一种清洗设备及臭氧浓度控制方法与流程

本发明涉及太阳能清洗设备和湿法处理设备技术领域，特别是涉及一种清洗设备及臭氧浓度控制方法。

背景技术：

随着光伏电池转化效率的逐步提高，对制程过程的洁净度要求也越来越高。目前在光伏湿法清洗中，一般采用hf+hcl或rca清洗来清洗金属杂质和对硅片脱水，但hf+hcl清洗不能很好地去除一些有机污染，rca清洗中双氧水不稳定性，很难达成量产的状态。因此利用臭氧可实时制备的便利性，用臭氧清洗工艺代替rca工艺，减少氨氮排放及双氧水的消耗量，直接增益环保以及降低成本。

臭氧清洗工艺的目的使用的臭氧药液混合制备装置是采用文丘里混合器混合循环系统，依靠文丘里混合器把臭氧发生器产生的臭氧混合气体强行充入循环搅拌的药液中，并在混合桶中混合，再进入清洗槽中。由于国际主流臭氧发生器能产生的臭氧最高气体浓度比为20-25%，未反应的氧气及微量氮气会随着臭氧一起被强行充入药液中，并以气泡的形式存在药液中，到达清洗槽后，压力降低，未反应的氧气、氮气会以气泡破裂的形式不断释放，在释放过程中，会降低臭氧分解的半衰期，加速药液内臭氧的分解，药液内臭氧浓度不足，因此清洗过程中只能通过延长清洗时间来达到清洗洁净的目的，影响了产能提升；并且在长时间积累下，在清洗槽上部会形成一个局部高浓度氧气层，对设备的安全性也会造成很大的影响。目前臭氧设备都是和主设备分开的，走的通讯协议读取写入参数，因此难免会出现通讯故障、参数丢失和报警信息不及时等问题。遇到问题主设备和臭氧设备需要分开查找问题，需要两方面的工程师一起来排查问题，这样就比较麻烦，可能会出现互相推诿的问题。

技术实现要素：

本发明为了解决上述现有技术中臭氧浓度不能控制的技术问题，提出一种清洗设备及臭氧浓度控制方法。

本发明采用的技术方案是：

本发明提出了一种清洗设备，该清洗设备具体可以为硅片清洗机，包括：至少一个反应槽、与反应槽通过循环管循环连通的混合桶，通过输气管连接混合桶的臭氧发生器，设置在输气管上的第一气液阀，检测反应槽臭氧浓度的臭氧浓度检测仪，通过控制第一气液阀的开关频率或调节臭氧发生器的功率控制臭氧浓度的控制器。

具体的，循环管包括连接在混合桶底部出液口与反应槽进液口的循环出液管，连接反应槽出液口与混合桶顶部进液口的循环进液管，所述臭氧浓度检测仪设置在所述循环进液管上。循环进液管上设有循环泵、手动球阀、流量计、单向阀和连接输气管的气液三通，所述气液三通位于在单向阀与混合桶顶部进液口之间。输气管的上设有第二单向阀，同时在输气管的输气端和第二单向阀65之间设有防液体回流装置、检测液体回流的液位传感器。

混合桶上还连接有液位集气管路，液位集气管路包括：设置在混合桶顶部向混合桶内延伸的集气管，连接混合桶顶部集气管的出口和混合桶底部的液位管，所述液位管上对应混合桶的不同高度分别设有液位传感器形成多个液位区间。

液位管上还连接有排气管，所述排气管的排气端分支连接强排管和反吹管，所述强排管上设有第二气液阀，所述反吹管上设有第三气体阀。

本发明还提出一种清洗设备的臭氧浓度控制方法，包括步骤，所述控制器通过控制第一气液阀的开关频率或调节臭氧发生器的功率控制臭氧浓度。

一实施例中，所述控制器通过调节臭氧发生器的功率控制臭氧浓度具体包括步骤：所述控制器获取反应槽的当前臭氧浓度，计算当前臭氧浓度与预设臭氧浓度的偏差值，并以偏差值按比例、积分和微分通过线性组合构成的控制量控制臭氧发生器的功率值。

