一种高炉用应急后备电源控制装置的制作方法

本申请涉及高炉休风电气设备技术领域，具体涉及一种高炉用应急后备电源控制装置。

背景技术：

高炉冶炼中，如果需要休风，在正常情况下需要使用动力电源对炉顶大放散阀门、冷风放风阀、调压阀组进行操作，完成休风过程。如果出现动力电源全部停电被迫休风的情况下，需要使用手动葫芦将大放散拉开，用手摇的方式将冷风放风阀和调压阀组开关到合适的位置。这样操作延误了休风的时间，炉内煤气压力增大，高炉上升管的煤气回流到炉内，轻则引起高炉风口灌渣，重则出现压力增大管道爆裂甚至出现爆炸现象，并且还增大了操作人员的劳动量。一旦出现动力能源停电，将给高炉生产及设备造成很大的影响，出现较大的经济损失。

所以在出现动力电源全部停电被迫休风的情况下，能够提供一种动力电源，在应急的情况下，将炉顶大放散阀门、冷风放风阀、调压阀组进行电动操作，完成休风过程，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本申请为了解决上述技术问题，提出了如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供了一种高炉用应急后备电源控制装置，包括：充电模块、电池组、逆变模块、自动切换模块和设备运行控制系统，其中：所述电池组分别与所述充电模块和所述逆变模块电连接，所述充电模块的外部三相交流电输入端与第一开关的第一端电连接，所述第一开关的第二端连接至外部三相交流电源；所述自动切换模块内部设置有第二开关和第三开关，所述第二开关的第一端与所述第一开关的第一端电连接，所述第三开关的第一端与所述逆变模块电连接，所述第二开关的第二端和所述第三开关的第二端分别与所述设备运行控制系统的信号输入端电连接，所述设备运行控制系统的信号输出端连接高炉控制设备。

采用上述实现方式，在正常供电的情况下，第一开关闭合，通过充电模块给电池组充电，同时如果需要进行休风操作时，由外部三相交流电源带动休风设备工作。当出现停电时，第一开关失去电源，给逆变模块发送一停电信号，逆变模块开始工作，将电池组的直流电源逆变成三相50hz正弦交流电，同时向自动切换控制模块发送信号，自动切换控制模块控制将第二开关断开，将第三开关闭合，使用逆变回路供电，休风设备可以使用逆变回路的电源进行各阀门的操作，完成休风过程。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述控制装置还包括放电模块，所述放电模块与所述电池组电连接。

结合第一方面第一种可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述充电模块与所述放电模块之间设置第一电气连锁，所述第一电气连锁分别与所述充电模块与所述放电模块电连接，所述第一电气连锁用于控制所述充电模块与所述放电模块在同一时刻只有一个工作。

结合第一方面第二种可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述第二开关和所述第三开关之间设置有第二电气连锁，所述第二电气连锁分别与所述第二开关和所述第三开关电连接，所述第二电气连锁用于控制所述第二开关和所述第三开关在同一时刻只有一个闭合。

结合第一方面第三种可能的实现方式，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述逆变模块还与所述第一开关的第一端电连接，所述逆变模块通过所述第一开关获知外部三相交流电源的状态。

结合第一方面第四种可能的实现方式，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述设备运行控制系统包括变频器、第一控制器、第二控制器、第三控制器、延时器、第四开关、第五开关和第六开关，所述第一控制器分别与所述变频器和所述延时器电连接，所述延时器还与所述第四开关电连接；所述第二控制器与所述第五开关电连接，所述第三控制器与所述第六开关电连接。

结合第一方面第五种可能的实现方式，在第一方面第六种可能的实现方式中，所述设备运行控制系统与所述自动切换模块之间设置一线路，所述第二开关、所述第三开关、所述变频器、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关分别与所述线路电连接。

结合第一方面第六种可能的实现方式，在第一方面第七种可能的实现方式中，所述变频器与第一执行元件电连接，所述第四开关与第二执行元件电连接，所述第五开关与第三执行元件电连接，所述执行元件包括：三相鼠笼式异步电动机。

结合第一方面第七种可能的实现方式，在第一方面第八种可能的实现方式中，所述延时器通过所述第四开关与液力推动器电连接。第四开关的断开或者闭合，控制液力推动器的动作与否。

