电子玻璃贵金属料道环境控制设备方案设计分析

赵宇峰

（彩虹集团有限公司 咸阳 712021）

电子玻璃是液晶平板显示器的重要组成部分，其核心制程主要有熔解、成型及后加工三部分，贵金属料道是熔解工序的核心设备，在工艺流程上承担玻璃液的澄清排泡、均化和冷却功能，也是整个玻璃基板制造的核心设备。

随着行业人员对电子玻璃贵金属料道工艺控制认识的进一步深入，电子玻璃贵金属料道已成为关键工艺设备范畴。贵金属料道外围环境的温湿度及其它气氛控制又对贵金属料道的寿命及工艺控制起到非常重要的作用，即稳定环境温度、提高铂金通道局部区域的绝对湿度，以阻止氢离子溢出，降低玻璃液中气泡产生的几率，提高产品品位，同时起到保护贵金属料道和玻璃液流量稳定的作用。这也就对其外围环境控制稳定性提出了更高要求，即对其外围环境的温度、湿度、气流组织、压差等参数控制有更高的精度要求。而这些参数控制的稳定性及精度完全取决于环境控制设备的设计、安装及使用维护情况，因此，环境控制设备的前期设计尤为重要。

1.1 国内外贵金属料道环境控制主要方式

目前国内外贵金属料道环境控制主要方式如表1所示。

表1 国内外贵金属料道环境控制方式

1.2 电子玻璃贵金属料道环境控制条件

电子玻璃贵金属料道环境控制条件对比参数如表2所示。

表2 电子玻璃贵金属料道环境控制条件对比参数

1.3 电子玻璃贵金属料道环境控制设备结构功能设计

1.3.1 系统配置

系统配置通常有三种形式。①单台设备而不设置备用机，投资成本低，控制简单，但检修和设备维修时，影响工艺生产，严重时会导致生产中断；
②单台设备配置双风机形式，其中一台风机故障时，另一台备用风机可迅速启动，可以保障设备及工艺生产的正常运行，但设备较宽，表冷器、加湿器等其他核心部件无备份，投资成本略高，控制较复杂；
③设置两台设备，其中一台

作为备用机，整台设备（包含所有部件）有备份，安全可靠性高，一台设备故障时，另一台备用设备可迅速启动，保障设备及工艺生产的正常运行，但设备占地面积大，投资成本高，控制相对复杂。

1.3.2 风机

风机采用蜗壳和无蜗壳两种形式。蜗壳形式可增加其静压压头和高压段的效率，但风机的出口风速是有方向且不均匀的，制造成本高；
无蜗壳形式制造成本低，可以组成风机群，用多台来取代一台大口径离心风机或轴流风机，一般采用与电机直连的方式，避免了皮带传递能耗，节省了皮带损耗的运行成本，但大部分风量范围（高压区）的静压压头要低于有蜗壳的离心风机，高压区的风机效率也因此低于有蜗壳的离心风机。

1.3.3 电机和风机传动

电机和风机的传动形式主要有皮带和直连两种形式。皮带连接更换、维修简单方便，可通过改变主、从皮带轮的直径实现传动比任意变化，对驱动机和设备之间的对中要求比较低。但皮带易磨损，需经常检查并更换；
且由于风机的电机和皮带是可调节的，会影响转速；
皮带传动占地较大；
皮带容易打滑，丢转。直连形式可适用较恶劣的使用环境及静电高工况下，但因为直连是与轴同转，无法改变其转速，且更换、维修较困难。

1.3.4 电机设置

电机位置设置一般有内置和外置两种方式。内置式风机轴无需加长，加工成本低，但电机使用环境差，与高温高湿气流接触，点检维护不方便，故障多、寿命短。外置式使用环境好，安全性、可靠性高，点检维护方便，故障少、寿命长；
但风机轴需要加长，加工成本稍高。

1.3.5 风机、箱体内板、箱体内部龙骨、风阀材质

风机、箱体内板、箱体内部龙骨、风阀等设备部件一般普遍采用碳钢材质，碳钢材质加工制造相对容易，制造成本低，但高温高湿环境下易腐蚀，影响空气品质，寿命短。304不锈钢材质为特殊环境下使用，其耐腐蚀，空气品质好，寿命长，但加工制造相对复杂，制造成本高。

1.3.6 凝水盘

凝水盘结构一般有局部段和全部段两种方式。局部段制作简单，制造成本低，但其他功能段底部存在冷凝水泄漏风险。全部段彻底解决了其他功能段底部漏水问题，但制作相对麻烦，制造成本高。

