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關(guān)于冶金機(jī)械設(shè)備幾種事故驅(qū)動方式的比較

文檔作者：于鮫章文超文檔來源：上海寶鋼工程技術(shù)有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2021年06月01日
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第32卷第2期
58 2010年3月
上海金屬
SHANGHAI METALS
Vo1．32，No．2
March，2010
關(guān)于冶金機(jī)械設(shè)備幾種事故驅(qū)動方式的比較
于鮫章文超
(上海寶鋼工程技術(shù)有限公司，上海201900)
【摘要】 比較了冶金機(jī)械設(shè)備在停電故障下幾種事故驅(qū)動方式，重點(diǎn)介紹了新興的EPS
(Emergency Power Supply)事故驅(qū)動電源，并傾向于采用EPS作為冶金設(shè)備的主要事故驅(qū)動。
【關(guān)鍵詞】 冶金設(shè)備事故驅(qū)動靈活應(yīng)急電源(EPS)
CoM PARISoN oF DIFFERENT ACCIDENTS DRIVING
EQUⅡ'MENT IN METALLURGICAL PLANTS
Yu Jiao Zhang Wenchao
(Shanghai Baosteel Engineering and Technology Co．，Ltd．)
【Abstract】 Several driving equipments used in breakdown condition as well as their merits
were compared，especially，a new kind of Emergency Power Supply(EPS)was introduced in detail．
It was considered that the adoption of EPS could be applied as main accidents driving equipments．
【Key Words】 Metallurgy Equipments，Accidents Driving，Emergency Power Supply
事故驅(qū)動就是當(dāng)全廠主電源及備用電源均出
現(xiàn)故障時，在滿足相關(guān)連鎖條件的情況下，將機(jī)械
設(shè)備由當(dāng)時所處的工作工位復(fù)位到安全工位的做
法。如果該設(shè)備沒有快速進(jìn)行事故驅(qū)動的話，可
能會對該設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p害，也可能引起周邊設(shè)
備的損壞，進(jìn)而可能會對生產(chǎn)現(xiàn)場造成危險，因此
事故驅(qū)動在冶金行業(yè)的許多機(jī)械設(shè)備設(shè)計中是必
須要考慮的。例如：轉(zhuǎn)爐的事故傾動，機(jī)械攪拌裝
置的事故提升，氧槍和副槍的事故提升，各類噴粉
槍、頂槍升降的事故提升等等。本文就事故驅(qū)動
方式的幾種方法進(jìn)行簡單的比較，并重點(diǎn)闡述近
幾年新興的EPS事故驅(qū)動電源。
1 事故驅(qū)動的主要方式
目前，事故驅(qū)動的設(shè)計主要有以下幾種形式：
(1)手動事故驅(qū)動，
(2)氣動事故驅(qū)，
(3)液壓事故驅(qū)動，
(4)EPS電源事故驅(qū)動。
這幾種事故驅(qū)動方案都是可行的，具體采用
哪種方案，除了要比較投資外，不同的工程項(xiàng)目主
要還是根據(jù)用戶的要求，因?yàn)椴煌挠脩魧κ鹿?
驅(qū)動不同方案的安全性理解是有差異的。
由于真正需要進(jìn)行事故驅(qū)動操作的發(fā)生概率
極低，雖然設(shè)備操作規(guī)程上要求定期對設(shè)備的事
故驅(qū)動進(jìn)行有效性試運(yùn)轉(zhuǎn)及相應(yīng)的維護(hù)，但是廠
家也并非能完全按照要求進(jìn)行定期操作，我們也
極少有機(jī)會了解各種事故驅(qū)動的可靠性和安全性
的優(yōu)劣比較。目前的結(jié)論是這幾種形式都有業(yè)
績，且理論上可行?，F(xiàn)對各種方式的事故驅(qū)動系
統(tǒng)進(jìn)行逐一分析。
1．1 手動事故驅(qū)動
顯然，這是一種最簡單的人工驅(qū)動方式，投資
最省。該方法主要是用在升降設(shè)備中。設(shè)備附件
放上檢修葫蘆，手拉葫蘆來提升設(shè)備。該方法簡
易，但費(fèi)時費(fèi)力。尤其是升降的設(shè)備比較大且重
的情況下，人工提升比較困難。在冶金廠中，一般
噴粉槍、測溫取樣槍等都采用人工手動事故提升，
這類設(shè)備的事故提升上沒有嚴(yán)格的時間限制。
作者簡介：于鮫，女，從事冶金設(shè)備(主要是煉鋼設(shè)備)的設(shè)計。Email：yujiao@baostee1．con
第2期 于鮫等：關(guān)于冶金機(jī)械設(shè)備幾種事故驅(qū)動方式的比較 59
1．2 氣動事故驅(qū)動
氣動事故驅(qū)動主要是采用氣源，如氮?dú)饣驂?
