多晶硅还原炉的启炉预测方法、系统、存储介质及终端

技术领域

本发明涉及多晶硅生产技术领域，尤其涉及一种多晶硅还原炉的启炉预测方法、系统、存储介质及终端。

背景技术

多晶硅生产过程中，还原炉启炉前需考虑生产原料的存量、实时产量与消耗量的平衡测算以及变压器电力负荷的测算，在生产原料进料量和电力负荷都满足运行条件的情况下，才能制定启炉计划，且由于不同时间段对应的电价不同，这也是制定启炉计划时需要考虑的因素。因此，在还原炉启炉前，需对生产原料存量以及电量消耗进行预测计算，在保证生产原料满足启炉条件的同时降低电力成本。

传统的启炉预测，通过人工抄表、电子表格对启炉生产原料存量以及电量消耗进行运算，此种方法受数据来源的时效性和计算方式的影响，计算结果只能作为参考。因还原炉运行特性，在其运行的前一个小时原料消耗量、功率、用电量波动较大，故对实时存量和消耗量的数据时效性要求较高，人工抄表、统计数据滞后，可能造成计算结果不符合实际，尤其在还原炉台数较多时，此种方法已经不适用，对实际生产已经不具备指导意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有中无法精准计算待启炉还原炉启炉条件的问题，提供了一种多晶硅还原炉的启炉预测方法、系统、存储介质及终端。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：多晶硅还原炉的启炉预测方法，所述方法包括：

数据采集步骤：获取每个还原炉的单位时间内的耗料量信息以及电量消耗信息，并实时采集所有料罐的存量信息以及运行中还原炉的产量信息，同时获取待启炉还原炉的启炉时间信息、时序耗料表信息以及运行周期信息，所述待启炉还原炉的启炉时间信息、以及运行周期信息根据实际生产需求结合峰谷平电价表进行选择设置；

判断步骤：根据待启炉还原炉的启炉时间信息以及运行周期信息进行待启炉还原炉的运行周期内的耗料平衡以及电量平衡计算，根据耗料平衡以及电量平衡计算结果确定待启炉还原炉是否满足启炉条件。

作为一选项，所述方法还包括执行步骤：若待启炉还原炉满足启炉条件，根据启炉时间信息控制待启炉还原炉开始工作。

作为一选项，所述耗料量信息包括三氯氢硅消耗信息、氢气消耗信息。

作为一选项，所述产量信息包括三氯氢硅的产量信息和/或氢气的产量信息。

作为一选项，所述耗料平衡计算具体为：判断当前所有料罐的存量与运行中还原炉的产量之和减去各时间段对应的耗料量的差值，若耗料量的差值大于零，则待启炉还原炉满足生产原料启炉条件，反之，不满足生产原料启炉条件；

作为一选项，所述电量平衡计算具体为：统计待启炉还原炉运行周期内各单位时间段内的电量消耗信息；比较各单位时间段内的变压器负荷量与对应单位时间内的电量消耗量的差值，若电量消耗量的差值大于零，则待启炉还原炉满足电量启炉条件，反之，不满足电量启炉条件。

需要进一步说明的是，上述方法各选项对应的技术特征可以相互组合或替换构成新的技术方案。

本发明还包括一种多晶硅还原炉的启炉预测系统，所述系统包括数据采集单元和主控单元，数据采集单元输出端与主控单元连接；所述数据采集单元用于获取每个还原炉的单位时间内的耗料量信息以及电量消耗信息，并实时采集所有料罐的存量信息以及运行中还原炉的产量信息，同时获取待启炉还原炉的启炉时间信息、时序耗料表信息以及运行周期信息；所述主控单元用于根据待启炉还原炉的启炉时间信息以及运行周期信息进行待启炉还原炉的运行周期内的耗料平衡以及电量平衡计算，根据耗料平衡以及电量平衡计算结果确定待启炉还原炉是否满足启炉条件。

作为一选项，所述系统还包括执行单元，所述主控单元输出端与执行单元连接；所述执行单元用于根据主控单元的控制指令开始工作，以使待启炉还原炉开始工作。

需要进一步说明的是，上述系统各选项对应的技术特征可以相互组合或替换构成新的技术方案。

本发明还包括一种存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行如上所述的多晶硅还原炉的启炉预测方法的步骤。

本发明还包括一种终端，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行如上所述的多晶硅还原炉的启炉预测方法的步骤。