1.3.7 箱板厚度

箱板厚度一般有50、60、75 mm三种主要规格。50 mm规格制造容易，制造成本低，但绝热性能差，内壁容易产生冷凝水，浪费能源。60/75 mm规格绝热性能好，内壁不易产生冷凝水，节约能源，但制造相对复杂，制造成本高。

1.3.8 过滤器

过滤器形式有三种：①板式初效+板式中效；
②板式初效+袋式中效；
③初、中效一体式。第一种制作简单、成本低、更换方便，但寿命短，更换频次多，影响生产工艺。第二种寿命相对板式延长5倍以上，更换周期长、频次少，对生产工艺影响小，但成本略高，制造工艺较板式复杂，更换劳动强度较大。第三种寿命相对袋式更长，更换周期长、频次少，气流更加稳定，对生产工艺影响小，但制造工艺复杂，更换劳动强度较大。

过滤器更换方式有入箱更换和整体框架抽出更换两种方式。入箱更换加工制造相对简单，制造成本低，但高温高湿环境下需要停机更换，影响生产工艺和工作人员的身体健康。整体框架抽出更换为不停机更换，基本上不影响生产工艺，但加工制造相对复杂，制造成本高。

1.3.9 风机轴承润滑

风机轴承润滑有箱体内部和外部注油两种方式。箱体内部注油便于观察，润滑质量高，但工作人员要进入空调箱体内作业，高温高湿气氛影响人的身体健康，影响生产工艺。箱体外部注油为油嘴外引，维护保养人员无需入内进行注油润滑作业，不影响生产工艺，但注油作业质量判断相对较难。

1.3.10 加湿方式

加湿方式主要分为干蒸汽和水洗加湿。干蒸汽一次性投资低，控制精度高，但运行、使用成本高。水洗运行、使用成本低，但一次性投资高，控制精度差。

2.1 方案一

系统配置采用用一备一，风机采用无蜗壳、直连形式，电机外置，风机、箱体内板、箱体内部龙骨、风阀材质采用304不锈钢，全段凝水盘，环形水沟围堰基础，60 mm厚箱板，风机轴承油嘴外引，箱体外部加油润滑，过滤器整体框架抽出式更换，初、中效一体箱式过滤器，干蒸汽加湿等优化配置方案，具体功能结构见图1。

整台设备（包含所有部件）有备份，安全可靠性高。一台设备故障时，另外一台备用设备可迅速启动，可以保障设备及工艺生产的正常运行。但设备占地面积大，投资成本高，控制相对复杂。备用设备及风管之间存在漏风、串气问题，故障切换时间较长。

2.2 方案二

系统配置是采用一台设备（无备用机形式），但关键部件（风机、表冷器、加湿器、电机等）均有备份，风机采用无蜗壳、直连形式，电机外置，风机、箱体内板、箱体内部龙骨、风阀材质采用304不锈钢，全段凝水盘，环形水沟围堰基础，60 mm厚箱板，风机轴承油嘴外引，箱体外部加油润滑，过滤器整体框架抽出式更换，初、中效一体箱式过滤器，干蒸汽加湿等优化配置方案，具体见图2。

设备中关键部件风机、表冷器、加湿器、电机及管路等均有备份，任何一个关键部件故障，立即启动备份部件，无需停机，故障切换时间最短，安全可靠性高，设备占地面积小，系统控制简单，投资费用相对用一备一低。避免用一备一设备及风管之间的漏风、串气问题，可以确保设备及工艺生产全天候无间断运行，但设备系统阻力较大，运行成本较高。

2.3 两种方案对比

方案一的运行过程中损坏的设备部件，在切换到备用设备后即可以进行维修、更换处理，而方案二损坏的部件必须在生产线冷修建设时才能进行维修或更换；
方案二相对方案一设备综合占地面积小，综合投资成本低，且避免用一备一设备与设备、设备与风管之间的漏风、串气及冷凝水泄露等问题；
方案二相对方案一故障切换操作简单、时间更短。以上两种方案，各有利弊，需要建设单位根据各自项目建设或设备改造实际进行考量选择或优化，进而设计出更加适用设备。

通过对生产工艺认识的不断深入，会对电子玻璃贵金属料道环境控制设备的使用状况及对工艺的关联性方面进行持续、深入研究，通过与设备设计、使用人员与工艺人员的密切配合以及各自的专业经验，设计出更加适合电子玻璃贵金属料道生产工艺要求的环境控制设备，为我国电子玻璃领域产线建设出份力。