縮空氣作為驅(qū)動能源。該系統(tǒng)主要包括：儲氣罐、
氣動控制閥門站(含儀表及相關(guān)電氣設(shè)備)、氣動
馬達(dá)、配套減速器、氣動離合器(或者電磁離合
器)、機(jī)上管線以及外部配管。另外，如果驅(qū)動主
電機(jī)配套的制動器沒有事故電源，則還需要采用
氣動或電動雙控制方式的制動器。
氣動事故驅(qū)動系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備繁雜，占地面積
大(儲氣罐需要較大的容積)，氣動馬達(dá)及減速器
等傳動設(shè)備布置較困難溢制系統(tǒng)設(shè)計時不僅要
考慮制動器打開、離合器動作以及氣動馬達(dá)工作
的先后時序性，還需要考慮設(shè)備在不同工況條件
下采取不同的控制方法，情況較復(fù)雜，調(diào)試和實(shí)際
操作的過程都比較復(fù)雜。
事故驅(qū)動氣體多采用高壓氮?dú)?，?shí)施事故驅(qū)
動時會瞬時釋放出大量窒息性氣體，對于附近的
操作人員的人身安全也構(gòu)成一定的隱患。
從維護(hù)角度看，由于氣動馬達(dá)需要進(jìn)行潤滑
且能經(jīng)常動作才可以保證其運(yùn)行的正常穩(wěn)定，因
此對于氣動事故驅(qū)動系統(tǒng)，需要定期進(jìn)行試驗(yàn)，防
止氣動馬達(dá)失靈。
1．3 液壓事故驅(qū)動
液壓事故驅(qū)動是采用液壓介質(zhì)作為動力源。
從工作原理看，液壓事故驅(qū)動和氣動事故驅(qū)動是
類似的，其主要組成也很類似。主要的區(qū)別是：介
質(zhì)及工作壓力不同，氣動介質(zhì)為氮?dú)饣蛘邏嚎s空
氣，工作壓力約1．6 MPa，液壓介質(zhì)為礦物油或者
水乙二醇，工作壓力約16—25 MPa，液壓蓄能器
的容積相對儲氣罐要小很多。另外不言而喻，氣
動使用氣動馬達(dá)，液壓采用液壓馬達(dá)。由于系統(tǒng)
壓力的差異大，閥門站內(nèi)控制閥門及管路附件等
原理相同但選型完全不同，總體看，采用液壓比氣
動所需的成本要高。由于液壓油長期不動作會導(dǎo)
致老化、黏度增大，如不定期使用會導(dǎo)致系統(tǒng)流量
不足甚至堵塞，因此同樣需要經(jīng)常周期性維護(hù)，日
常維護(hù)的工作量比較大，維護(hù)成本也相應(yīng)增加。
另外，為了減少液壓控制系統(tǒng)的難度，主制動器及
離合器最好采用電磁式。
1．4 EPS電源事故驅(qū)動
采用EPS電源事故驅(qū)動，機(jī)械設(shè)備完全不需
要增加任何設(shè)施，設(shè)計會簡化很多，主電機(jī)制動器
的選型也不受任何影響，驅(qū)動主減速機(jī)上的設(shè)備
布置相對方便簡潔，占用空間少。
從電氣控制的角度來說，氣動或液壓事故驅(qū)
動電氣主要考慮的是正常電氣傳動系統(tǒng)與事故液
壓(氣動)系統(tǒng)之間的切換可靠；若采用EPS電
源，則電氣專業(yè)要考慮的主要是增加一套滿足進(jìn)
行事故驅(qū)動能力的相應(yīng)容量的EPS電源，另外還
有事故狀態(tài)下電氣硬接線的設(shè)計，控制系統(tǒng)的設(shè)
計幾乎沒有增加。
2 EPS電源事故驅(qū)動
EPS即應(yīng)急供電系統(tǒng)，也稱應(yīng)急電源，是近兩
年才迅猛發(fā)展起來的一個新興產(chǎn)業(yè)，其重要性是
在事故發(fā)生的情況下確保提供所需的應(yīng)急電力，
以有效降低因?yàn)閿嚯姸斐傻膿p失。
2．1 EPS應(yīng)急電源的分類
目前市場上的EPS應(yīng)急電源針對所帶負(fù)載的
種類大致可以歸納為以下3種。
一是主要用于應(yīng)急照明和事故照明的單相
EPS ；
