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現(xiàn)象分析和對策

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現(xiàn)象進行分類：接線接觸不良引起波動、測溫端松動引起的波動、補償導線性能變壞引起波動、補償器性能不穩(wěn)或松動引起的波動、外界干擾引起的波動。指出每種波動現(xiàn)象的特征，分析波動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

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，因此正確分析溫度的波動，對工藝的調(diào)整至關(guān)重要。

2.硬件故障引起的波動

2.1 信號接線松動或接觸不良引起波動

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

2.2 通道玻璃流量不穩(wěn)引起的波動

如果DCS溫度曲線是連續(xù)的，但是溫度卻時大時小，可以斷開補償導線，用福祿克743信號表進行溫度檢測，如果溫度波動且變化量不大（1-2）度，說明是通道內(nèi)部的問題，查看溫度曲線，檢查溫度波動的時間周期，如果時間很短（秒級），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。

2.3 補償導線性能變壞引起波動

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

2.4 補償器性能差或隔離器性能差引起的波動

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

2.5 焊接方式的不同，接觸焊點引起的波動

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

3.交流電干擾引起的波動

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，電流達到幾千安，電流的波動比較大，通道周圍存在比較強的電磁干擾，如果干擾措施不得當，就容易受到干擾，溫度必然會波動。

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，會產(chǎn)生較強的交變磁場，而熱電偶補償導線就近分布，從而在回路中感應出交流電動勢，形成干擾。因此，儀表的輸入信號線（補償導線）應遠離干擾源，不允許將信號線、補償導線和動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上存在電位差，從而引進了端間干擾電壓。

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度高溫時人體碰觸到熱電偶接頭的金屬或熱電偶絲，會有觸電的感覺，測量熱電偶對地之間的電壓，可達幾十伏的交流電壓。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會變成導電體，用氧化鋁制成的熱電偶保護管具有這種性質(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處于不同溫度下會產(chǎn)生熱電勢。如果熱電偶或補償導線的正負極接頭，當溫度不一致時，就會出現(xiàn)附加熱電勢。

4.2 化學電勢

凡是兩種不同的金屬浸入鹽類、堿類或酸類的水溶液中，在兩種金屬導體之間會出現(xiàn)電勢，稱為化學電勢。補償導線是由兩種不同金屬材料組成的。TFT通道內(nèi)濕度非常大，補償導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便會產(chǎn)生化學電勢而形成干擾。

5.消除溫度波動對策

5.1 硬件故障引起的波動

對于硬件引起的溫度波動，利用測量儀器（如743或記錄儀）對溫度信號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、補償導線連接處、DCS信號線連接處，更換損壞的補償導線、溫度補償器及溫度信號隔離器。

5.2 抗干擾的措施

5.2.1 信號線遠離干擾源

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

5.2.2 采用相互絞合信號線

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

5.2.3 信號線采取屏蔽措施

所有的補償導線從現(xiàn)場到控制柜都進行屏蔽處理，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，因此對信號線的影響減弱，采用橋架時，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 對信號進行濾波

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?！癓”型濾波器不適用低輸入阻抗放大器。為了適應低輸入阻抗放大器的特點，雙“T”形濾波器被廣泛地使用。當輸入的交流電壓其頻率等于諧振頻率f時，濾波器的輸出電壓近似等于零，此時電路達到平衡而傳輸系數(shù)(比值)下降到零。當輸入信號的頻率高于或低于這個諧振頻率時，傳輸系數(shù)就會增大，近似等于1。我們常見的干擾信號主要是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，而且濾波時間軟件可調(diào)，大大方便了用戶，我公司在對策大電流引起的溫度波動時，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行溫度測量，應注意保證在測量系統(tǒng)中不應再有接地點（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；當熱電偶與儀表兩者距離很遠時，應特別注意。此外，補償導線屏蔽層的接地點也應正確處理。

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，通過屏蔽管與補償導線間的分布電容而耦合到補償導線中去，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償導線；同時分布電容對儀表輸入端起分路作用，使儀表輸入端對地阻抗降低，從而消弱了抗干擾能力。

6.效果評價

根據(jù)以上的對策方法，我們在TFT通道施工過程中，對熱電偶的安裝工藝嚴格要求，需絕緣處理的就做絕緣，補償線和電氣線進行分離，各電氣連接點在通道升溫、試生產(chǎn)過程中進行多次的緊固，在電氣加熱線與熱電偶比較靠近的區(qū)域，該區(qū)域的熱電偶補償導線屏蔽層進行接地，該接地點單獨預埋，與電氣的動力接地點嚴格區(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對采樣的數(shù)據(jù)進行平均值處理，從而使得測量的溫度值準確可靠，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行技術(shù)處理，才能取得可靠的測量數(shù)據(jù)。實踐證明：上述對策溫度跳變的措施是可行的，測量的數(shù)據(jù)是真實的。

[1]劉二雄.熱工儀表及自動裝置技術(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。