用于多晶硅還原爐的漏電及碰壁保護(hù)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于多晶硅還原爐的漏電及碰壁保護(hù)裝置，包括正弦信號(hào)源，負(fù)極接地；變壓器，用于將正弦信號(hào)源輸出的電壓信號(hào)的幅值升高至設(shè)定值；變壓器的原邊繞組與正弦信號(hào)源及檢測(cè)電阻構(gòu)成串聯(lián)回路，副邊繞組的正極通過(guò)第一電容與多晶硅還原爐的工作電源的正極連接；副邊繞組的負(fù)極通過(guò)第二電容與多晶硅還原爐的底盤連接；電壓采集模塊，用于采集檢測(cè)電阻兩端的電壓；處理模塊，用于將檢測(cè)電阻兩端的電壓與預(yù)設(shè)的電壓閾值進(jìn)行比較，電壓大于電壓閾值則發(fā)出告警提示。通過(guò)監(jiān)控檢測(cè)電阻的兩端的電壓以實(shí)現(xiàn)多晶硅還原爐的漏電及碰壁保護(hù)功能，且采用鉑熱電阻作為檢測(cè)電阻，可靠性高，不易產(chǎn)生誤判。
【專利說(shuō)明】用于多晶硅還原爐的漏電及碰壁保護(hù)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及多晶硅生產(chǎn)制造領(lǐng)域，具體涉及一種用于多晶硅還原爐的漏電及碰壁保護(hù)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]多晶硅還原爐電極漏電、碰壁檢測(cè)器是多晶硅生產(chǎn)還原工序中的一個(gè)必須有的裝置。多晶硅還原爐包括爐架，爐架上安裝有爐體，爐架與爐體之間安裝有底盤，爐體與底盤配合構(gòu)成一中空的腔室，底盤中與爐體中均盛放有冷卻水。底盤上安裝有若干電極，各個(gè)電極上安裝有石墨件，硅芯棒位于腔室內(nèi)且與石墨件連接，石墨件用以連接電極與硅芯棒，底盤上還安裝有進(jìn)氣管與出氣管，且進(jìn)氣管及出氣管與腔室連通。
[0003]還原爐底盤的電極絕緣是通過(guò)聚四氟乙烯、石英或陶瓷等來(lái)進(jìn)行絕緣的，其耐電壓要求要超過(guò)12KV以上，而且還要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間(5?7天)的大電流(2000A以上)的灸烤，及氯硅烷的腐蝕，此時(shí)的電極絕緣物極有可能損壞，從而造成電極對(duì)爐底盤拉弧、放電，如不能極時(shí)發(fā)現(xiàn)，電極的放電、拉弧將進(jìn)一步破壞絕緣物而進(jìn)入一種惡性循環(huán)，最終可能導(dǎo)致電極或爐底盤擊穿，冷卻水將與氯硅烷發(fā)生劇烈發(fā)反應(yīng)，發(fā)生爆炸，造成人員與財(cái)產(chǎn)的巨大損失。
[0004]此外，三氯氫硅在還原爐內(nèi)高溫還原成高純多晶硅時(shí)，是在硅芯棒表面高溫區(qū)發(fā)生反應(yīng)的，此時(shí)硅芯棒會(huì)因高溫變軟、彎曲、且加上混合氣(氫氣與三氯氫硅)在6KG的壓力下吹入爐內(nèi)，極有可能會(huì)使硅棒(即硅芯棒)在此種工況下碰到爐壁，而爐壁的耐熱溫度低于硅棒自身的溫度，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)硅棒就會(huì)將爐壁燒壞，這樣爐內(nèi)的氯硅烷與水相遇，造成人員傷亡，這種情況是非常危險(xiǎn)的。
[0005]為了防止以上兩種危險(xiǎn)現(xiàn)象的發(fā)生，保障安全生產(chǎn)，具有漏電及碰壁保護(hù)功能的多晶硅還原爐在多晶硅加工【技術(shù)領(lǐng)域】意義重大。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種用于多晶硅還原爐的漏電及碰壁保護(hù)裝置。
[0007]一種用于多晶硅還原爐的漏電及碰壁保護(hù)裝置，包括:
[0008]正弦信號(hào)源，負(fù)極接地；