二是用于應(yīng)急照明、事故照明之外，還有應(yīng)用
于空調(diào)、電梯、卷簾門、排氣風(fēng)機(jī)、水泵等電感性負(fù)
載或兼而有之的混合供電的三相系列EPS；
三是直接給電動機(jī)供電的變頻系列EPS，在
冶金機(jī)械設(shè)備上應(yīng)用的主要是這類EPS。
2．2 EPS應(yīng)急電源的設(shè)計要求
EPS相比于發(fā)展成熟的UPS(即不間斷電源，
Uninterruptable Power Supply)而言，有相同之處，
也有不同之處。其相同點(diǎn)在于都具備在受電故障
(中斷)情況下繼續(xù)向負(fù)載提供交流電源的功能，
均采用了逆變技術(shù)IGBT(即絕緣柵雙極晶體管，
Isolated Gate Bipolar Transistor)和脈寬調(diào)制PWM
(Pulse Width Modulation)技術(shù)。
不同之處是UPS除了提供不問斷供電外，還
兼?zhèn)涓纳剖须娖焚|(zhì)的功能，而EPS應(yīng)急電源則主
要解決受電故障時的應(yīng)急供電問題；UPS主要是
為I1’行業(yè)設(shè)備提供用電保障(在冶金設(shè)備中的控
制閥門也常采用UPS作為備用電源)，EPS應(yīng)急
電源則適用于各種行業(yè)；UPS供電模式要求切換
時間很短(0～10 ms)，EPS應(yīng)急電源切換時間則
相對較寬(0～4 s)；UPS主要帶計算機(jī)類負(fù)載，而
EPS 應(yīng)急電源所帶負(fù)載混雜；UPS對于運(yùn)行環(huán)境
要求較高，EPS應(yīng)急電源則要求能適應(yīng)各種環(huán)境；
上海金屬 第32卷
UPS以一般用戶監(jiān)控為主，EPS應(yīng)急電源主要用
于應(yīng)急供電，要求與消防聯(lián)動；UPS以維護(hù)信息傳
輸暢通為主要目的，EPS應(yīng)急電源以防范重大災(zāi)
難事故為主要目的。可以形象地比喻，UPS以“救
數(shù)據(jù)”為主，而EPS以“救人”為主。一般EPS功
率較大，機(jī)內(nèi)的逆變器處于備用狀態(tài)。
鑒于EPS應(yīng)急電源的主要設(shè)計思想是在受
電突然中斷時提供安全可靠的應(yīng)急電力供應(yīng)，因
此，在設(shè)計EPS時應(yīng)著重考慮其安全性、可靠性、
適用性及合理性。主要為：
(1)斷電轉(zhuǎn)換時間一般在毫秒級(25 ms)，以
保證供電的及時性；
(2)負(fù)載適應(yīng)能力強(qiáng)，包括電容性、電感性、
混合型負(fù)載，而且過載能力和抗沖擊能力強(qiáng)；
(3)有多路輸出，防止輸出單一形成的故障；
(4)有消防聯(lián)動和遠(yuǎn)程控制信號，可手動與
自動相互轉(zhuǎn)換；
(5)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，適用于各種惡劣環(huán)境，
有防止高低溫、濕熱、鹽霧、灰塵、震動及鼠咬等措
施；
(6)使用壽命長，有電池快速充電能力和管
理能力；
(7)節(jié)能，運(yùn)行效率高，運(yùn)行成本低；
(8)有無人值守、自動操作功能；
(9)報警功能齊全，能及時提供各種異常狀
況的報警；
法啟動；
(11)無煙霧、無噪音、無公害等；
(12)維護(hù)簡單，維護(hù)費(fèi)用低。
2．3 蓄電池技術(shù)
蓄電池是UPS／EPS的心臟，不管UPS／EPS
電路多么先進(jìn)，其性能最終取決于它的電池，一旦
電池失效，再好的UPS／EPS也無法提供不間斷供
電。可以說EPS的應(yīng)用及推廣取決于蓄電池技
術(shù)的成熟發(fā)展。
