体积流量在平板显示玻璃料方切换中的应用

　　摘要：在平板显示行业玻璃料方切换的过程中，常应用体积流量概念来计算窑炉加料量。按照计算量对窑炉 进行加料，可以避免料方切换过程中窑炉玻璃液位采取自控模式所造成的液位失控现象，以达到稳定液位、 稳定窑炉工艺，确保窑炉安全运行的目的。

　　关键词：窑炉;料方;液位;体积流量

　　0 引言

　　随着科学技术的进步，TFT-LCD基板玻璃在市场上的占有率不断减少，取而代之的是生产技术水平 更高、性能更好的高温型玻璃。为顺应市场变化，平板显示玻璃行业要不断对产品进行升级换代。产品的升 级，主要方向是应用新原料、新配比的料方，生产出高性能的玻璃。

　　为提高企业的产能，降低生产成本，在试用新料方时会使用已投产的窑炉作为新料方载体，采用新旧料 方切换的方法，逐步由新料方熔制玻璃液替代原有炉内玻璃液，达到切换目的。 在此切换过程中会出现许多未知的问题，其中液位的变化是重要的工艺变化，应通过分析液位的变化， 找到可靠的控制手段，以稳定窑炉的安全运行。

　　1 玻璃窑炉液位控制系统

　　液位是窑炉工艺重要的参数之一，它是平衡窑炉加料量与后工序出料量的关键指标。 液位控制系统主要构成包括：加料系统、控制系统和检测系统。机械化配料间按配比要求 将各种原材料混合成配合料[1]，运输储存在窑炉料仓内，经加料机投入窑炉，配合料经过高温熔化成玻璃液， 形成玻璃液位，玻璃液位通过安装在炉后的液位计自动检测液位数值，并 将 检 测 值 反 馈 至 DCS 电 脑 上。

　　DCS电脑通过自动控制模式或者手动控制模式控制加料机的频率、转速，自控模式主要是根据液位计反馈 的液位值，通过 DCS设定的参数自动控制加料机频率来改变配合料入炉量;手动控制模式是工艺人员根据 液位计反馈的液位变化趋势，手动调整加料机频率来改变配合料入炉量。 日常生产中，窑炉液位都会控制在(SP±N)mm 范围内，SP为控制中 心 值，由上述液位控制系统来实现，即根据液位计反馈液位数值是否在(SP±N)mm 范围内，进而调整加料机频率来控制加料量。通过液位 的稳定，可以判断窑炉内部的环境也同样稳定，反之，液位发生变化时，反映窑炉的熔化发生了变化，影响玻 璃液的质量。

　　2 平板显示玻璃料方切换过程中液位的波动及分析

　　2.1 料方切换过程液位的波动

　　料方切换是采取新料方混合料直接替代旧料方混合料的切换方法。在料方切换过程中，液位处于自控 模式，根据液位高低自动匹配窑炉加料量(kg/h)。 但在料方切换3天后，自控模式下的液位却发生突然大幅上 升的失控现象，超出了控制范围，严重出乎我们的意料。液位这样大幅度的上升不仅会对窑炉工艺带来严重 的影响，造成玻璃结石、气泡缺陷[2]的集发，而且严重威胁着窑炉的安全运行，玻璃液位太高会造成玻璃液外溢的严重安全事故，所以必须要解决液位突然失控上升的问题。

　　2.2 液位失控上升现象分析

　　为了验证液位计检测数据的真实性，工艺人员在液位失控的 A、B、C3个时间点和液位回落的 D、E、F3 个时间点分别进行了液位人工测量，人工测量数据与液位计检测数据变化趋势基本一致， 说明了料方切换期间液位失控情况真实存在。

　　经过工艺分析，我们认为导致上述这种液位波动的原因之一是新旧料方切换的开始阶段，玻璃液黏度、 密度逐渐增大，严重影响了混合切换过程中玻璃液的流动性和体积，使窑炉内玻璃液位出现较大的高度差， 往后端越来越低;原因之二是液位计检测点是在窑炉后端通道上，在切换开始阶段检测到的液位数据比窑炉 内实际液位要低。

　　在自控模式下为满足液位的控制要求，加料机持续增大加料频率，使加料量大大超出了实 际需求量，随着料方切换的深入，窑炉内玻璃液均一性、流动性和液位高度差在根本上得到改善，流向后端通 道玻璃液高度快速增加，最终导致液位显示出现快速上升的失控现象。 通过以上分析可以看出，料方切换开始采用液位自动控制，其反馈的液位值并不是窑炉内玻璃液实际高 度，也就是说此时窑炉内玻璃液位处于失控状态，严重威胁窑炉运行安全，故我们必须找到一种有效控制玻 璃液位的手段。

　　3 体积流量控制方法及应用

　　3.1 体积流量控制方法

　　窑炉内玻璃液体积变化引起窑炉内玻璃液位高度变化，假设在料方切换期间能够保持玻璃液流出的体 积与窑炉加入的配合料熔化成玻璃液的体积一致，理论上就能做到液位高度无变化，也就是说窑炉进、出体 积流量一致就能保证液位的稳定。

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　　3.2 其他

　　产线在料方的切换过程中，上述计算所得加料量是根据出料体积反向推算而得，实际料方切换过程中我 们采用将前1h理论计算加料量作为当前实际所需加料量来控制液位，存在了一定的滞后性，会导致液位微 小波动。不过，这基本不影响窑炉工艺稳定性，再加上工艺人员定期对炉内液位进行人工测量，用人工测量 的数值和液位计自动检测的数值来相互比对，确保实际液位控制的稳定和窑炉运行的安全。

　　4 结语

　　本文重点阐述了平板显示玻璃新旧料方切换期间，为了稳定窑炉液位利用等体积流量来计算加料量的 方法。这种方法，同样适用于产线日常原材料换批或原材料理化性能发生变化的情况，能够很好地规避玻璃 料性变化所带来的安全风险。同时，文章中所作的分析主要针对相关企业的实际情况，考虑问题也是从产线 实际切换的工艺变化出发，若有欠妥之处，仍需改进完善。

　　参考文献：

　　[1] 赵彦钊，殷海荣.玻璃工艺学[M].北京：化学工业出版社，2006.

　　[2] 何怀胜，李震，王小虎，等.液晶玻璃基板生产气泡缺陷分析与对策[J].玻璃，2018，45(3)：31-33.

　　作者：何怀胜

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