与现有技术相比，本发明有益效果是：

本发明通过获取每个还原炉的单位时间内的耗料量信息以及电量消耗信息，并实时采集所有料罐的存量信息以及运行中还原炉的产量信息，以及待启炉还原炉的启炉时间信息、时序耗料表信息以及运行周期信息，能够准确获知正在运行的还原炉的实时物料消耗量，剩余生长周期内所需物料等，可以根据实际需求供应满足需求的物料和储备；进一步地，在根据上述信息进行耗料平衡以及电量平衡计算，实现了待启炉还原炉启炉条件的精准计算，能够在生产原料满足启炉条件下大大降低电力成本，对整个多晶硅还原炉的实际生产具有指导意义。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明实施例1的方法流程图；

图2为本发明实施例1的方法流程图；

图3为本发明实施例2的系统框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1-图2所示，在实施例1中，多晶硅还原炉的启炉预测方法，具体包括以下步骤：

S01：数据采集步骤：获取每个还原炉的单位时间内的耗料量信息以及电量消耗信息，并实时采集所有料罐的存量信息以及运行中还原炉的产量信息，同时获取待启炉还原炉的启炉时间信息、时序耗料表信息以及运行周期信息，待启炉还原炉的启炉时间信息、以及运行周期信息根据实际生产需求结合峰谷平电价表进行选择设置；其中，耗料量信息包括三氯氢硅消耗信息、氢气消耗信息；产量信息包括三氯氢硅的产量信息和/或氢气的产量信息，其他生产系统(用于制备三氯氢硅和/或用于生产氢气的生产系统)制备的三氯氢硅和/或氢气经预处理后输入至还原炉作为原始物料。

S02：判断步骤：根据待启炉还原炉的启炉时间信息以及运行周期信息进行待启炉还原炉的运行周期内的耗料平衡以及电量平衡计算，根据耗料平衡以及电量平衡计算结果确定待启炉还原炉是否满足启炉条件。

具体地，在步骤S01中，单位时间可以为每小时或者每半小时或每分钟，本实施例中优选为1小时。每个还原炉的单位时间内的耗料量信息以及电量消耗信息可以根据每个还原炉的体积等参数数据进行理论计算获知，也可根据实际大数据进行统计获知，再将上述耗料量信息以及电量消耗信息预置至主控单元进行存储，如需启炉预测时，根据当前时间，主控单元自动统计出正在运行还原炉的已运行时间，根据已运行时长自动填充对应还原炉的后续运行时间点的时序耗料表，即各个还原炉运行各时间段的理论消耗三氯氢硅量、氢气量和电量。启炉还原炉的启炉时间信息、以及运行周期信息根据实际生产需求如生产截止时间结合峰谷平电价表进行选择设置，在满足生产需求的基础上，启炉时间以及运行周期优选波谷电价对应的时间段。

更为具体地，主控单元在进行判断之前，需根据输入的待启炉还原炉的启炉时间信息，将其对应时序耗料表，包括消耗电量填充进列表，从预测启炉时间点开始，填充一个运行周期。其中，时序耗料表包括运行过程中各阶段的耗料量以及电量消耗信息。所有料罐的存量信息可通过在料罐内部或者料罐进出口设置对应的传感器进行采集，如在三氯氢硅罐中设置液位计，在氢气罐进出口设置气体流量计实现数据的采集。同理，各还原炉的产量信息也可通过在对应出料口或者产物存储装置中设置对应的传感器进行实时的数据采集。

本发明通过获取每个还原炉的单位时间内的耗料量信息以及电量消耗信息，并实时采集所有料罐的存量信息以及运行中还原炉的产量信息，以及待启炉还原炉的启炉时间信息、时序耗料表信息以及运行周期信息，能够准确获知正在运行的还原炉的实时物料消耗量，剩余生长周期内所需物料等，可以根据实际需求供应满足需求的物料和储备；进一步地，在根据上述信息进行耗料平衡以及电量平衡计算，实现了待启炉还原炉启炉条件的精准计算，能够在生产原料满足启炉条件下大大降低电力成本，对整个多晶硅还原炉的实际生产具有指导意义。

进一步地，方法还包括执行步骤：

S03：若待启炉还原炉满足启炉条件，根据启炉时间信息控制待启炉还原炉开始工作。其中，控制待启炉还原炉开始工作包括手动控制还原炉开始工作或自动控制还原炉开始工作或者两者结合(半自动)。具体地，自动控制还原炉开始工作时，通过主控单元在对应时间内开启对应待启炉还原炉的三氯氢硅的进料阀以及氢气的进料阀，同时控制该还原炉电源电路上的接触器或者继电器闭合，使还原炉系统上电。更为具体地，还原炉启炉的半自动控制包括主控单元向当前还原炉对应的DCS子系统发送待启炉信息，包括当前还原炉的炉号、启炉时间、运行周期信息等，以此指导现场操作人员进行排产。