另一实施例中，所述控制器通过控制第一气液阀的开关频率控制臭氧浓度具体包括步骤：所述控制器计算所述反应槽的当前臭氧浓度与预设臭氧浓度的偏差值，获取反应槽对应的偏差值按比例、积分和微分通过线性组合构成的控制量，根据每个反应槽对应的控制量控制反应槽的第一气液阀的开关频率。

本发明还包括步骤：当所述液位管上的液位在对应排气的液位区间时，所述控制器开启第二气液阀进行排气。

与现有技术比较，本发明采用pid控制臭氧发生器的功率或调节输气管的开关频率，从而能够根据反应槽内臭氧浓度的提升速度，对臭氧浓度进行精确控制，保证臭氧浓度稳定在预设值，使误差不超过1ppm。还通过主设备的控制器直接设置臭氧发生器的氧气、氮气以及混合压力等参数，直接控制臭氧发生器和湿模块部分，保证了控制的稳定性。使设备的一体化程度更高，遇到问题能够快速准确找到并解决问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中的结构示意图；

图2为本发明实施例中的控制模块图。

1反应槽，2混合桶，3臭氧浓度检测仪，41第一气液阀，42第二气液阀，43第三气体阀，51循环进液管，52循环出液管，53输气管，61循环泵，62流量计，63单向阀，64气液三通，65第二单向阀，71集气管，72液位管，73排气管，721横向管，722纵向管，731强排管，732反吹管。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。

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，术语“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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图以及实施例对本发明的原理及结构进行详细说明。

如图1所示，本发明提出了一种清洗设备，包括：反应槽1、混合桶2、臭氧发生器、第一气液阀41、臭氧浓度检测仪3和控制器，反应槽1为工艺反应槽，反应槽1与混合桶2之间通过循环管循环连通，每个反应槽1对应一个混合桶2，使反应槽1在运行时其内的反应液的能够不断的与混合桶内的反应液进行交换。臭氧发生器通过输气管53连通混合桶2，且每根输气管53对应一个混合桶2。臭氧浓度检测仪3设置在循环管上，可检测反应槽1的臭氧浓度。控制器为清洗设备的主控制器，可控制臭氧发生器的功率和清洗设备上的第一气液阀以及其他控制阀。当只运行一个反应槽时，控制器通过调节臭氧发生器的功率控制反应槽的臭氧浓度，当运行多个反应槽时，控制器通过控制反应槽对应的第一气液阀的开关频率来控制反应槽的臭氧浓度。从而在药液内臭氧浓度不足时增加臭氧浓度，提升产能。

如图2所示，在具体的实施例中，本发明中共划分三个模块，一个为plc系统，臭氧发生器和湿模块，plc系统即为控制器，湿模块具体包括混合桶、排气液位管和各个控制阀。可通过主设备的控制器直接设置臭氧发生器的氧气、氮气以及混合压力等参数，直接控制臭氧发生器和湿模块部分，保证了控制的稳定性。设备的一体化程度更高，遇到问题能够快速准确找到并解决问题。

循环管包括：循环出液管52和循环进液管51，即为相对于混合桶2的循环出液管52和循环进液管51。循环进液管循环出液管52的一端连接在混合桶2底部的出液口，另一端连接反应槽1的进液口。循环进液管51的一端连接反应槽1的出液口，另一端连接混合桶2顶部的进液口，臭氧浓度检测仪3设置在循环进液管51上。循环进液管上从反应槽1至混合桶2设有循环泵61、手动球阀、流量计62、单向阀63和气液三通64，气液三通64具体可以为异径气液三通。其中气液三通64位于单向阀63与混合桶2之间，用于连接输气管53，使臭氧发生器与混合桶连通。流量计用于调节溶液的进液流量。