目前，UPS／EPS一般都使用免維護(hù)密封鉛酸
蓄電池，由于采用陰極吸收式密封技術(shù)，克服了普
通蓄電池需要定期補(bǔ)水的缺點(diǎn)，具有“免維護(hù)”、
使用方便、不污染環(huán)境、體積小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)。
它使用高氫過電位的板柵材料，減少了電池在存
放和充電過程中的氣體分解。正極表面的超細(xì)玻
璃纖維膜，阻止了活性物質(zhì)脫落，提高了電池的壽
命。安全閥的使用使蓄電池很少產(chǎn)生氣體，又可
使已產(chǎn)生的氧氣被負(fù)極鉛所吸收，使蓄電池?zé)o水
的損失，達(dá)到了密封免維護(hù)的目的。
3 事故驅(qū)動在冶金機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用舉例
3．1轉(zhuǎn)爐的事故傾動
當(dāng)全廠主電源及備用電源均出現(xiàn)故障時，在
滿足相關(guān)連鎖條件的情況下，事故傾動將轉(zhuǎn)爐由
當(dāng)時所處的任意角度旋轉(zhuǎn)到加料側(cè)方向+40。左
右的位置是最安全的做法，因?yàn)槠渌嵌葼t口所
對應(yīng)的位置都有相關(guān)設(shè)備存在。
(10)有強(qiáng)啟動功能，避免電池環(huán)節(jié)保護(hù)后無 EPS用于轉(zhuǎn)爐事故傾動的優(yōu)越性見表1。
表1 3種轉(zhuǎn)爐事故傾動方式的綜合比較
(下轉(zhuǎn)第62頁)
62 上海金屬 第32卷
指標(biāo)全部達(dá)到或超過德國大眾的技術(shù)要求。并于
1998年6月通過了上海市科委的科學(xué)技術(shù)鑒定
(滬科鑒(98)G01178號)，鑒定委員會一致認(rèn)為“此
項(xiàng)目成果國內(nèi)首創(chuàng)，達(dá)到了國際先進(jìn)水平”。項(xiàng)目
組初戰(zhàn)告捷，隨即著手準(zhǔn)備開展寶特按時供貨、上
海匯眾安排生產(chǎn)的各項(xiàng)事宜。
3 新的合作伙伴
當(dāng)項(xiàng)目組沉浸在成功的喜悅中時，傳來了寶鋼
產(chǎn)業(yè)提升能級，帶鋼生產(chǎn)線轉(zhuǎn)產(chǎn)的不利消息。項(xiàng)目
組遇到了挫折，但組中上海大學(xué)教授們的科研意識
很明確：搞研究的目的是在于應(yīng)用，不能因?yàn)轫?xiàng)目
已經(jīng)完成，企業(yè)是否生產(chǎn)與己無關(guān)，而是要將產(chǎn)業(yè)
化的工作做到底，隨后開始尋找新的合作伙伴的工
作。2004年他們主動找到有帶鋼生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的南京
鋼鐵聯(lián)合有限公司，南鋼聯(lián)表示愿意參加這項(xiàng)有意
義的工作，在先進(jìn)鋼鐵材料技術(shù)國家工程研究中心
的支持下，上海大學(xué)、鋼鐵研究總院、上海匯眾公
司、南鋼聯(lián)開展了新的一輪合作。由于有前一輪研
制的理論基礎(chǔ)和工作經(jīng)驗(yàn)，項(xiàng)目組迅速進(jìn)入了試驗(yàn)
研究，但生產(chǎn)條件發(fā)生了變化，需要在設(shè)備和工藝
上再做大量的調(diào)整和改進(jìn)，合作各方齊心協(xié)力開展
聯(lián)合攻關(guān)。上海大學(xué)的教授深入現(xiàn)場，采集第一手
資料，修改實(shí)驗(yàn)方案；南鋼聯(lián)嚴(yán)把冶煉質(zhì)量關(guān)，對熱
軋生產(chǎn)線進(jìn)行了技術(shù)改造，增加控冷環(huán)節(jié)等有效措