结合第一方面或第一方面第一至八种任一可能的实现方式，在第一方面第九种可能的实现方式中，所述充电模块包括将220v或380v三相交流电压转换为324v-352v直流电压的充电器，所述逆变模块包括将324v-352v直流电源转换为50hz三相正弦交流电的逆变器。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种高炉用应急后备电源控制装置的结构示意图；

图1中，符号表示为：

1-充电模块，2-电池组，3-逆变模块，4-自动切换模块，5-设备运行控制系统，6-第一开关，7-第二开关，8-第三开关，9-放电模块，10-第一电气连锁，11-第二电气连锁，12-变频器，13-第一控制器，14-第二控制器，15-第三控制器，16-延时器，17-第四开关，18-第五开关，19-第六开关，20-线路，21-第一执行元件，22-第二执行元件，23-第三执行元件，24-液力推动器。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本方案进行阐述。

图1为本申请实施例提供的一种高炉用应急后备电源控制装置的结构示意图，参见图1，高炉用应急后备电源控制装置，包括：充电模块1、电池组2、逆变模块3、自动切换模块4和设备运行控制系统5。

所述电池组2分别与所述充电模块1、所述逆变模块3和放电模块9电连接，所述充电模块1的外部三相交流电输入端与第一开关6的第一端电连接，所述第一开关6的第二端连接至外部三相交流电源。所述电池组2采用大容量铅蓄电池串接而成，每块蓄电池的电压为12v-13v，所需电池个数等于逆变模块3所需的输入电压除以12v，本实施例中电池采用12v，100ah容量蓄电池，使用27块电池供电。在外部三相交流电源断电时，电池组给整个系统提供动力能源。所述充电模块1包括将220v或380v三相交流电压转换为324v-352v直流电压的充电器，所述逆变模块3包括将324v-352v直流电源转换为50hz三相正弦交流电的逆变器。

铅蓄电池在使用中必须经常充、放电才能保证其使用寿命，正常情况下高炉系统停电的情况较少，此系统的使用频率较少，放电的次数较少，为了延长蓄电池的寿命，增加系统的可靠性，增设了放电模块9，在高炉检修时，将放电模块9投入使用，把电池组2的电量放到满容量的50％-80％，既能保证运行中能量的正常供给，又能使电池组2延长寿命，其中，所述放电模块9包括大功率电阻。

所述自动切换模块4内部设置有第二开关7和第三开关8，所述第二开关7的第一端与所述第一开关6的第一端电连接，所述第三开关8的第一端与所述逆变模块3电连接，所述第二开关7的第二端和所述第三开关8的第二端分别与所述设备运行控制系统5的信号输入端电连接，所述设备运行控制系统5的信号输出端连接高炉控制设备。

所述充电模块1与所述放电模块9之间设置第一电气连锁10，所述第一电气连锁10分别与所述充电模块1与所述放电模块9电连接，所述第一电气连锁10用于控制所述充电模块1与所述放电模块9在同一时刻只有一个工作。具体地，第一电气连锁10手动进行切换完成，在放电模块9工作时，充电模块1与电池组2的电连接断开，相反的，在充电模块9工作对电池组2充电时，放电模块1与电池组2的电连接应该断开，禁止在对电池组2充电时同时对电池组2进行放电。

所述第二开关7和所述第三开关8之间设置有第二电气连锁11，所述第二电气连锁11分别与所述第二开关7和所述第三开关8电连接，所述第二电气连锁11用于控制所述第二开关7和所述第三开关8在同一时刻只有一个闭合。

具体地，第二电气连锁11是逆变模块3通过第一开关6获知外部电源的状态自动进行切换的。自动切换模块4内部设置的第二开关7和第三开关8具有连锁工作状态，当第二开关7闭合时，第三开关8必须断开，当第三开关8闭合时，第二开关7必须断开。

第二开关7闭合后，高炉休风设备使用外部三相交流电源进行工作，第三开关8闭合后，高炉休风设备使用电池组2经过逆变模块3逆变后的电源进行供电。还需要说明的，第二开关7和所述第三开关8之间设置的第二电气连锁11，当第二开关7闭合时，第三开关8必须断开，当第三开关8闭合时，第二开关7必须断开。