[0009]變壓器，用于將正弦信號(hào)源輸出的電壓信號(hào)的幅值升高至設(shè)定值；變壓器的原邊繞組與正弦信號(hào)源及檢測(cè)電阻構(gòu)成串聯(lián)回路，副邊繞組的正極通過(guò)第一電容與多晶硅還原爐的工作電源的正極連接，副邊繞組的負(fù)極通過(guò)第二電容與多晶硅還原爐的底盤連接；
[0010]電壓采集模塊，用于采集檢測(cè)電阻兩端的電壓；
[0011]處理模塊，用于將檢測(cè)電阻兩端的電壓與預(yù)設(shè)的電壓閾值進(jìn)行比較，當(dāng)檢測(cè)電阻兩端的電壓大于電壓閾值時(shí)，認(rèn)為發(fā)生漏電或碰壁并發(fā)出告警提示。
[0012]本實(shí)用新型中檢測(cè)電阻的一端實(shí)際上接地，可以有效防止干擾電流通過(guò)，避免誤報(bào)。
[0013]本實(shí)用新型中電壓采集模塊可以采用現(xiàn)有的電壓采集電路實(shí)現(xiàn)；處理模塊可以基于單片機(jī)電路實(shí)現(xiàn)，也可以基于比較電路和報(bào)警電路，根據(jù)比較電路輸出的比較結(jié)果控制報(bào)警電路發(fā)出告警提示。
[0014]作為優(yōu)選，所述的檢測(cè)電阻為熱敏電阻。
[0015]對(duì)于升壓變壓器而言，副邊側(cè)電壓對(duì)原邊側(cè)回路的電流的影響較小。當(dāng)熱敏電阻有持續(xù)電流流過(guò)時(shí)，熱敏電阻的溫度上升，進(jìn)而引起檢測(cè)電阻的電壓變化，以增大副邊側(cè)對(duì)原邊側(cè)的檢測(cè)電阻的電流的影響。當(dāng)有持續(xù)電流通過(guò)電阻通過(guò)時(shí)檢測(cè)電阻會(huì)發(fā)熱，進(jìn)而引起電壓變化，進(jìn)而可以提高比較判別的精度。另一方面，對(duì)于熱敏電阻而言，溫度變化需要持續(xù)一定時(shí)長(zhǎng)，電阻才能變化，相應(yīng)的需要持續(xù)一定時(shí)長(zhǎng)才能反饋出電壓變化，進(jìn)而能夠有效防止誤判。
[0016]進(jìn)一步優(yōu)選，所述的檢測(cè)電阻為鉑熱電阻。當(dāng)溫度升高時(shí)，檢測(cè)電阻越大，電壓值更大，有利于進(jìn)一步提高比較判別的精度。
[0017]所述的電壓閾值為6V。
[0018]電壓閾值的大小直接關(guān)系到該保護(hù)裝置的可靠性，過(guò)大或過(guò)小都會(huì)導(dǎo)致保護(hù)狀態(tài)的可靠性下降，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0019]檢測(cè)電阻的兩端的電壓經(jīng)過(guò)整流濾波裝置，轉(zhuǎn)換成直流電壓，如果電壓大于6V就報(bào)警，表示有電極有漏電或是硅棒靠壁。該電壓閾值的設(shè)定可根據(jù)采用的整流濾波裝置的型號(hào)設(shè)置。
[0020]所述正弦信號(hào)源發(fā)出的電壓信號(hào)的幅值為2?5V。
[0021]由于與多晶硅還原爐的工作電源相比，正弦信號(hào)源發(fā)出的正弦信號(hào)的功率太低，也不能夠承受過(guò)大的電流，所以加上了一個(gè)功率放大器，起至對(duì)電路的保護(hù)作用，信號(hào)通過(guò)功率放大器(可采用OPA547T)后電壓信號(hào)被放大到11V，頻率不變；將功率放大器的輸出信號(hào)直接輸入變壓器的原邊繞組的正極，變壓器原邊繞組的負(fù)極接檢測(cè)電阻(在檢測(cè)電阻上采集到的電壓信號(hào)是11V/10KHZ的正弦波)。
[0022]所述的變壓器用于將正弦信號(hào)源輸出的電壓信號(hào)的幅值升高至36V。相應(yīng)的，該漏電及碰壁保護(hù)裝置變壓器應(yīng)為升壓變壓器。