施；匯眾公司根據(jù)新材料的生產(chǎn)周期合理調(diào)節(jié)試生
產(chǎn)節(jié)拍，終于又一次完成了所有的試驗(yàn)工作，各項(xiàng)
技術(shù)指標(biāo)均滿足和超過大眾公司的要求。項(xiàng)目組
于2006年在北京召開了“汽車微合金化鋼板(橫梁
鋼)應(yīng)用研究”的項(xiàng)目驗(yàn)收會，與會專家給予了高度
評價，上海匯眾和南鋼聯(lián)的與會領(lǐng)導(dǎo)對此表示了極
大的興趣和信心。
4 成功和憧憬
在項(xiàng)目完成后，合作多方繼續(xù)進(jìn)行批產(chǎn)完善
工作，目前已完成了各項(xiàng)試驗(yàn)考核指標(biāo)。上海大
眾已同意上海匯眾采用國產(chǎn)橫梁帶鋼用于上海大
眾的桑塔納轎車和LAVIDA朗逸車的后橋總成
上，上海匯眾與南鋼聯(lián)已簽署長期供貨協(xié)議，上海
大學(xué)表示將繼續(xù)支持南鋼聯(lián)的精益化生產(chǎn)，協(xié)助
上海匯眾公司解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的新的問題。
由于德系轎車的后橋橫梁鋼是一個特制的帶
自然邊的熱軋帶鋼，具有比其他鋼材更好的耐疲勞
性能和安全性，只有德方獨(dú)家供應(yīng)，其要價很高，供
貨條件完全由供方控制。國產(chǎn)橫梁鋼實(shí)現(xiàn)了對上
海大眾的桑塔納轎車和LAVIDA朗逸車的成功應(yīng)
用，既打破了供貨渠道的壟斷，又可大幅度降低生
產(chǎn)成本，在此基礎(chǔ)上還可以延伸到上汽和一汽的德
系其他車型的橫梁上，應(yīng)用前景十分廣闊。同時橫
梁鋼的國產(chǎn)化對上海大眾、上海匯眾、南鋼聯(lián)都會
帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益，是一件于國、于民都有利的
好事，也是產(chǎn)學(xué)研成功合作的一個典型范例。
(上接第60頁)
通常轉(zhuǎn)爐采用EPS事故傾動，適當(dāng)增大一些
容量也可同時滿足氧槍及副槍的事故提升。二臺
(或更多)轉(zhuǎn)爐的事故傾動、氧槍和副槍事故提升
可共用一套EPS供電，不需要大量的配套事故用
機(jī)械設(shè)備，顯然是合理的做法。
3．2 KR升降裝置事故提升
KR是鐵水預(yù)處理機(jī)械攪拌設(shè)備，當(dāng)全廠主
電源及備用電源均出現(xiàn)故障時，在滿足相關(guān)連鎖
條件的情況下，事故提升系統(tǒng)需將攪拌槳由攪拌
工位提升到安全工位，以免攪拌漿燒壞；同時可以
通過運(yùn)輸車的事故牽引裝置將鐵水罐運(yùn)輸出攪拌
位。
以煉鋼車間配置兩套150 tKR裝置為例，如
果設(shè)計的是氣動事故提升系統(tǒng)，即每套升降電機(jī)
的后輸出軸都配備了一套氣動馬達(dá)；如果采用
EPS，兩個工位只需一套即可。配置簡單且成本
低。如果現(xiàn)場有多套KR裝置，那么采用EPS的
優(yōu)勢就更明顯不過了，一套EPS可以在期望的時
間內(nèi)將所有的設(shè)備逐一進(jìn)行事故提升。
4 結(jié)論
一套EPS系統(tǒng)，免去了所有事故驅(qū)動設(shè)備，
對設(shè)備的控制操作方式可完全按照正常工況進(jìn)
行，杜絕了所有的事故用機(jī)械設(shè)備的故障源，系統(tǒng)
的穩(wěn)定性、安全性以及可操作性都是最好的。推
薦采用EPS應(yīng)急電源作為設(shè)備的事故驅(qū)動方式。
收稿日期：2009—10—26

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