输气管53上设有第二单向阀65防止液体回流，同时在输气管的输气端和第二单向阀65之间设有防液体回流装置、检测液体回流的液位传感器，在具体的实施例中，防液体回流装置可以为u形管，u形管的开口向上或向下，且u形管的预设高度上设有检测液体回流的液位传感器，当u形管出的液位到达回流液位传感器时，液位传感器发出液位回流信号给控制器，通过控制器进行报警提醒。防液体回流装置不仅可以是u形管，还可以是o型管。

混合桶2上还连接有液位集气管路，液位集气管路包括：液位管72和集气管71，集气管71安装在混合桶的顶部向混合桶的底部延伸，液位管72包括横向管721和纵向管722，液位管72的横向管721连接混合桶的底部和顶部集气管71的出口，纵向管722与混合桶平行设置。液位管72上对应混合桶的不同高度分别设有液位传感器，液位传感器之间形成多个液位区间。在具体的实施例中，液位传感器从下至上依次包括：lal液位传感器、low液位传感器、l1.1液位传感器、l1.2液位传感器、high液位传感器、lah液位传感器。lal液位传感器用于超低液位液体检测，lal液位传感器以下为超低液位区间。low液位传感器用于低液位液体检测。l1.1液位传感器与l1.2液位传感器之间的液位区间为正常工作液位范围，该区间可进行排气降低气压。high液位传感器用于高液位液体检测。lal液位传感器用于超高液位液体检测。

液位管72上还连接一根排气管73，排气管73的排气端连接强排管731和反吹管732。强排管731上设有通过控制器控制的第二气液阀42。反吹管732上设有第三气体阀43。当设备异常或需要维护时，控制器控制第三气体阀43开启，在管路内通入空气，实现异常处理或设备维护，当设备在正常运行时，控制器控制第三气体阀43关闭。

本发明还提出一种用于上述清洗设备的臭氧浓度控制方法，包括步骤：控制器通过控制第一气液阀的开关频率或调节臭氧发生器的功率控制臭氧浓度。当液位管上的液位在对应排气的液位区间时，控制器开启第二气液阀进行排气。

控制器通过调节臭氧发生器的功率控制臭氧浓度具体包括步骤：当只运行一个反应槽时，控制器通过臭氧浓度检测仪获取反应槽的当前臭氧浓度，计算当前臭氧浓度与预设臭氧浓度的偏差值，并以偏差值按比例、积分和微分通过线性组合构成的控制量控制臭氧发生器的功率值，即通过pid控制，功率值的具体控制区间为0-90%。当偏差值为0时，即当前臭氧浓度与预设臭氧浓度相等，控制器关闭臭氧发生器使其功率值为0。从而当反应槽内臭氧浓度的实际值小于反应槽的预设臭氧浓度时，能够通过pid控制能够对臭氧浓度进行精确控制，能够保证臭氧水浓度稳定在设定值，误差不超过1ppm。pid是控制方法可以用plc实现，也可以用其他方式实现。

控制器通过控制第一气液阀的开关频率控制臭氧浓度具体包括步骤：当对应多个反应槽时，即运行多个反应槽，控制器通过臭氧浓度检测仪获取多个反应槽的当前臭氧浓度，计算当前臭氧浓度与预设臭氧浓度的偏差值，获取反应槽对应的偏差值按比例、积分和微分通过线性组合构成的控制量，即通过pid控制，从而可根据每个反应槽对应的控制量控制反应槽对应的第一气液阀的开关频率，当偏差值为0时，即当前臭氧浓度与预设臭氧浓度相等，关闭该反应槽对应的第一气液阀。这种方法是通过pid控制各个反应槽的第一气液阀的开关频率，实现对混合桶内臭氧水的控制，进而控制工艺反应槽内臭氧浓度。

本发明还包括步骤：当液位管上的液位在对应排气的液位区间时，控制器开启第二气液阀进行排气。当检测到液位管的液位达到l1.2液位时，控制器打开第二气液阀排气，排走多余混合气体，降低混合桶的内部压力；当检测到液位管的液位到l1.1所示液位时，关闭排气阀门，排气结束。这样始终保证混合桶的内部压力稳定在一个范围，使臭氧与溶液混合效果更好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。