保定台达蓄电池代理商

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台达蓄电池在钢铁行业的应用方案
 
一、前言 
钢铁行业是国家建设和发展的重要基础，对国民经济具有重要的作用，因此钢铁行业对供电的质量也就有很高的要求。
在钢铁企业当中，主要有通讯控制设备、动力设备、信息中心等几个主要部分，下面就这几个核心部分的实际情况进行分析，并提出可靠的解决方案。 

销售：王浩

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梅兰日兰蓄电池：www.meilandianchi.com

二、客户需求及分析
1、通讯控制设备 
通讯控制设备应用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、以及其他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，它们能够工作正常，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，比如电磁干扰、零地电压高、电压过低或过高、电源中断等问题，通常都会造成PLC工作不正常，并最终导致PLC所控制的设备出现问题，影响生产进程。而在工业应用环境，电源质量问题时频繁发生的，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组成具有高可靠性的UPS供电系统。 
2、动力设备 
钢铁生产流程的动力设备以电机负载为主，从功能上大体分为两类：
1）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，则需要配置变频器。不管是采用哪种方式传动，这些设备都会面临电源故障问题（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。 
2）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（3-10Kac），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。 
3、信息中心 
随着钢铁行业信息化技术的不断发展进步，钢铁企业将信息网络技术、计算机、Internet以及电子商务运用到钢铁企业的产品研发、技术改造、质量控制、供应链等各个过程，从而实现信息化，促进提高企业运作效率、降低成本、进一步提升企业竞争力。 
钢铁企业信息化，包括三个层次：网络平台、业务平台和企业应用系统，而业务平台和企业应用系统都是构建在网络平台之上，所以网络建设时重中之重。建设一个安全可靠的基础电力保障设施，是网络建设必要的基础工程。所以在钢铁企业，UPS系统对构建不间断安全供电平台的重要性日益凸显。 
三、供电方案建议
根据不同部分对供电可靠性的不同要求以及不同的负载性质，我们针对各个环节提出了有针对性的不同的UPS供电方案，来满足钢铁行业各环节对电源系统的高可靠性要求。
1、通讯控制设备： 
铁水脱硫处理、连转、RH浊环水，转炉的加料、吹氧、出渣、除尘、水循环等各个环节都采用PLC自动控制系统，实现各个工艺环节的自动控制，电网的波动和中断会影响炼钢的质量。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20-100KVA。根据系统负载特点，选择台达NT系列UPS（20-500KVA）。 
 
2、动力设备： 
由于起动电机和提枪电机等设备，均属于电机类负载，其启动电流通常会达到额定电流的7-11倍，并维持数百个周波，对UPS的冲击比较厉害，UPS容易发生过流过载保护。所以要用UPS直接带电机类负载，UPS的额定功率应该是电机额定功率的7倍以上。对于一个80KW的电机，应配置80KW×7=560KW，考虑到UPS的输出功率因数为0.8，则应配置的UPS功率为：560KW÷0.8=700KVA。显然，配置这样一个过大容量的UPS系统会多出很多成本，同时又会浪费掉很多供电系统的资源，毕竟除了起动过程外，电机在正常工作过程中，工作电流非常小。
所以在现在此类负载之前增配变频器，利用变频器控制电机的启动，将启动电流限制在较小程度（1-1.25倍额定电流），这样就可以大大减小UPS的容量配比。变频器带电机的模式，则推荐容量比例UPS：变频器：电机=1.5：1.25：1。同样对于80KW的电机，需要配置80KW×1.5÷0.8=150KVA的UPS即可。
 
上图中，UPS输入采用ATS自动转换开关，由2路市电供电。正常情况下，ATS自动转换开关投掷到市电1的位置，市电1作为主输入电源，市电2作为备用输入电源，如果市电1中断，ATS自动转换开关将自动切换至市电2供电；当市电1恢复供电后，ATS自动切换由市电1供电。只有市电1和市电2都断电的情况下UPS才由电池供电。
这样，ATS双电源输入供电系统可以较少UPS电池系统的放电次数与放电时间，大大提高了系统可靠性。
3、信息中心： 
对钢铁企业的信息中心，由于其肩负对整个生产过程，以及企业重要信息系统进行管理，因此对供电系统的可靠性要求非常高，要求系统具有冗余功能，同时具有高度的容错能力。 
针对信息中心的具体情况，我们建议采用具有高智能容错能力的台达HIFT系列UPS组成的冗余并联UPS系统。 
方案系统图：