所述逆变模块3还与所述第一开关6的第一端电连接，所述逆变模块3通过所述第一开关6获知外部三相交流电源的状态。所述逆变模块3能够通过获知外部三相交流电源的状态来实时的切换所述第二开关7和所述第三开关8之间设置有第二电气连锁状态。

所述设备运行控制系统5包括变频器12、第一控制器13、第二控制器14、第三控制器15、延时器16、第四开关17、第五开关18和第六开关19，所述第一控制器13分别与所述变频器12和所述延时器16电连接，所述延时器16还与所述第四开关17电连接。所述第二控制器14与所述第五开关18电连接，所述第三控制器15与所述第六开关19电连接。通过第一控制器13、第二控制器14和第三控制器15分别控制第四开关17、第五开关18和第六开关19闭合，完成高炉休风设备各阀门的操作，完成整个休风过程。

在休风设备功率较大时，在电机启动的过程中需要很大的启动电流，电池组2和逆变模块3承受不了启动电流的冲击，需要对大功率设备增设相关设施，以减少启动电流，完成阀门的动作过程。此实施例中高炉休风功率较大的是炉顶大放散设备，功率在15kw，此设备采用这种控制形式。

所述设备运行控制系统5与所述自动切换模块4之间设置一线路20，所述第二开关7、所述第三开关8、所述变频器12、所述第四开关17、所述第五开关18和所述第六开关19分别与所述线路20电连接。

所述变频器12与第一执行元件21电连接，变频器12的功率与第一执行元件21的功率相匹配，变频器12采用限流方式工作，限制第一执行元件21的启动电流，以减少对电池组2和逆变模块3的冲击。

进一步的，第一控制器13与变频器12和延时器16分别相连，当需要执行第一执行元件21动作时，第一控制器13控制变频器12启动，同时第一控制器13将信号发给延时器16。

所述第四开关17与第二执行元件22电连接，所述第五开关18与第三执行元件23电连接，所述延时器16与液力推动器24电连接。延时器16将第一控制器13送来的启动信号进行延迟，控制液力推动器24动作，延时器16延时时间根据实际调试情况进行设定，一般调试在2s-5s之间。液力推动器24通过延时器16的控制接通逆变模块3送来的三相交流电源后，液力推动器24开始工作，推开抱闸，使第一执行元件21开始运转。

所述执行元件包括：三相鼠笼式异步电动机，当液力推动器24动作打开抱闸时，在变频器12的驱动下，第一执行元件21开始动作，打开相应的高炉休风需要的大放散阀门。

相应的，所述第二控制器14控制第五开关18闭合，第三控制器15控制第六开关19闭合，使得第二执行元件22和第三执行元件23开始运转，分别控制的高炉休风时需要动作的冷风放风阀和调压阀组。

由上述实施例可知，本实施例提供了一种高炉用应急后备电源控制装置，包括：充电模块1、电池组2、逆变模块3、自动切换模块4和设备运行控制系统5，其中：所述电池组2分别与所述充电模块1和所述逆变模3块电连接，所述充电模块1的外部三相交流电输入端与第一开关6的第一端电连接，所述第一开关6的第二端连接至外部三相交流电源；所述自动切换模块4内部设置有第二开关7和第三开关8，所述第二开关7的第一端与所述第一开关6的第一端电连接，所述第三开关8的第一端与所述逆变模块3电连接，所述第二开关7的第二端和所述第三开关8的第二端分别与所述设备运行控制系统5的信号输入端电连接，所述设备运行控制系统5的信号输出端连接高炉控制设备。在正常供电的情况下，第一开关6闭合，通过充电模块1给电池组2充电，同时如果需要进行休风操作时，由外部三相交流电源带动休风设备工作。当出现停电时，第一开关6失去电源，给逆变模块3发送一停电信号，逆变模块3开始工作，将电池组2的直流电源逆变成三相50hz正弦交流电，同时向自动切换控制模块4发送信号，自动切换控制模块控制将第二开关6断开，将第三开关7闭合，使用逆变回路供电，休风设备可以使用逆变回路的电源进行各阀门的操作，完成休风过程。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本申请未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本申请的技术方案并非是对本申请的限制，如来替代，本申请仅结合并参照优选的实施方式进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本申请的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本申请的宗旨，也应属于本申请的权利要求保护范围。