測量帶電體的溫度，這樣的結(jié)構(gòu)就決定了溫度容易跳動(dòng)，因此正確分析溫度的波動(dòng)，對(duì)工藝的調(diào)整至關(guān)重要。

2.硬件故障引起的波動(dòng)

2.1 信號(hào)接線松動(dòng)或接觸不良引起波動(dòng)

通過查看DCS的溫度曲線，曲線出現(xiàn)斷點(diǎn)，溫度值忽大忽小的變化，這種情況就說明信號(hào)有中斷，那么就檢查個(gè)電氣連接處有無松動(dòng)、接觸不良。如偶絲固定點(diǎn)有無松動(dòng)，補(bǔ)償導(dǎo)線有無松動(dòng)，隔離器輸出到DCS得信號(hào)線有無松動(dòng)。

2.2 通道玻璃流量不穩(wěn)引起的波動(dòng)

如果DCS溫度曲線是連續(xù)的，但是溫度卻時(shí)大時(shí)小，可以斷開補(bǔ)償導(dǎo)線，用福祿克743信號(hào)表進(jìn)行溫度檢測，如果溫度波動(dòng)且變化量不大（1-2）度，說明是通道內(nèi)部的問題，查看溫度曲線，檢查溫度波動(dòng)的時(shí)間周期，如果時(shí)間很短（秒級(jí)），說明是測溫端與鉑金本體的接觸不可靠，可能是玻璃液流量不穩(wěn)，引起溫度有微小的波動(dòng)。

2.3 補(bǔ)償導(dǎo)線性能變壞引起波動(dòng)

如果斷開補(bǔ)償線，用福祿克743信號(hào)表進(jìn)行溫度檢測，如果溫度無波動(dòng)，接好補(bǔ)償導(dǎo)線，在隔離器的輸入端測量，有波動(dòng)，測量補(bǔ)償導(dǎo)線電阻值偏離正常值，說明補(bǔ)償導(dǎo)線故障，從而引起波動(dòng)。

2.4 補(bǔ)償器性能差或隔離器性能差引起的波動(dòng)

排除了上述的故障，波動(dòng)未消除，而且冷端溫度穩(wěn)定，就需考慮補(bǔ)償器和隔離器的穩(wěn)定性引起的溫度波動(dòng)。如補(bǔ)償電阻的溫度特性、隔離器的熱穩(wěn)定性變差。

2.5 焊接方式的不同，接觸焊點(diǎn)引起的波動(dòng)

裸偶直接測量，測溫端頭是焊接在通道本體上，焊接點(diǎn)形式在高溫下變形，位置變化、位置不穩(wěn)定引起的溫度波動(dòng)，這是不可避免的，在焊接時(shí)考慮熱變形情況。

3.交流電干擾引起的波動(dòng)

由于通道的熱電偶是焊接在鉑金通道上的，而鉑金通道的加熱采用直接加熱方式，電流達(dá)到幾千安，電流的波動(dòng)比較大，通道周圍存在比較強(qiáng)的電磁干擾，如果干擾措施不得當(dāng)，就容易受到干擾，溫度必然會(huì)波動(dòng)。

3.1 交變磁場引起的端間干擾

由于通道的附近有大功率的變壓器、大電流銅排，會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的交變磁場，而熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線就近分布，從而在回路中感應(yīng)出交流電動(dòng)勢，形成干擾。因此，儀表的輸入信號(hào)線（補(bǔ)償導(dǎo)線）應(yīng)遠(yuǎn)離干擾源，不允許將信號(hào)線、補(bǔ)償導(dǎo)線和動(dòng)力線穿在同一金屬管內(nèi)或橋架內(nèi)。

3.2 熱電偶焊接在帶電體上引進(jìn)干擾

TFT通道溫度測量，需要將熱電偶的工作端焊接到用電流直接加熱的鉑金管的表面上。由于在鉑金管平行于電流方向的各點(diǎn)上存在電位差，從而引進(jìn)了端間干擾電壓。