四、产品优势分析
1）针对通讯控制、动力设备
采用DELTA NT系列UPS（20-500KVA） 
台达NT系列 UPS是专家精心研究为大型用户所设计，其主要应用领域为各种数据数据处理系统、电信系统、卫星系统、网络系统、医疗设备、安全紧急逃生设备、监控保全系统、各种工厂设备等。
◆并机共享电池组功能
并机系统可采用共享电池组方案，N+1并机系统中的所有UPS主机可以共享一组或者几组蓄电池，如：同样提供1小时的后备时间的情况下,可减少电池总金额的投资，并可以节省大量的安装空间，提高电池的利用效率，当其中任意一台UPS退出并联系统后仍能保证系统后备时间仍然为1小时而不会减少。
共享电池功能主要优势如下：
●节省购买电池的资金投资
共享电池组可以有效减少电池数量，在电池价格飞涨的今天，能够节省的这笔费用是相当可观的。同时，电池数量减少了，相应的搬运、安装等投资也会跟着减少。
●节省安装空间投资
大批量的电池所占用的安装空间也是很大的，减少了电池数量,也就减少了安装空间方面的投资。同时也就减少了房租、装修费、空调配置等方面的投资。 
●节省承重方面的投资
电池组是很重的，为了解决楼层承重问题，一般会扩大电池的放置面积或者制做承重支架。如果减少了电池数量，这方面的投资就会相应地省去。 
●绿色环保的功能
电池本身是高污染产品，其生产、使用以及报废等环节，均会对环境产生不利影响，在不能不用的情况下，只能尽量减少电池使用量，采用电池数量少了， 对环境的破坏就会相对小很多。
●系统扩容比较方便 
对于共享电池组的UPS系统，日后扩容时可以不增加电池，如果现有电池组的后备时间还够用，直接增加UPS主机就行了。扩容会变得非常简单、方便、节省资金。 
◆独特可靠的并机技术
台达NT200K UPS采用先进的分散式逻辑控制方法，以高速的微处理器运算为基础的数字化设计，独特的整数补偿运算控制，直接并机技术，在UPS单机之间无需外加并机卡或并机柜，采用环路通讯电缆连接来传递实时信号，提高并机系统的可靠度，实现并机的“均流”控制，使并机系统中的各台UPS，均处于完全“平等”的调控状态之中，各台UPS负载不平衡度小于1%。 
采用独特的同步相位调制，每台UPS能“智能”地将位于并机系统中的各台UPS同步跟踪到最佳状态（各台之间的相位差几乎为零）和实时动态调节所带的负载百分比，实现高精度的负载均分功能。在并机系统使用中，任一台UPS发生故障时，该故障的UPS会迅速、可靠地从并机系统中脱机，从而确保并机系统继续提供用户高质量的逆变电源。 
台达NT系列UPS可8台UPS直接并机，实现N＋X并联冗余并实现系统的不间断扩容，满足用户的安全需求，达到经济扩容的需求。 
◆安全的电池防漏液侦测功能
●电池漏液侦测线路图

●电池漏液侦测原理说明
1、当电池组中任何一个电池发生漏液而与电池箱接触，由于电池箱外壳已经实施设备接地，因此对地形成一个电流回路，并于漏液处发生火花及高热，可能造成电池外壳过热燃烧；
2、UPS内建电池接地错误自动侦测电路，当电池发生接地故障UPS将发出警告，继之将整流器切离，以防止发生更大的灾难。 
2）针对信息中心
采用DELTA HIFT系列UPS（20-480KVA）
随着企业对可用性的要求越来越高，为机房或数据中心配置采用容错技术的供电系统的必要性则突显出来。所谓容错，就是采用冗余的资源，使UPS系统具有容忍故障的能力，即在发生故障的情况下，仍能确保系统的逆变输出，为由服务器和存储等关键设备构成的网络系统提供洁净稳定的电源。
HIFT（High-Intelligent Fault-Tolerance）------海福系列，即是Delta公司最新推出的高智能容错UPS，它的显着优势和带给客户的价值包括但不限于： 
产品优势 客户价值 
MTTR近于0最快的系统修复时间 
N+X冗余 最高的系统可靠性 
随需扩容 最经济的投资策略 
高效节能 最低的运行成本 
小配件大管理 最全面的动环监管 

◆系统可靠性高
系统可靠性计算公式：
HIFT UPS模块2+1冗余系统可靠性：
HIFT UPS模块1+2冗余系统可靠性：
供电方案 75%带载量 50%带载量 方案比较 
普通单机 0.990.99 
HIFT UPS2+1冗余 0.9997—— 比普通单机UPS高33倍 
1+2冗余 —— 0.999999比普通单机UPS高一万倍 

HIFT UPS组成的N+X冗余供电系统，系统的实际负载量占设备容量的大小与系统的可靠度息息相关，实际负载量越低，系统冗余度越高，系统可靠度也就越高。这恰恰是普通UPS所无法比拟的。
◆系统可用性高
可用性是衡量系统提供持续服务的能力。

HIFT UPS采用模块N+X冗余技术，可在线热插拔故障模块，MTTR可视为0
 普通UPSHIFT UPS
MTTR平均5个工作日 0

不同供电方案可用性比较（MTBF以20万小时为例）
供电方案 系统可用性（A） MTTR
普通单机 0.99985个工作日 
（40小时） 
HIFT UPS2+1冗余 10
1+2冗余 10