进一步地，步骤S02中耗料平衡计算具体为：

S021：判断当前所有料罐的存量与运行中还原炉的产量之和减去各时间段对应的耗料量的差值，若耗料量的差值大于零，则待启炉还原炉满足生产原料启炉条件，反之，不满足生产原料启炉条件；

进一步地，步骤S02中电量平衡计算具体为：

S022：统计待启炉还原炉运行周期内各单位时间段内的电量消耗信息；

S023：比较各单位时间段内的变压器负荷量与对应单位时间内的电量消耗量差值，若电量消耗量的差值大于零，则待启炉还原炉满足电量启炉条件，反之，不满足电量启炉条件。具体地，若电量消耗量的差值大于零，表示在预置运行周期内，变压器能够满足当前正在运行中的还原炉以及待启炉还原炉的电量负荷。

实施例2

本实施例与实施例1具有相同的发明构思，在实施例1的基础上提供了一种多晶硅还原炉的启炉预测系统，系统具体包括数据采集单元和主控单元，数据采集单元输出端与主控单元连接。具体地，数据采集单元用于获取每个还原炉的单位时间内的耗料量信息以及电量消耗信息，并实时采集所有料罐的存量信息以及运行中还原炉的产量信息，同时获取待启炉还原炉的启炉时间信息、时序耗料表信息以及运行周期信息；主控单元用于根据待启炉还原炉的启炉时间信息以及运行周期信息进行待启炉还原炉的运行周期内的耗料平衡以及电量平衡计算，根据耗料平衡以及电量平衡计算结果确定待启炉还原炉是否满足启炉条件。

作为一实施例，数据采集单元包括设于三氯氢硅罐中的液位计以及设于氢气罐出口端的气体流量计，以采集三氯氢硅罐以及氢气罐中的存量信息。数据采集单元还包括设于三氯氢硅存储罐中的液位计以及氢气存储罐进口端的气体流量计，以采集三氯氢硅以及氢气的产量信息。更进一步地，数据采集单元还包括电量数据采集器，可以为微型摄像头，以采集电量上显示的电量信息并传输至主控单元，进而实现电量消耗信息的采集。作为一优选项，主控单元连接有通信单元，该通信单元与电表系统和/或三方平台无线通信连接，以通过电表系统或者三方平台获取实时电量消耗信息。

本发明通过数据采集单元获取每个还原炉的单位时间内的耗料量信息以及电量消耗信息，并实时采集所有料罐的存量信息以及运行中还原炉的产量信息，以及待启炉还原炉的启炉时间信息、时序耗料表信息以及运行周期信息，能够准确获知正在运行的还原炉的实时物料消耗量，剩余生长周期内所需物料等，可以根据实际需求供应满足需求的物料和储备；进一步地，主控单元根据数据采集单元采集的信息进行耗料平衡以及电量平衡计算，实现了待启炉还原炉启炉条件的精准计算，能够在生产原料满足启炉条件下大大降低电力成本，对整个多晶硅还原炉的实际生产具有指导意义。

进一步地，系统还包括执行单元，主控单元输出端与执行单元连接；具体地，执行单元用于根据主控单元的控制指令开始工作，以使待启炉还原炉开始工作。更为具体地，执行单元包括待启炉还原炉的三氯氢硅的进料阀以及氢气的进料阀，以及待启炉还原炉电源电路上的接触器或者继电器。

更进一步地，系统还包括人机交互单元，用于输入待启炉还原的启炉时间信息以及运行周期信息，并显示各还原炉的运行状态等，优选为HMI。

更进一步地，系统还包括DCS子系统，主控单元与DCS子系统通信双向连接，用于将主控单元发出的待启炉信息传输至DCS子系统，以此指导现场操作人员进行排产。其中，待启炉信息包括当前还原炉的炉号、启炉时间、运行周期信息等。

实施例3

本实施例提供了一种存储介质，与实施例1具有相同的发明构思，其上存储有计算机指令，计算机指令运行时执行实施例1中的多晶硅还原炉的启炉预测方法的步骤。

基于这样的理解，本实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

实施例4

本实施例还提供一种终端，与实施例1具有相同的发明构思，包括存储器和处理器，存储器上存储有可在处理器上运行的计算机指令，处理器运行计算机指令时执行实施例1中的多晶硅还原炉的启炉预测方法的步骤。处理器可以是单核或者多核中央处理单元或者特定的集成电路，或者配置成实施本发明的一个或者多个集成电路。

在本发明提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

以上具体实施方式是对本发明的详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替代，都应当视为属于本发明的保护范围。