机械自动化在光伏玻璃生产中的应用

机械自动化在光伏玻璃生产中的应用

王海东李军海管亚安宋海龙

河南安彩高科股份有限公司河南安阳455000

摘要：随着现代科技的快速发展和光伏市场的激烈竞争，机械自动化在光伏玻璃生产线上得到广泛应用，其在稳步提高产能、降低生产成本、提升产品品质，降低人工强度等诸多方面发挥重要优势。本文主要阐述机械自动化在光伏玻璃生产中的使用现状，以及适应光伏市场和时代要求的发展方向。

关键词：机械自动化；光伏玻璃；应用现状；发展方向

引言

机械自动化是指机器或装置通过机械方法进行自动化控制的生产过程，并使生产对象实现连续自动生产的目标。光伏玻璃生产中，从配料熔制、压延成型、冷端切割、自动堆垛产出原片玻璃，原片玻璃再经过磨边、清洗、镀膜、钢化、检验、包装等多道工序深加工，产出合格的镀膜玻璃，机械自动化基本涵盖光伏玻璃生产全过程。

1、机械自动化在光伏玻璃生产中的应用现状

1.1、配料熔制区

光伏玻璃工厂是自动化连续生产的工厂，玻璃池炉一旦点火投产运行，就不能再停炉。为了保证生产的连续运行。玻璃原料必须稳定供应。光伏玻璃的原材料主要有石英砂、石灰石、白云石、纯碱等及其他辅助材料，其在投入池炉前，必须经过除水、除铁、除尘，再经过破碎机、混料机、自动连续称量、均化设备耙料机、皮带运输机、斗式提升机、给料机等多道工序处理最终将配比精准，混合均匀，洁净无杂质的的玻璃原料投入池炉。配料控制系统主要由工控机、PLC、操作面板、动力设备等组成。除袋装原料投入、回收碎玻璃的清洗、原材料检验等方面仍需人工严格把关，自动化程度在配料区的广泛应用，使配料质量指标得到精确控制。

原料熔制是将配合料经过高温加热形成均匀、纯净、透明并符合成型要求的玻璃液，熔制速度和熔制工艺对光伏玻璃的产量、质量、合格率、燃料消耗、生产成本和池炉寿命有重要影响。池炉内的动量传递、热量传递、质量传递等工艺要求极高，池炉天然气燃烧系统、火焰热辐射系统、冷却水系统、温度检测系统等主要由DCS、现场仪表、执行机构等控制，机械自动化的高度应用，使玻璃熔制过程相对稳定，工艺操作人员的主要工作时点检维护和应急操作。

1.2、压延成型区

原片玻璃的生产，从热端压延成型，到冷端自动堆垛，是技术密集型和自动化程度较高的生产流水线，熔融玻璃经过压延机上下辊的压延、冷却、达到规定厚度、板宽、花型的压延玻璃，需要依靠经验丰富的工艺操作人员和严格的操作规程和技术参数，特别是唇砖更换，压延辊、上下辊和辊台的更换，要求熔制和成型操作人员在高温环境下，相互配合共同完成，且受操作人员协同性、技术水平、唇砖材质、预热温度等多种因素影响，作业稳定性不能完全受控。

1.3、钢化镀膜区

光伏原片玻璃的钢化和镀膜是近年发展起来的光伏玻璃深加工技术，其可使玻璃具有低反射率的同时，具有高强度和高透过率，用镀膜玻璃作太阳能电池组件可以显著提高电池的光电转换效率，在光伏市场激烈竞争的形势下，这项深加工技术在提高原片玻璃的附加值同时也使产品更具竞争优势。钢化和镀膜设备的产能和效率直接决定镀膜玻璃的产品品质，而目前国内主流光伏企业，钢化和镀膜设备主要为国产设备，生产现场水、电、气、钢化高温、镀膜有害气体相互交织，生产环境相对恶劣，上下片、各工序检验区仍需要人工操作。机械自动化程度相对较低，产品品质和缺陷受制于现场环境和人工经验技术水平和责任心因素较多。在设备机械升级和电气优化上有很大空间。

2、机械自动化在光伏玻璃生产中的发展方向

光伏玻璃工厂的生产特点要求其致力于自动化、连续性、稳定性，生产现场高耗能、高温、粉尘、有害气体等环境的恶劣性要求未来光伏玻璃生产设备必须向节能、环保、高效方向发展。要能够在降低人工劳动强度和保证人员安全的同时，加大生产设备的自动化程度和安全保护机制。光伏玻璃竞争白热化的形势下，企业必须在不断提升设备产能和节能降耗上加大投入，加强生产现场环境治理，搞好设备技术创新和改造，减少废水废气排放，持续提升产品品质，提高自身品牌竞争力。

2.1、高适应性和可靠性的机械自动化设备的应用

光伏玻璃生产工业环境相对恶劣，池炉区压延玻璃温度高达1100℃，钢化炉出炉玻璃温度达700℃，要求现场控制系统和动力设备具有极高的耐温性和绝缘等级。控制压延机的人机交互界面系统和远程操作系统、压延电机和压延辊应加强风冷和水冷循环散热功能的合理设置和现场监控。不间断电源UPS系统和控制退火窑温度的DCS控制系统、工控机组态软件、各点热电偶应具有极强的工业稳定性、数据反馈准确性，抗现场高温和电磁干扰性，并具备远程网络通信和控制功能，可实现主备机冗余控制。

2.2、多轴伺服驱动系统和工业机器人在关键工序中的应用

在光伏原片玻璃优化切割、自动堆垛、玻璃倒角等关键工序，多轴伺服驱动系统和工业机器人的逐步应用，使对影响玻璃尺寸裁切，堆垛行列和数量控制、倒角角度控制等重要参数的控制具备精确检测和自动反馈功能。可以用机械自动化或智能控制替代人工完成更多高难度、高危险性工作。

2.3、各工序设备之间更强的协同性和交互通信能力的综合应用

在光伏玻璃自动化生产中，前后工序设备自动、连续、流水化高效运行，需要各设备之间在速度、动作、工序衔接上的具备高度协同性，各设备间PLC及电气控制系统之间应具备更好的交互通信能力。避免因通讯不畅，某一设备故障造成产品全线堆叠碰撞，生产流程打乱，增强自动化生产线的稳定性和应急状态下的提前预警处理能力。

2.4、自动化设备的机械、电气安全装置和安全互锁系统向更加健全方面发展

机械自动化设备在光伏玻璃生产线上的广泛应用，需要工艺人员对设备运行具备更熟练的操控能力和知识储备，维修人员对设备运行机理具备更深入的理解和认识能力，自动化设备的高投入，必然造成人工的低参与，这就要求对自动化设备的安全装置和安全互锁需要更健全，培养高技术的人才队伍、建立健全的安全机制，在紧急状态下，能以简单、及时的方式使设备安全停止，保证工人自身和设备安全，是未来机械自动化方向的发展方向。

3、结语

机械自动化以其高效、灵活、智能、安全等特点服务于光伏玻璃生产全过程，自动化设备的应用不仅可以极大降低工人劳动强度，在很大程度上体现光伏企业技术水平和创新能力，对自动化设备的研究和优化具有重要现实意义。

参考文献

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[4]胥靓靓，蒲秋宇.机械工程及其自动化的发展方向[J].电子测试，2014(8):13-14

作者简介

王海东（1984-），男，河南安阳人，本科，机械助理工程师，从事光伏玻璃机械自动化设备维护和检修工作。研究方向：机电一体化。