本站原创摘 要 ：玻璃经退火窑退火,由高温可塑性状态转变为室温固态的过程是逐步控制的降温过程.本文简要介绍了退火窑的基本原理：分析了退火窑的主要结构和分区；论述了退火窑的电气控制系统和原理.
1.退火窑简介
1.1.退火窑的基本原理
在太阳能玻璃的生产过程中,常常需要将高温熔融状态的玻璃转化为室温固态的玻璃,这个过程是个逐步控制、稳定降温的过程.在此过程中,由于玻璃是热的不良导体,其不同部位及内外层会产生温度梯度,造成硬化速度不一样,将使玻璃板产生不均匀的内应力,这种热应力如果超过了玻璃板的极限强度,便会炸裂.同时,内应力分布不均也易引起切割上的困难.
退火的目的就是消除和均衡这种内应力,防止玻璃板的炸裂并利于玻璃板的切割.
1.2.退火窑的主要结构和分区
退火窑壳体采用全钢全电结构,由若干节组成,根据退火曲线纵向划分为七区,各区内根据玻璃板温度采用不同的加热冷却系统,以便完成良好的退火和合理的降温.
A、B、C区分别为退火窑的退火前区、退火区和退火后区,是退火窑的关键区,直接影响到玻璃的退火质量.
A区（退火前区）：其作用是使从压延机出来的650℃左右的玻璃带均匀降温至玻璃退火上限温度,并根据生产不同厚度玻璃板的要求,调整玻璃板的横向温差.A区冷却系统采用顺流工艺,降低A区末端玻璃板的冷却速率,使之与B区前端玻璃板的冷却速率接近,改善退火曲线形状及玻璃板的退火质量.
B区（重要退火区）：其作用是将已处于退火上限的玻璃带以一定的冷却速率进行冷却,从而使玻璃板的永久应力控制在允许的范围内.
C区（退火后区）：其作用是使B区出来的低于退火温度的玻璃带以较快的冷却速率进行冷却.因此在该区玻璃板只产生暂时应力,不产生永久应力.
Ret区为热风循环直接冷却区,它是利用退火窑内的热风配以一定的室温风,通过风机将一定温度的热风重新喷吹到玻璃板上,利用其强制对流使玻璃带快速冷却.
F区为室温风直接强制冷却区,它是利用车间内的室温风吹到玻璃带表面上,利用其强制对流实现玻璃板的快速冷却,分为F1、F2区.
2.退火窑的电气控制原理
退火窑电气控制系统主要由退火PCS控制系统、仪表柜、主传动柜、电加热柜以及现场执行机构和传感器等组成.
2.1.PCS控制系统
PCS控制系统是退火窑电气控制的核心,退火窑共用两套系统,一、二线共用一套系统,三、四线共用一套系统,两者均采用西门子S7400系统.
硬件配置主要由工程师站、操作员站、现场控制站、通讯网络等部分组成.其中操作员站主要完成参数显示、报警、报表、控制操作等功能,各站之间可以根据需要互为备用；工程师站的作用是生成控制软件,可与操作员站合并使用；现场控制站共设置3个机架,是设备的直接控制层,主要作用是进行数据检测、处理控制算法,并执行控制操作,完成退火窑的加热、冷却、驱动等控制.
为保证PCS的可靠运行,操作站、通讯网络、现场控制站的控制器、PCS系统电源等采用冗余配置.
PCS的软件配置主要由应用软件、操作系统软件、系统组态软件、系统管理软件、历史趋势软件、网络通讯软件等部分组成.主要监控和管理操作画面有总貌画面、控制组画面、趋势图画面、集中报警画面、操作画面.
在控制系统故障情况下,现场可手动操作.
控制系统可以显示压延机、退火窑等设备运行的重要参数.
2.2.仪表柜
仪表柜主要控制退火窑的冷却系统,柜内设有退火窑蝶阀的后备手操器.后备手操器有手动和自动功能,手操器手动时其输出是由手操器面板手动给定,手操器的输出控制现场执行机构；手操器自动时其输出是由PCS给定的,从而实现了PCS控制现场执行机构.
A区冷却系统：采用冷风顺流工艺.
B区冷却系统：采用冷风逆流工艺.
c区冷却系统：采用冷风逆流工艺.
Ret区采用热风循环系统.
F区只有冷却系统,采用室温风强制冷却系统.
2.3.主传动
主传动柜主要包含2台变频器,实现对2台主传动的控制,由压延机来远程设定主传动速度,手动时可通过变频器面板直接调整速度.
退火窑配置的2个传动站,均采用变频驱动系统.主传动站通过过桥齿轮箱驱动地轴转动,2个传动站互为备用,工作时一个承受荷载,另一个以低于工作转速5%的速度运转,设于过桥齿轮箱内部的超越离合器使其不承受载荷,当工作的传动站出现故障时,另一个传动站自动投入运行.每个传动站使用1个15kW的永磁同步调频电机,每个电机由一台变频器进行控制.变频器采用施耐德公司的产品.变频器的速度控制由压延机输出的4-20 mA模拟量进行控制,并反馈4 20mA模拟量到压延机和PCS系统进行监控.
主传动速度可在PCS上显示.
2.4.电加热系统
电加热系统通过调功柜来对电加热功率进行调节.有自动和手动两种模式.自动模式由PCS输出4 20mA信号给调功器来调功,手动模式通过电加热柜上的智能仪表来控制调功器. 2.5.退火窑风机
A区风机：两台（一用一备）,5.5KW/台；
B区风机：两台（一用一备）,7.5KW/台；
C区风机：两台（一用一备）,7.5KW/台；
Ret区风机：一台,22KW/台；
F1区风机：两台,11KW/台；
F2区风机：两台,11KW/台；
A、B、C、Ret、F区风机电机均为F级绝缘.
退火窑风机采用传统的继电器控制,其运行信号和故障信号接入PC8系统进行监控,风机启动全部采用变频器控制.
3.小结
本文从原理到结构再到控制系统,以一种从一般到具体的方式,详细阐述了退火窑在光伏玻璃生产中的地位和工作原理,从而让读者对退火窑及其设备有一个清楚的认识.