科华电源产品在钢铁行业解决方案

1．系统设备的需求分析
　　钢铁企业根据工作的特点，可将其使用的负载设备分成通讯控制设备和动力设备。
1.1 通讯控制设备
　　通讯控制设备应于在企业中的各个自动化生产环节，包括过程控制与监控、自动化设备、测量仪器仪表、各种传感器、执行元件和机构、以及其它计算机辅助系统设备等，比较典型的有PLC（可编程控制器）、DCS（分散控制系统）和工业控制计算机等装置。通讯控制设备的特点体现为数量多、分布广、应用环境复杂多样，它们能否工作正常，有赖于电源供给的质量，自动化程度越高的应用场合，对电源质量的依赖越明显。
　　例如PLC等装置，通常要求供电电源为50Hz、220V±10%，可以承受的中断时间小于10ms，由于设置的数据需要初始化，一旦运行则不能停止工作。实际应用中，PLC却很容易受到电源质量的影响，象电磁干扰、零地电压高、电压过高或过低、电源中断等问题，都会造成PLC工作不正常，并最终导致PLC所控制的设备出错，影响生产进程。而在工业应用环境，电源质量问题是频繁发生的，因此，生产自动化的通讯控制设备应采用具有稳频稳压功能的在线式UPS提供电源保护，对UPS供电可靠性需特别关注。
　　对于机房里使用的计算机、服务器及网络设备，同样面临着各类电源质量问题，并可能发生数据丢失、误码、硬件损坏等情况，同样要求采用在线式UPS提供可靠电源保护。
1.2 动力设备
　　钢铁生产流程的动力设备以电机负载为主，从功能上大体可以分成两类：
　　A、 生产机械的动力驱动，例如轧钢机传动，恒转矩负载，工艺要求调速传动的，大多数采用直流传动或交流调速传动。采用直流传动的，需要配置直流驱动器；采用交流调速传动的，则需配置变频器。不管是采用直流或者交流传动，这些设备都会面临电源故障的问题（断电、电压波动），并由此发生产品缺陷、生产设备受损甚至是生产事故，因此需要配置UPS电源保护。
　　B、 钢铁生产流程中大量采用的供/排水泵、鼓风机和除尘风机。风机的数量多，一些风机的容量比较大，一般为中压电机（3-10KVac），常规设计为不停机运行，采用MW级供电电源；风机的励磁系统需要单独供电，由UPS提供电源保障。
2. 关于电源系统可靠性的考虑[此节可根据需要裁减>
　　构建可靠的不间断电源系统，不仅需要选用高可靠的UPS电源产品，还需要综合考虑电源配置方案、工程安装与调试、维护与保养等多种因素，确保系统设备的长期可靠运营。
　　UPS作为重要的生产和控制设备的电源保护中心，要求其具备较高的可靠性、可用性和可管理性。选择UPS主要考虑如下因素：
a)UPS的硬件系统应是可靠的；
1）选用工艺成熟性能稳定的机型。
2）UPS应选用优质的元器件，特别是关键的部件如功率器件、大电解电容、接触器等，逆变功率器件应采用IGBT。
b)UPS应具有较强的环境适应能力；
由于工业电网环境相对复杂，UPS应能较好适应：
1） UPS应有较宽的输入电压和频率范围。范围小的UPS会频繁转由电池供电，减少电池的后备时间，而且长期放电对电池寿命明显不利。
2） UPS应有带油机功能，即UPS在市电长期停电时应能由油机供电。油机供电的显著特点是电压频率和波动较厉害，如UPS不能适应则可能导致整流器工作不正常甚至损坏。
3） UPS的EMC电磁兼容性要好，免受市电或负载的干扰。
4） 由于使用环境的温度、湿度和洁净度可能比较差，要求UPS具备较强的环境适应能力。
c) 选用过载能力强，保护功能完善的UPS；
　　UPS应能带各种负载，过载能力强，而且保护功能完善。常用的保护功能有：输出短路保护、过载保护、过温保护、电池欠压保护、输入过压保护和输出过压保护等。
d) 选用带输出隔离变压器的UPS；
　　UPS带输出隔离变压器大大提高抗负载冲击能力，而且可以消除来自电网的干扰和尖峰危害。输出隔离的结构，使得UPS输出保持较低零地电压，避免高频化结构零线高频电流产生的零地电压问题，这对于PLC等设备尤为重要。
e) UPS应配用优质电池
　　在市电停电后，UPS靠电池提供后备能量。如果这时电池故障，则供电中断，系统宕机。大功率UPS一般是数十只电池串联使用，单只电池损坏即有可能造成整组电池不可用。
电池有一定的使用寿命，寿命终止的电池，不管性能是否还保持良好，都建议全部更换。
f) UPS的双机或多机热备份系统
　　UPS作为电子设备，毕竟存在失效的可能，如果UPS发生故障，将转由旁路供电，其负载将失去保护。对于关键的系统或部门，依靠单台UPS保护还不够，一般会采用二台（或多台）UPS构成串联或并联热备份系统，提高系统供电可靠性。
　　对于重要的负载，还可以考虑在负载侧采用一主一从冗余备份供电的方式，解决单一路径下电缆和空开的单点故障问题，进一完提高可靠性。
g) UPS应具备较强的充电能力和电池管理能力
　　大功率UPS为了保证后备时间，使用的电池容量较高，因此UPS 应根据电池的物理化学特性和环境条件配置适宜的充电回路，并具有足够的电池再充电能力，保证在较短的时间内对电池回充。当然UPS的充电器同样需要较强的电网适应能力。
　　充电器的充电方式直接影响电池的使用寿命。UPS应能提供均充和浮充等自动转换模式。另外，大功率的UPS，还应能提供定期的电池测试和放电功能，方便用户的维护和管理。
h) UPS应具备智能化和网络化管理功能
　　大功率UPS一般和机房计算机设备分开放置，而且无人值守，因此如何让设备管理员及时了解其运行状态特别重要。
常见的UPS监控有四种：
　　1） 通过RS232和电源管理软件监控。在管理员的计算机上运行软件，对UPS监控，但因为RS232的有效距离只有12米，应用受到一定限制；
　　2） 通过RS485和远程监控面板。远程监控面板的作用相当于把UPS的显示面板搬到设备管理员面前，由于操作便捷，实用性强。
　　3） SNMP管理。这种方式一般是UPS配套SNMP适配器，管理员通过网络管理软件对UPS监控管理。
　　4） WAP管理。这种方式是UPS配套短信息告警器。当UPS出现异常状态时，可将相关信息按短信息的形式，发给预设定的手机号码，提醒相关人员。
　　3. 钢铁生产流程的UPS应用方案案例
　　3.1 炼钢区UPS应用
　　a) PLC自动控制系统
　　铁水脱硫处理、连铸、RH浊环水等环节都采用PLC自动控制系统,实现各个工艺环节的自动控制。为了保证系统的可靠运行，必须配置UPS以提供纯净的不间断电源，推荐容量在3～60KVA。

图 1炼钢连铸机