[0023]所述的告警提示為聲光報(bào)警信號(hào)。通過(guò)聲光報(bào)警電路能夠引起聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)上的雙重警覺(jué)。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的多晶硅還原爐的漏電及碰壁保護(hù)裝置中通過(guò)監(jiān)控檢測(cè)電阻的兩端的電壓以實(shí)現(xiàn)了多晶硅還原爐的工作狀態(tài)(是否發(fā)生漏電及碰壁)監(jiān)控，進(jìn)而起到漏電及碰壁保護(hù)功能的作用，且采用鉑熱電阻作為檢測(cè)電阻，可靠性高，不易產(chǎn)生誤判。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本實(shí)施例的用于多晶硅還原爐的漏電及碰壁保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0027]如圖1所示，本實(shí)施例的用于多晶硅還原爐的漏電及碰壁保護(hù)裝置，包括:
[0028]正弦信號(hào)源，負(fù)極接地，該正弦信號(hào)源發(fā)出的電壓信號(hào)的幅值為2V，具體型號(hào)為ICL8038 ；
[0029]變壓器，用于將正弦信號(hào)源輸出的電壓信號(hào)的幅值升高至設(shè)定值(本實(shí)施例中為36V);變壓器的原邊繞組與正弦信號(hào)源及檢測(cè)電阻構(gòu)成串聯(lián)回路，副邊繞組的正極通過(guò)第一電容與多晶硅還原爐的工作電源的正極連接；副邊繞組的負(fù)極通過(guò)第二電容與多晶硅還原爐的底盤連接。
[0030]本實(shí)施例中檢測(cè)電阻為鉑熱電阻，具體型號(hào)為PT_100。
[0031]由于正弦信號(hào)源的功率太低，也不能夠承受過(guò)大的電流動(dòng)，故本實(shí)施例中正弦信號(hào)源外接一個(gè)功率放大器，起到對(duì)電路的保護(hù)作用。本實(shí)施例中采用功率放大器(ΟΡΑ547Τ)，將正弦信號(hào)輸出的正弦信號(hào)放大到11V，頻率不變；然后將功率放大器的輸出端的正極直接加到變壓器的原邊繞組的正極，負(fù)極與變壓器原邊繞組的負(fù)極接檢測(cè)電阻(在檢測(cè)電阻上采集到的電壓信號(hào)是11V/10KHZ的正弦波)。
[0032]電壓采集模塊，用于采集檢測(cè)電阻兩端的電壓；
[0033]處理模塊，用于將檢測(cè)電阻兩端的電壓與預(yù)設(shè)的電壓閾值進(jìn)行比較，當(dāng)檢測(cè)電阻兩端的電壓大于電壓閾值時(shí)，認(rèn)為發(fā)生漏電或碰壁并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。
[0034]本實(shí)施例中電壓采集模塊和處理模塊均通過(guò)具體電路實(shí)現(xiàn)。采用模塊除采集檢測(cè)電阻的電壓外，還可以對(duì)采集到的電壓通過(guò)整流濾波裝置進(jìn)行濾波、整流，以消除采樣噪聲，然后將經(jīng)濾波、整流后的電壓與設(shè)定的電壓閾值進(jìn)行比較。
[0035]電壓閾值的大小與采用整流濾波裝置有關(guān)，本實(shí)施例中電壓閾值為6V。如果電壓大于6V就報(bào)警，表示有電極有漏電或是硅棒靠壁。變壓器的兩端接電容主要是通高頻信號(hào)，阻低頻信號(hào)。
[0036]處理模塊基于比較電路和聲光報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)，比較電路輸出的比較結(jié)果是聲光報(bào)警電路發(fā)出相應(yīng)的告警提示。
[0037]本實(shí)施例中變壓器副邊繞組的正極與多晶硅還原爐的工作電源的正極連接，負(fù)極通過(guò)第二容與和高壓低頻電源與多晶硅還原爐的底盤連接。當(dāng)未發(fā)生漏電或碰壁時(shí)，變壓器的副邊繞組不能與多晶硅還原爐的工作電源、高壓低頻電源、兩個(gè)電容(包括第一電容和第二電容)形成導(dǎo)通回路。此時(shí)處于變壓器原邊一側(cè)的檢測(cè)電阻的電流較小。
