UPS在轉爐氧槍系統中的應用

張丹丹

南京鋼鐵聯合有限公司，江蘇 南京 210035

目前轉爐煉鋼技術已跨入全自動化時代，PLC連鎖系統和自動吹煉系統等新技術的應用水平不斷提高，這些新技術系統對供電質量的要求較之傳統的技術系統大大提高,任何偶然、短暫的供電中斷都可能造成難以估量的損失,甚至對轉爐煉鋼的安全產生極大威脅。因此,采用UPS作為其電源保障也隨之日益普遍。本文主要以南鋼中厚板卷廠轉爐氧槍系統為例，介紹UPS的安全可靠性能。

1 UPS介紹

UPS是不間斷電源（Uninterruptib1e Power Supp1y）的英文縮寫，其作用是提供持續、穩定、不間斷的電源供應。當外部電源正常時，UPS將外部電源通過內部電子旁路直接輸出供電，同時向機內電池充電；當外部電源發生失壓或中斷時，UPS立即在4ms～10ms內或“零”中斷時間內將蓄電池的電能通過內部的逆變器轉換后向負載繼續供應電力，使負載維持正常的工作。

2 氧槍系統應用UPS的必要性

氧槍系統是轉爐吹煉最重要的系統之一。當鐵水、廢鋼等原料放在轉爐里準備好之后，使氧槍下降到爐內的一定位置，開啟氧氣閥門，輸入氧氣進行吹煉，吹煉結束后提起氧槍，這是煉鋼工藝流程中最主要的步驟之一，此下槍吹煉步驟目前已經實現自動控制。當氧槍下降到爐內的一定位置，開始吹煉，而此時如果發生停電，氧槍失電，致使氧槍長時間停留在爐內，會造成槍頭及氧管熔化，水進入鋼水內，發生爆炸，甚至還會致使氧管回火，對設備以及人員安全產生幾大威脅。因此，應用UPS保證氧槍的供電，及時將氧槍從爐內提起成為煉鋼安全上必不可少的保障。

3 UPS在氧槍系統中的應用實現

氧槍系統主要由氧槍提升電機、緊急提升電機、氧槍抱閘、氧槍本體、氧槍小車及其控制系統組成，其中緊急提升電機、氧槍抱閘以及控制系統作為應急保護裝置其電源必須使用UPS。UPS電路如圖所示：

圖1

本系統設計利用施耐德公司APC UPS的特性（圖1），該UPS有一個內部電子旁路，外部再加一個手動旁路開關Q3BP。UPS在關機狀態下，電源是通過UPS內部電子旁路直接輸出供電，外部旁路開關與內部電子旁路形成并聯。UPS加入供電系統時，UPS必須在關機狀態下，接通UPS輸入開關Q1和輸出端開關Q5N，UPS與外部旁路開關Q3BP形成并聯接通，然后斷開外部旁路開關Q3BP，再將UPS開機。UPS退出供電系統時，必須先將UPS關機，接通外部旁路開關Q3BP（若UPS未在關機狀態下，相當于UPS在開機時輸出端加入反向電壓，UPS可能燒毀），斷開UPS輸入端開關Q1和輸出端開關Q5N， UPS退出供電系統。這樣就很容易做到將UPS加入和退出供電系統中。功能上可以實現當外部電源正常時，通過UPS內部電子旁路直接輸出供電并且向電池充電；當外部電源中斷時，UPS在5毫秒內啟動，蓄電池輸出電能為氧槍系統緊急提升提供電源，此時操作人員可以使用緊急提升裝置通過事故提升電機將氧槍從爐內提出，從而避免事故的發生。當然，我們選擇的UPS裝置電池組為120KVA，足以支持氧槍事故提升電機將氧槍提至安全位置（等待位）。UPS還具有報警功能和過載保護功能，當電池能量即將耗盡時，UPS發出聲光報警，并在電池放電下限點停止逆變器工作，長鳴報警。當發生超載時，UPS將停機并報警，此時前面空氣開關也可能跳閘。消除故障后，只要合上開關，重新開機即開始恢復工作。

4 UPS的優點在使用中得到如下體現

1）高可用性：UPS系統包括供電、配電等，作為一個整體具有故障容錯的能力，采用冗余的配置，含有內置的手動維修旁路；

2）可管理性強：UPS用戶的操作界面具有模擬圖、中文顯示、直觀的功能鍵，易于理解和掌握，還具有深度充放電保護、自動放電檢測、實時后備時間顯示、溫度補償充電等等；

3）可維護性強：維修時通過手動旁路開關切換，對負載的供電無任何影響，而且可以將檢修進行在無電安全的狀態下。

5 結論

南鋼中厚板卷廠煉鋼轉爐氧槍系統自2004年投產以來一直使用UPS電路供電，從未發生過一起因電源中斷而產生的氧槍安全事故，UPS為氧槍系統進行自動化吹煉提供了可靠的安全保證。鑒于UPS這種優點，除氧槍系統外，煉鋼設備還有副槍系統、PLC系統、操作HMI都配備了UPS電路供電，為整套煉鋼系統提供方方面面的安全保障，也為煉鋼自動化技術應用提供條件。

[1]134001813EN_G5000_UPS安裝和使用手冊_AE_HDEF.施耐德公司.