UPS在轉(zhuǎn)爐氧槍系統(tǒng)中的應(yīng)用

張丹丹

南京鋼鐵聯(lián)合有限公司，江蘇 南京 210035

目前轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)已跨入全自動(dòng)化時(shí)代，PLC連鎖系統(tǒng)和自動(dòng)吹煉系統(tǒng)等新技術(shù)的應(yīng)用水平不斷提高，這些新技術(shù)系統(tǒng)對(duì)供電質(zhì)量的要求較之傳統(tǒng)的技術(shù)系統(tǒng)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(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼的安全產(chǎn)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(zhuǎn)爐氧槍系統(tǒng)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(xù)、穩(wěn)定、不間斷的電源供應(yīng)。當(dāng)外部電源正常時(shí)，UPS將外部電源通過內(nèi)部電子旁路直接輸出供電，同時(shí)向機(jī)內(nèi)電池充電；當(dāng)外部電源發(fā)生失壓或中斷時(shí)，UPS立即在4ms～10ms內(nèi)或“零”中斷時(shí)間內(nèi)將蓄電池的電能通過內(nèi)部的逆變器轉(zhuǎn)換后向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)電力，使負(fù)載維持正常的工作。

2 氧槍系統(tǒng)應(yīng)用UPS的必要性

氧槍系統(tǒng)是轉(zhuǎn)爐吹煉最重要的系統(tǒng)之一。當(dāng)鐵水、廢鋼等原料放在轉(zhuǎn)爐里準(zhǔn)備好之后，使氧槍下降到爐內(nèi)的一定位置，開啟氧氣閥門，輸入氧氣進(jìn)行吹煉，吹煉結(jié)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(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。當(dāng)氧槍下降到爐內(nèi)的一定位置，開始吹煉，而此時(shí)如果發(fā)生停電，氧槍失電，致使氧槍長時(shí)間停留在爐內(nèi)，會(huì)造成槍頭及氧管熔化，水進(jìn)入鋼水內(nèi)，發(fā)生爆炸，甚至還會(huì)致使氧管回火，對(duì)設(shè)備以及人員安全產(chǎn)生幾大威脅。因此，應(yīng)用UPS保證氧槍的供電，及時(shí)將氧槍從爐內(nèi)提起成為煉鋼安全上必不可少的保障。

3 UPS在氧槍系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)

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

圖1

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)利用施耐德公司APC UPS的特性（圖1），該UPS有一個(gè)內(nèi)部電子旁路，外部再加一個(gè)手動(dòng)旁路開關(guān)Q3BP。UPS在關(guān)機(jī)狀態(tài)下，電源是通過UPS內(nèi)部電子旁路直接輸出供電，外部旁路開關(guān)與內(nèi)部電子旁路形成并聯(lián)。UPS加入供電系統(tǒng)時(shí)，UPS必須在關(guān)機(jī)狀態(tài)下，接通UPS輸入開關(guān)Q1和輸出端開關(guān)Q5N，UPS與外部旁路開關(guān)Q3BP形成并聯(lián)接通，然后斷開外部旁路開關(guān)Q3BP，再將UPS開機(jī)。UPS退出供電系統(tǒng)時(shí)，必須先將UPS關(guān)機(jī)，接通外部旁路開關(guān)Q3BP（若UPS未在關(guān)機(jī)狀態(tài)下，相當(dāng)于UPS在開機(jī)時(shí)輸出端加入反向電壓，UPS可能燒毀），斷開UPS輸入端開關(guān)Q1和輸出端開關(guān)Q5N， UPS退出供電系統(tǒng)。這樣就很容易做到將UPS加入和退出供電系統(tǒng)中。功能上可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)外部電源正常時(shí)，通過UPS內(nèi)部電子旁路直接輸出供電并且向電池充電；當(dāng)外部電源中斷時(shí)，UPS在5毫秒內(nèi)啟動(dòng)，蓄電池輸出電能為氧槍系統(tǒng)緊急提升提供電源，此時(shí)操作人員可以使用緊急提升裝置通過事故提升電機(jī)將氧槍從爐內(nèi)提出，從而避免事故的發(fā)生。當(dāng)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(jī)將氧槍提至安全位置（等待位）。UPS還具有報(bào)警功能和過載保護(hù)功能，當(dāng)電池能量即將耗盡時(shí)，UPS發(fā)出聲光報(bào)警，并在電池放電下限點(diǎn)停止逆變器工作，長鳴報(bào)警。當(dāng)發(fā)生超載時(shí)，UPS將停機(jī)并報(bào)警，此時(shí)前面空氣開關(guān)也可能跳閘。消除故障后，只要合上開關(guān)，重新開機(jī)即開始恢復(fù)工作。

4 UPS的優(yōu)點(diǎn)在使用中得到如下體現(xiàn)

1）高可用性：UPS系統(tǒng)包括供電、配電等，作為一個(gè)整體具有故障容錯(cuò)的能力，采用冗余的配置，含有內(nèi)置的手動(dòng)維修旁路；

2）可管理性強(qiáng)：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(hù)、自動(dòng)放電檢測、實(shí)時(shí)后備時(shí)間顯示、溫度補(bǔ)償充電等等；

3）可維護(hù)性強(qiáng)：維修時(shí)通過手動(dòng)旁路開關(guān)切換，對(duì)負(fù)載的供電無任何影響，而且可以將檢修進(jìn)行在無電安全的狀態(tài)下。

5 結(jié)論

南鋼中厚板卷廠煉鋼轉(zhuǎn)爐氧槍系統(tǒng)自2004年投產(chǎn)以來一直使用UPS電路供電，從未發(fā)生過一起因電源中斷而產(chǎn)生的氧槍安全事故，UPS為氧槍系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化吹煉提供了可靠的安全保證。鑒于UPS這種優(yōu)點(diǎn)，除氧槍系統(tǒng)外，煉鋼設(shè)備還有副槍系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)、操作HMI都配備了UPS電路供電，為整套煉鋼系統(tǒng)提供方方面面的安全保障，也為煉鋼自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用提供條件。

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