一体化逆变电源在炼铁生产中的应用

陈龙飞

（山东省莱芜钢铁股份有限公司炼铁厂，山东 莱芜 271104）

前言

现代炼铁行业，随着生产节奏的加快和冶炼强度的提高，对生产设备运行的可靠性提出了更高的要求。其中，核心设备为高炉，高炉的稳定顺行与否，直接影响到生铁的质量与产量。但是，炉内是高压、高温的环境，在经过长时间的冶炼生产后，炉壁、冷却壁、隔热层会出现不同程度的损伤，如果操作失误或是非正常停电等情况，长时间后，炉内的压力、温度会继续升高，高炉炉体将承受严重的负载，当没有适当的途径释放炉内压，炉体将会发生变形，甚至导致炉体破裂，使高炉煤气大量泄露，不仅损毁高炉设备，进而会危及生产人员的生命、安全。这就要求在危急情况下，通过相关电气设备的辅助，保证高炉及人身的安全。

1 电源选用

为了稳定高炉设备，保证其可靠性，应对调整压力、温度的设备以及释放炉内压的设备增加备用电源，且该电源应与常用电源取自不同的系统，独立互不影响，如果在正常生产时，原有电源非正常停电，可以自动、快速地切换到备用系统，启用备用电源，在短暂的时间内将某些设备关闭，另外一些设备开启，使高炉紧急休风，对高炉炉体起到保护作用，大大增强了高炉的稳定性。寻找解决方案，应从压力、温度的来源以及释放途径着手。高炉内的高压、高温环境有两部分组成：一是通过燃烧高炉煤气提供，由热电厂供给，经调压阀组送给炼铁高炉使用，二是冷风在燃烧后的热风炉内经过热交换，形成高温供给高炉使用，冷风管道上由调节其风流量的冷风放风阀；在高炉的最顶端有两套放散设备，它们与炉内空间相通，其中一套由位于炉前位置的卷扬机经钢丝绳，与放散设备的密封盖相连，可操作卷扬机控制密封盖的开、合，当开启时，炉内与大气环境连接。

以上设备的电源均来自低配室内，为了缩短常、备用电源系统间的连接、有利维护，故将备用电源也放在该低配室中，又考虑到低配室这样狭小的空间，因此选用一体化逆变电源系统。一体化逆变电源的整个系统大致可以分为三个部分，直流电源部分，单相逆变部分，三相逆变部分。三个部分交流电源可以分别引入，互不干扰。直流电源统一由直流电源部分提供。

2 一体化逆变电源原理

该系统的设计原理：正常情况下，常用电源系统投入使用，备用逆变电源处于热备状态，其中直流电源部分储存直流电能；当发生非正常停电时，通过自动切换开关，将设备的电源转到逆变系统，经直交逆变器将直流电能逆变为交流电能，供给设备设备使用，开合某些设备，使高炉紧急休风（附电气原理简图）。

该逆变系统有两面电池屏（1、2）、直流电源屏（电源屏1）、逆变电源屏（电源屏2）组成，其中：

2.1 电池屏：电池屏中放置了四十块直流蓄电池，平均整齐地排列在这两面柜子中，编号是1到40，用于储蓄直流电能；

2.2 直流电源屏：该屏与电池屏相连接，主要功能是，向蓄电池充电，对40块电池、直流电源及输出交流进行监控，并设置整个系统的参数，以适应生产中的某些需要；

2.3 逆变电源屏：主要的设备是直交逆变器、ATS转换开关，其中，逆变器可将电池屏中的直流电能转变、并输出交流电能；ATS转化开关能够准确、快速地在常、备用电源系统间切换，并可设置两路电源的优先级。该屏的作用为：将逆变的交流电能，经过ATS开关的选择输送给所需设备。

3 设备调试

设备上电之前，务必检查所有的接线连接妥当，无接错线，短路，断路等情况存在。尤其是交流回路和直流回路之间无串接，电源极性正确，装置及变压器上没有杂物。装置之间的并机线，通讯线，背板端子等连接完全。

3.1 先调试直流电源部分。合上进线开关、模块开关、避雷器开关，测量电压等。几秒钟模块正常运行后设置监控器参数。主要内容包括（1）交流设置；（2）直流设置；（3）模块设置；（4）电池管理：（5）电池巡检。设置完毕后，模块电压应达到270V。然后检查各状态量、信号量等，监控与电池巡检模块、信号采集模块能够正常报警。即可进行下一部分。

3.2 单相逆变部分调试。具体调试步骤：（1）测量交流电压，直流电压。（2）先合交流输出开关，再合直流和交流输入开关。（3）逆变启动完成后，设定在旁路优先的运行状态。无问题后，检验指示灯，输出开关的对应性。调试过程中，可能出现其他指示灯微亮或者微闪的状况，这是干扰造成的，只要接线无误，不会影响正常的使用。

3.3 调试三相逆变部分。三相逆变是作为ATS开关的备用电源使用的，因此需先调试ATS开关，再调试三相逆变电源。同时，直流电源部分，单相逆变部分必须都处在工作状态。

全部检测无误后，就可以进行外回路的接线，调整相序等工作。注意需要使ATS两侧电源的相序保持一致，即交流输入与三相逆变输出相序一致，电机不至于出现反转现象。单相逆变旁路进线须由同一路交流提供。三相逆变交流进线可采用三路不同交流电源。接下来可以根据现场实际需要进行带负载的测试。

结语

本文主要论述了一体化逆变电源的选用原则和系统原理。研究了一体化逆变电源的调试重点。该系统在炼铁实施完毕后，试车非常成功，生产中应用稳定，保证了生产设备和人身的安全。效果显著。

[1]潘建.新型软开关逆变电源设计[J].仪表技术，2011(12):12-14.

[2]李锐；基于LM3S615的逆变电源系统设计[J].电气开关,2011(3):24-26.