3.3 高溫漏電產(chǎn)生的干擾

TFT通道使用的熱電偶是裸絲套瓷珠后直接引出到防水接線盒內(nèi)，在1600度高溫時(shí)人體碰觸到熱電偶接頭的金屬或熱電偶絲，會(huì)有觸電的感覺，測量熱電偶對(duì)地之間的電壓，可達(dá)幾十伏的交流電壓。溫度愈高，測出的電壓也愈高。這說明有些絕緣材料常溫時(shí)是良好的絕緣體，但隨著溫度的升高，其絕緣性能逐漸下降，甚至有些絕緣體在高溫時(shí)會(huì)變成導(dǎo)電體，用氧化鋁制成的熱電偶保護(hù)管具有這種性質(zhì)。

4.直流干擾

以上所談的都是人們熟知的交流干擾。同樣如果有外加的直流電流出現(xiàn)在測量系統(tǒng)，也會(huì)影響儀表的正常工作。產(chǎn)生直流干擾的原因大致如下：

4.1 附加熱電勢

從熱電偶的測量原理可知，凡是兩種不同的金屬連接在一起，構(gòu)成閉合回路且在它們的連接點(diǎn)處于不同溫度下會(huì)產(chǎn)生熱電勢。如果熱電偶或補(bǔ)償導(dǎo)線的正負(fù)極接頭，當(dāng)溫度不一致時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)附加熱電勢。

4.2 化學(xué)電勢

凡是兩種不同的金屬浸入鹽類、堿類或酸類的水溶液中，在兩種金屬導(dǎo)體之間會(huì)出現(xiàn)電勢，稱為化學(xué)電勢。補(bǔ)償導(dǎo)線是由兩種不同金屬材料組成的。TFT通道內(nèi)濕度非常大，補(bǔ)償導(dǎo)線就處于這樣的潮濕環(huán)境中，如果它浸潤了上述溶液或其它電解液時(shí)便會(huì)產(chǎn)生化學(xué)電勢而形成干擾。

5.消除溫度波動(dòng)對(duì)策

5.1 硬件故障引起的波動(dòng)

對(duì)于硬件引起的溫度波動(dòng)，利用測量儀器（如743或記錄儀）對(duì)溫度信號(hào)從輸入端開始逐步排查，緊固各連接處的螺絲，如偶絲連接處、補(bǔ)償導(dǎo)線連接處、DCS信號(hào)線連接處，更換損壞的補(bǔ)償導(dǎo)線、溫度補(bǔ)償器及溫度信號(hào)隔離器。

5.2 抗干擾的措施

5.2.1 信號(hào)線遠(yuǎn)離干擾源

電磁感應(yīng)耦合是端間干擾的主要來源，儀表的輸入信號(hào)線（補(bǔ)償導(dǎo)線）應(yīng)遠(yuǎn)離干擾源。（在大功率的交流調(diào)功器、電磁接觸器、變壓器和載有強(qiáng)電流的銅牌附近不應(yīng)敷設(shè)補(bǔ)償導(dǎo)線，更不允許將信號(hào)線、補(bǔ)償導(dǎo)線和電源線穿在同一金屬管或橋架內(nèi)）

5.2.2 采用相互絞合信號(hào)線

干擾電壓的大小，除與交流磁場的強(qiáng)度有關(guān)外，還與磁通穿過信號(hào)線回路的面積有關(guān)，把信號(hào)線絞合起來，能有效地縮小回路所包圍的面積。絞合的越緊越好。同時(shí)，信號(hào)線絞合也是消除靜電感應(yīng)的有效措施。

5.2.3 信號(hào)線采取屏蔽措施

所有的補(bǔ)償導(dǎo)線從現(xiàn)場到控制柜都進(jìn)行屏蔽處理，為了消除工頻磁場的干擾，屏蔽管可采用厚的軟鐵管，這樣大部的磁通將沿磁阻很小的鐵管通過，因此對(duì)信號(hào)線的影響減弱，采用橋架時(shí)，橋架連接處必須用專用的連接線連接，保證橋架處于良好的接地狀態(tài)。

