UPS在转炉氧枪系统中的应用

张丹丹

南京钢铁联合有限公司，江苏 南京 210035

目前转炉炼钢技术已跨入全自动化时代，PLC连锁系统和自动吹炼系统等新技术的应用水平不断提高，这些新技术系统对供电质量的要求较之传统的技术系统大大提高,任何偶然、短暂的供电中断都可能造成难以估量的损失,甚至对转炉炼钢的安全产生极大威胁。因此,采用UPS作为其电源保障也随之日益普遍。本文主要以南钢中厚板卷厂转炉氧枪系统为例，介绍UPS的安全可靠性能。

1 UPS介绍

UPS是不间断电源（Uninterruptib1e Power Supp1y）的英文缩写，其作用是提供持续、稳定、不间断的电源供应。当外部电源正常时，UPS将外部电源通过内部电子旁路直接输出供电，同时向机内电池充电；当外部电源发生失压或中断时，UPS立即在4ms～10ms内或“零”中断时间内将蓄电池的电能通过内部的逆变器转换后向负载继续供应电力，使负载维持正常的工作。

2 氧枪系统应用UPS的必要性

氧枪系统是转炉吹炼最重要的系统之一。当铁水、废钢等原料放在转炉里准备好之后，使氧枪下降到炉内的一定位置，开启氧气阀门，输入氧气进行吹炼，吹炼结束后提起氧枪，这是炼钢工艺流程中最主要的步骤之一，此下枪吹炼步骤目前已经实现自动控制。当氧枪下降到炉内的一定位置，开始吹炼，而此时如果发生停电，氧枪失电，致使氧枪长时间停留在炉内，会造成枪头及氧管熔化，水进入钢水内，发生爆炸，甚至还会致使氧管回火，对设备以及人员安全产生几大威胁。因此，应用UPS保证氧枪的供电，及时将氧枪从炉内提起成为炼钢安全上必不可少的保障。

3 UPS在氧枪系统中的应用实现

氧枪系统主要由氧枪提升电机、紧急提升电机、氧枪抱闸、氧枪本体、氧枪小车及其控制系统组成，其中紧急提升电机、氧枪抱闸以及控制系统作为应急保护装置其电源必须使用UPS。UPS电路如图所示：

图1

本系统设计利用施耐德公司APC UPS的特性（图1），该UPS有一个内部电子旁路，外部再加一个手动旁路开关Q3BP。UPS在关机状态下，电源是通过UPS内部电子旁路直接输出供电，外部旁路开关与内部电子旁路形成并联。UPS加入供电系统时，UPS必须在关机状态下，接通UPS输入开关Q1和输出端开关Q5N，UPS与外部旁路开关Q3BP形成并联接通，然后断开外部旁路开关Q3BP，再将UPS开机。UPS退出供电系统时，必须先将UPS关机，接通外部旁路开关Q3BP（若UPS未在关机状态下，相当于UPS在开机时输出端加入反向电压，UPS可能烧毁），断开UPS输入端开关Q1和输出端开关Q5N， UPS退出供电系统。这样就很容易做到将UPS加入和退出供电系统中。功能上可以实现当外部电源正常时，通过UPS内部电子旁路直接输出供电并且向电池充电；当外部电源中断时，UPS在5毫秒内启动，蓄电池输出电能为氧枪系统紧急提升提供电源，此时操作人员可以使用紧急提升装置通过事故提升电机将氧枪从炉内提出，从而避免事故的发生。当然，我们选择的UPS装置电池组为120KVA，足以支持氧枪事故提升电机将氧枪提至安全位置（等待位）。UPS还具有报警功能和过载保护功能，当电池能量即将耗尽时，UPS发出声光报警，并在电池放电下限点停止逆变器工作，长鸣报警。当发生超载时，UPS将停机并报警，此时前面空气开关也可能跳闸。消除故障后，只要合上开关，重新开机即开始恢复工作。

4 UPS的优点在使用中得到如下体现

1）高可用性：UPS系统包括供电、配电等，作为一个整体具有故障容错的能力，采用冗余的配置，含有内置的手动维修旁路；

2）可管理性强：UPS用户的操作界面具有模拟图、中文显示、直观的功能键，易于理解和掌握，还具有深度充放电保护、自动放电检测、实时后备时间显示、温度补偿充电等等；

3）可维护性强：维修时通过手动旁路开关切换，对负载的供电无任何影响，而且可以将检修进行在无电安全的状态下。

5 结论

南钢中厚板卷厂炼钢转炉氧枪系统自2004年投产以来一直使用UPS电路供电，从未发生过一起因电源中断而产生的氧枪安全事故，UPS为氧枪系统进行自动化吹炼提供了可靠的安全保证。鉴于UPS这种优点，除氧枪系统外，炼钢设备还有副枪系统、PLC系统、操作HMI都配备了UPS电路供电，为整套炼钢系统提供方方面面的安全保障，也为炼钢自动化技术应用提供条件。

[1]134001813EN_G5000_UPS安装和使用手册_AE_HDEF.施耐德公司.