石英拉管设施电气控制体系设计

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1、石英拉管设施电气控制体系设计第一章绪论1.1背景本课题于在法国圣戈班公司工作中所负责的项目。在法国圣戈班公司从事大型设备生产线电气的研发工作期间，深感目前国内此类设备的电气设计存在不合理的地方。公司总是希望通过引进新的技术，控制并降低物料成本来提高自身产品的竞争力，因此研发部门不遗余力地推行创新的设计并削减采购成本的措施。随着引进新技术和削减成本的持续推进，设备的电气控制部分切换频繁，设备的稳定性问题频频发生，生产线停线断线现象也随之增多，公司内部其它单位如质量部门和生产部门都需要投入大量的人力、物力、时间来处理相关的异常。所以从整个公司的短期

2、角度来看，创新设计、引进新技术、改进设备会带来一定的负作用。采购成本削减的成效需要打上一个大大的问号。另一方面供应商也叫苦连天，配合意愿低下。其实很多设备制造行业的公司都面临相同的困扰。而从长期来看，创新设计、引进新技术、改进设备一旦成功。设备稳定运行后，会对产量，效率，节约能源等诸多方面给企业带来极大的利益。早期的石英拉管炉存在很多问题，例如：生产原料（石英粉末）浪费严重，生产工艺落后，生产效率低下，在诸多问题中尤为突出的是能源浪费的问题。举个例子来说，一台石英拉管炉一个月的耗电量在十万多人民币。如果电气控制部分设计的不合理，就会来带很大的能

3、源的浪费，在停炉和检修的时候也在同样的耗电。于是，本文针对在实际生产实践中遇到的电气设计不合理的地方做了改进。使之电气系统控制部分趋于完善。大大降低了生产线的能耗，节约了成本，完善了生产工艺，也是劳动力成本大大的降低了。同时，此设备通过试运行，在法国安装调试试验成功，也从另一面证实了当初电气系统设计的可行性和可靠性。可以说算是一个实践检验理论的标准。本文正是基于公司目前电气设备的现状，希望通过研究创新设计设备，引进新技术和新理论，在后续的设备创新设计过程中找到一条设计设备电气部分的有效模式，促进真正意义上的电气优化，提升公司产品的竞争力，进而顺

4、应微利环境下激烈的市场竞争需要。1.1.2国内外研究现状石英拉管设备最初的模型是在上世纪中叶大工业革命后由英国人发明制造的，据史料记载它最初只是一台非常简单的炉子，炉子的中心是钼做的坩埚，在坩埚缠绕着加热用的电阻丝（钨丝）石英粉末进入坩埚后就在2500摄氏度的高温下熔融成液态，然后在模具的作用下形成管材和棒材，由于石英管辐射率稳定、高温不变形、无有害辐射、无环境污染、耐高温、抗蚀能力极高热响应速度快、热转换效率高。加热温度可自行选择、长期使用辐射性能不退变，结构合理使用方便。特别适应于医药卫生、科研试验室、要求无污染的环境，含酸碱等腐蚀性加热场

5、合。所以它的出现大大改善了人民的生活。成熟稳定的石英拉管设备大约成型于五十年以前，它与原来模型不同的地方是，工业革命后，电气的出现使得石英拉管行业有了质的飞跃。从此，人们可以通过电气控制使得石英产品更稳定，更高效，更便捷。在介绍此设备的电气设计前，有必要先普及一下石英行业的概况。为什么石英管有如此广泛的用途呢？它到底有哪些过人之处呢？石英玻璃管是用二氧化硅制造的特种工业技术玻璃，是一种非常优良的基础材料。石英玻璃具有一系列优良的物理、化学性能如：耐高温：石英玻璃的软化点温度约1730℃，可在1100℃下长时间使用，短时间最高使用温度可达1450

6、℃。耐腐蚀：除氢氟酸外，石英玻璃几乎不会与其他酸类物质发生化学反应，其耐酸能力是陶瓷的30倍，不锈钢的150倍，尤其是在高温下的化学稳定性，是其他任何工程材料都无法比拟的。热稳定性好：石英玻璃的热膨胀系数极小，能承受剧烈的温度变化，将石英玻璃加热至1100℃左右，放入常温水中也不会炸裂。透光性能好：石英玻璃在紫外线到红外线的整个光谱波段都有较好的透光性能，可见光透过率在93％以上，特别是在紫外光谱区，最大透过率可达80以上。电绝缘性能好：石英玻璃的电阻值相当于普通玻璃的一万倍，是极好的电绝缘材料，即使在高温下也具有良好的电性能。石英玻璃由于具有

7、上述优良的理化性能，因此被广泛的应用于电光源、半导体、光通信、军工、冶金、建材、化学、机械、电力、环保等各个领域。第二章系统整体方案设计和论证从绪论的分析中可知：在石英拉管行业中存在着许多问题。例如：英拉管熔炉系统体积大，电能无功损耗大，维护成本高，石英粉料的污染问题较严重等等。针对这些问题，设计了如下系统来解决或改善原系统总存在的种种弊端。2.1系统的主要功能和工作原理石英棒（管）连熔炉，如图2-1所示，是在有惰性气体保护的炉体中，经发热体加热，将钨坩埚内经精选加工的高纯度水晶粉料加热至2300℃左右熔化状态下，上部不停进料，下部的石英玻璃液

8、在经有惰性气体流入的钼芯轴控制的钨坩埚流料孔中不停流出，并经置于连熔炉下部的牵引拉管机有效速度控制下，并得到不断地冷却，就可以连续生产出石英玻璃管,当