HIFT UPS可降低“再发生故障”500－1000

◆随需扩容
快速变化的业务要求企业机房和数据中心具备灵活性（Agility）。当更多的IT应用强调动态结构时，支撑这些应用的UPS供电系统是必须提前一步到位，还是可以根据需要灵活配置？ 
传统UPS的客户，在规划时必须满足未来可预见的最大负荷功率要求。比如，现在负载总容量虽然只有20kVA，但因将来可能会增长到60kVA，客户在初始配置时通常都会直接采购功率为达到100kVA的UPS，以避免未来因升级困难而导致的可能容量不足。 
HIFT（海福）UPS因采用模块化结构，可以在20kVA到480kVA的宽广范围内，以20kVA为单位来随时随需在线扩容，客户不再需要仅是为未来的可能性而提前投入大笔费用。（见下图） 


HIFT（海福）UPS的这种灵活性，即允许配置容量最贴近实际需求容量的能力，不仅降低了UPS的初始购置成本，更减少了配套设备（如空调）的配置与能耗支出，有效防止了基础设施超前超大规模设计导致的不必要开支。
◆高效节能——降低运营成本
绿色节能不仅是企业对社会的责任，更与企业运营成本息息相关。
通常带载越少，UPS效率越差。而HIFT（海福）UPS，即使带载只有额定容量的15%，整机效率亦超过90%；当带载达到27%时，效率就已高达94%。效率在百分比上的每一小步提升，能耗支出的节省都是一大步。

HIFT UPS效率曲线图
效益分析：
UPS一年耗电量：
 普通UPSHIFT UPS比较 
整机效率 88%94% 
自耗电量 20158471815540（HIFT UPS节省） 
自耗电电费 
（按工业用电1.8元/度计算） 36284849227792（HIFT UPS节省） 

空调制冷成本（以空调的EER(能效比)为3.3来计算）：
 普通UPSHIFT UPS比较 
整机效率 88%94% 
自耗电量 20158471815540（HIFT UPS节省） 
空调耗电量（1/3.3） 610815734535度（HIFT UPS节省） 
自耗电电费 
（按工业用电1.8元/度计算） 1099428318163元（HIFT UPS节省） 

因为直流的开关成本高，和直流电压配电安全性在全球很多国家仍未被广泛验证测试而得到普遍认可，集中式高压直流设备难以全

球推广。同时380V DC比480V三相交流电压(不经过带变压器的PDU列头柜直接变换，如Facebook，北美典型电气设计通过带隔离变压

器的PDU列头柜转变为220V三相交流电，对应120V单相交流电)更低，同样功率下，电流更大，损耗也大一些。因此微软采用分布式

设计，可以大大简化供配电系统，而380V DC做在机架内部，不需要集中式电气开关和安全保护装置。根据微软公布的资料，一般数

据中心机电设计如下：

  传统数据中心机电架构
低压变压器电力进线输出到低压配电柜和集中式UPS，然后通过列头配电柜分配到每个机架;改成微软LES电源架构后，变成下图：

  使用微软新一代机电架构(AHU+LES电源)
从上图看到，改成LES方案后，IT负载直接通过交流母线排供电，取消传统集中式UPS方案的电池柜、电池室、输入输出配电柜等。
同时，笔者认为国内240V直流电源设计对比微软的架构仍较复杂，交付速度和兼容性仍要改善，主要有几个方面：
1) 微软架构不需要使用含有任何电能监测的列头配电柜，只需普通配电柜即可/母线;
2) 微软架构对电池管理更加集成化，传统方案安装需要更多设备和部件，集成时间长;
3) 微软架构输入是交流电，通用性更高，适合自建IDC或租赁IDC;
3. 储能设备
目前的储能方案，大概分为机械储能、物理储能、电化学储能，基本分类如下：

储能设备的形态也影响着UPS电源的发展，笔者给出常见组合，以便读者了解

  飞轮UPS
目前市场上销售的动态飞轮UPS，主要来自欧美生产商。这类UPS销售最多是发电机同轴飞轮UPS，英文术语是Dynamic rotary UPS。

简单来说，就是平常利用电能使得飞轮一直在旋转储能，然后在市电故障后，飞轮会继续旋转把动能，利用法拉第电磁感应定律转

换为电能输出。同时所谓发电机同轴飞轮UPS，就是当飞轮旋转时候，由于发电机的发动机和飞轮同一转轴，使得飞轮在旋转放电时

，顺便把发电机启动了，


根据上述计算，采用HIFT UPS与普通UPS相比较，仅从电费这一项上来计算，每年一台60KVA的HIFT UPS每年节省的电费=（15540+4535）度×1.8元=36135元。