5.2.4 對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波

常見的濾波器有兩種，即“L”型濾波器和雙“T”形濾波器。要使儀表的靈敏度不致因接入R、C濾波器而下降太多，就要求放大器具有高的輸入阻抗。“L”型濾波器不適用低輸入阻抗放大器。為了適應(yīng)低輸入阻抗放大器的特點(diǎn)，雙“T”形濾波器被廣泛地使用。當(dāng)輸入的交流電壓其頻率等于諧振頻率f時(shí)，濾波器的輸出電壓近似等于零，此時(shí)電路達(dá)到平衡而傳輸系數(shù)(比值)下降到零。當(dāng)輸入信號(hào)的頻率高于或低于這個(gè)諧振頻率時(shí)，傳輸系數(shù)就會(huì)增大，近似等于1。我們常見的干擾信號(hào)主要是50Hz工頻電壓。因此濾波器的諧振頻率選定為50Hz。目前，許多公司生產(chǎn)的智能隔離器具有濾波功能，而且濾波時(shí)間軟件可調(diào)，大大方便了用戶，我公司在對(duì)策大電流引起的溫度波動(dòng)時(shí)，采用魏德米勒品牌的溫度智能變送隔離器，取得了非常好的效果。

5.2.5 正確的接地

由于TFT通道熱電偶的測溫端是焊接于鉑金管上進(jìn)行溫度測量，應(yīng)注意保證在測量系統(tǒng)中不應(yīng)再有接地點(diǎn)（必須注意熱電偶絲引出與周圍耐火磚等的絕緣），以防止不同的地電位引入干擾；當(dāng)熱電偶與儀表兩者距離很遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)特別注意。此外，補(bǔ)償導(dǎo)線屏蔽層的接地點(diǎn)也應(yīng)正確處理。

5.2.6 不正確接地方法

屏蔽管、屏蔽層兩端接地，則屏蔽管中將有電流流過，在屏蔽管中形成電位梯度，通過屏蔽管與補(bǔ)償導(dǎo)線間的分布電容而耦合到補(bǔ)償導(dǎo)線中去，從而形成干擾。

屏蔽管在測量儀表輸入端接地，則使干擾電流通過補(bǔ)償導(dǎo)線；同時(shí)分布電容對(duì)儀表輸入端起分路作用，使儀表輸入端對(duì)地阻抗降低，從而消弱了抗干擾能力。

6.效果評(píng)價(jià)

根據(jù)以上的對(duì)策方法，我們?cè)赥FT通道施工過程中，對(duì)熱電偶的安裝工藝嚴(yán)格要求，需絕緣處理的就做絕緣，補(bǔ)償線和電氣線進(jìn)行分離，各電氣連接點(diǎn)在通道升溫、試生產(chǎn)過程中進(jìn)行多次的緊固，在電氣加熱線與熱電偶比較靠近的區(qū)域，該區(qū)域的熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線屏蔽層進(jìn)行接地，該接地點(diǎn)單獨(dú)預(yù)埋，與電氣的動(dòng)力接地點(diǎn)嚴(yán)格區(qū)分開來，熱電偶隔離器的選型上采用帶有濾波功能的隔離器，DCS對(duì)采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值處理，從而使得測量的溫度值準(zhǔn)確可靠，保證了工藝調(diào)整的可行性及可信性。

7.結(jié)論

TFT通道溫度測量方法的特殊性、通道加熱大電流的不斷調(diào)整產(chǎn)生了很強(qiáng)的電磁干擾、高溫高濕的環(huán)境等因素，加大了溫度的測量的難度，只有按照上述的方法進(jìn)行技術(shù)處理，才能取得可靠的測量數(shù)據(jù)。實(shí)踐證明：上述對(duì)策溫度跳變的措施是可行的，測量的數(shù)據(jù)是真實(shí)的。

[1]劉二雄.熱工儀表及自動(dòng)裝置技術(shù)問答[M].中國電力出版社,2005,05.

[2]馬宏忠,李東新.電工電子技術(shù)簡明教程[M].水利水電出版社,2005,8.

[3]劉常滿.溫度測量與儀表維修問答[M].中國計(jì)量出版社,2001,1.

王庚（1972—），男，陜西咸陽人，主要從事工業(yè)玻璃窯爐儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)。

李桂玲（1964—），女，陜西咸陽人，主要從事工業(yè)玻璃窯爐結(jié)構(gòu)、鉑金通道結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)。張濤（1980—），男，陜西咸陽人，主要從事工業(yè)玻璃窯爐生產(chǎn)技術(shù)管理。