[0038]當(dāng)發(fā)生漏電或碰壁時(shí)，多晶硅還原爐的工作電源、高壓低頻電源、兩個(gè)電容以及變壓器的副邊繞組形成導(dǎo)通回路。高壓低頻電源和多晶硅還原爐的工作電源均會(huì)對(duì)處于原邊側(cè)的檢測(cè)電阻的電流產(chǎn)生影響。由于變壓器副邊側(cè)回路中電容通交流阻低頻的電學(xué)特性，還原爐自身的工作電源(50Hz，2kv電源)產(chǎn)生的影響大于高壓低頻電源產(chǎn)生的影響，此時(shí)，高壓低頻電源主要用于提供直流電壓。
[0039]由于多晶硅還原爐的工作電源的作用，經(jīng)過(guò)檢測(cè)電阻的電流增大，進(jìn)而使檢測(cè)電阻兩側(cè)的電壓增大，進(jìn)而可以通過(guò)監(jiān)測(cè)檢測(cè)電阻的電壓即可完成對(duì)漏電及碰壁的監(jiān)測(cè)報(bào)警，實(shí)現(xiàn)保護(hù)作用。
[0040]以上所述的【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)理解的是以上所述僅為本實(shí)用新型的最優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的原則范圍內(nèi)所做的任何修改、補(bǔ)充和等同替換等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于多晶硅還原爐的漏電及碰壁保護(hù)裝置，其特征在于，包括: 正弦信號(hào)源，負(fù)極接地； 變壓器，用于將正弦信號(hào)源輸出的電壓信號(hào)的幅值升高至設(shè)定值；變壓器的原邊繞組與正弦信號(hào)源及檢測(cè)電阻構(gòu)成串聯(lián)回路，副邊繞組的正極通過(guò)第一電容與多晶硅還原爐的工作電源的正極連接；副邊繞組的負(fù)極通過(guò)第二電容與多晶硅還原爐的底盤連接； 電壓采集模塊，用于采集檢測(cè)電阻兩端的電壓； 處理模塊，用于將檢測(cè)電阻兩端的電壓與預(yù)設(shè)的電壓閾值進(jìn)行比較，當(dāng)檢測(cè)電阻兩端的電壓大于電壓閾值時(shí)，認(rèn)為發(fā)生漏電或碰壁并發(fā)出告警提示。
2.如權(quán)利要求1所述的用于多晶硅還原爐的漏電及碰壁保護(hù)裝置，其特征在于，所述的檢測(cè)電阻為熱敏電阻。
3.如權(quán)利要求2所述的用于多晶硅還原爐的漏電及碰壁保護(hù)裝置，其特征在于，所述的檢測(cè)電阻為鉑熱電阻。
4.如權(quán)利要求3所述的用于多晶硅還原爐的漏電及碰壁保護(hù)裝置，其特征在于，所述的電壓閾值為6V。
5.如權(quán)利要求1?4中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的用于多晶硅還原爐的漏電及碰壁保護(hù)裝置，其特征在于，所述正弦信號(hào)源發(fā)出的電壓信號(hào)的幅值為2?5V。
6.如權(quán)利要求5所述的用于多晶硅還原爐的漏電及碰壁保護(hù)裝置，其特征在于，所述的變壓器用于將正弦信號(hào)源輸出的電壓信號(hào)的幅值升高至36V。
7.如權(quán)利要求6所述的用于多晶硅還原爐的漏電及碰壁保護(hù)裝置，其特征在于，所述的告警提示為聲光報(bào)警信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01R19/165GK204242339SQ201420665526
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】方紅承, 胡紅星, 楊楠, 朱恩華, 方九林 申請(qǐng)人:新疆合晶能源科技有限公司, 浙江合盛硅業(yè)有限公司