UPS不間斷電源在工廠DCS,制造業(yè)工廠UPS電源20kVA（分散式控制系統(tǒng)）/ESD（緊急停車系統(tǒng)）的應(yīng)用分析

關(guān)鍵詞：制造業(yè)工廠UPS電源20kVA 石油 石化 天然氣 冶金 電廠 采礦 制藥 半導體 安全生產(chǎn) 生產(chǎn)控制

制造業(yè)工廠UPS電源20kVA支持PT20KS重要介紹：

城堡系列塔式3C10-20K

城堡系列塔式 3C10-20K傳承上一代產(chǎn)品的優(yōu)良品質(zhì)，采用雙轉(zhuǎn)換純在線式架構(gòu)，外形美觀，產(chǎn)品性能和產(chǎn)品可靠性大大提升。 對電網(wǎng)出現(xiàn)的斷電、市電電壓過高或過低、電壓瞬間跌落或減幅震蕩、 高壓脈沖、電壓波動、浪涌電壓、諧波失真、雜波干擾、頻率波動等狀 況提供理想的解決方案，為用戶負載提供安全可靠的電源保障。 城堡系列塔式 3C10-20K是一款具有大適應(yīng)性、配置靈活的產(chǎn)品，采用的DSP數(shù)字控制技術(shù)，提供了非常豐富的可擴展功能， 用戶可以根據(jù)需要靈活配置。

制造業(yè)工廠UPS電源20kVA支持PT20KS簡述：

     據(jù)IDC互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心(Internet Data Center)統(tǒng)計,在中國,大城市停電的幾率平均為0.5次/月,中等城市為2次/月，小城市或村鎮(zhèn)為4次/月.電網(wǎng)存在至少9種問題:斷電、雷擊尖峰、浪涌、頻率震蕩、電壓突變、電壓波動、頻率移、電壓跌落、脈沖干擾。保證任何情況的正常供電,是石化行業(yè)的重要基礎(chǔ)。

目前大型化工企業(yè)的化工操作、監(jiān)視、控制都采用DCS(DistributedControl System)系統(tǒng)DCS作為工藝生產(chǎn)監(jiān)控的重要組成部分決定著整個生產(chǎn)的穩(wěn)定與安全，一旦DCS 系統(tǒng)出現(xiàn)故障,輕則造成工藝波動影響產(chǎn)品產(chǎn)質(zhì)量重則全線停產(chǎn).因此DCS系統(tǒng)對保證生產(chǎn)的連續(xù)性，全性等方面是可以的其重要的ESD(EmerencyShut downDevice)即緊急停車系統(tǒng)是對石油化工生產(chǎn)裝置可能發(fā)生的危險或不采取措施將繼續(xù)惡化的狀態(tài)進行及時響應(yīng)和保護,使生產(chǎn)裝置進入一個預(yù)定義的安全停車工況，從而使危險降低到可以接受的低程度，以保證人員、設(shè)備、生產(chǎn)和裝置的安全.由于DCS和ESD系統(tǒng)的重要性和復雜性其電源故障就可以象后院起火一樣處理起來十分困難，電源是DCS/ESD能否正常工作的重要環(huán)節(jié)，為盡量避免因電源故障引起系統(tǒng)失靈各控制制造廠家對硬件的配電部分都十分重視,因此保證DCS/ESD供電電源的質(zhì)量和安全就顯得特別重要。為此，除工業(yè)電網(wǎng)正常供電外還需配備UPS(Uninterruptible PowerSystem)供電系統(tǒng)，UPS系統(tǒng)由整流模塊充電模塊、蓄電池、逆變模塊、自動旁路開關(guān)、手動維修旁路開關(guān)等組成，UPS可以向DCS/ESD提供高質(zhì)量、安全可靠的電源保證化工生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定、可靠。

2 UPS電源的工作原理及工作過程

2.1組成及工作原理

     UPS 重要用于給集散控制系統(tǒng)DCS，安全保護系統(tǒng)ESD,控制執(zhí)行元件、電磁閥、電氣轉(zhuǎn)換器等重要負載提供不間斷的電力供應(yīng) 。使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞。雖然各企業(yè)選擇UPS供電系統(tǒng)型號及系統(tǒng)容量有所不同,但其原理和重要功能基本相同。從基本應(yīng)用原理上講，UPS是一種含有儲能裝置,以逆變器為重要元件,穩(wěn)壓穩(wěn)頻輸出的電源保護設(shè)備。要由整流器、蓄電池、逆變器和靜態(tài)開關(guān)等幾部分組成.UPS系統(tǒng)的工作原理:將供電質(zhì)量較差的廠用電源首先經(jīng)整流裝置變換成直流電源,一路經(jīng)充電模塊向蓄電池充電另一路采用高頻脈寬調(diào)制(SPWM)法在逆變裝置內(nèi)重新將直流電源變成純正的高質(zhì)量的正弦波電源向負載供電。當交流工作電源消失或整流裝置等元器件故障時，由蓄電池組經(jīng)電池開關(guān)向逆變裝置供電。當逆變裝置故障輸出電壓異常或過載時，則切換到自動旁路開關(guān)由廠用電直接向負載供電。

2.2 UPS電源工作過程

    當市電正常時，直流主回路有直流電壓，供給DC-交流逆變器，輸出穩(wěn)定的220V 交流電壓,同時市電對電流充電。當任何時候市電欠壓或突然掉電，則由電池組通過隔離二可以的管開關(guān)向直流回路饋送電能 。從電網(wǎng)供電到電池供電沒有切換時間。當電池能量即將耗盡時，不間斷電源發(fā)出聲光報警，并在電池放電限點停止逆變器工作，長鳴告警 。不間斷電源還有過載保護功能，當發(fā)生超載(150%負載)時,跳到旁路狀態(tài)，并在負載 正常時自動 返回 。當發(fā)生嚴重超載(超過200%額定負載)時，不間斷電源立即停止逆變器輸出并跳到旁路狀態(tài)，此時前面空氣開關(guān)也可能跳閘 。消除故障后，只要合上開關(guān)，重新開機即開始恢復工作。

3 DCS/ESD系統(tǒng)UPS的選用

3.1 DCS/ESD對其供電要求

DCS/ESD對其供電要求是可以的其嚴格的它不僅需要高質(zhì)量、高穩(wěn)定性的供電電源,當電網(wǎng)系統(tǒng)突然停電時,要有供電電源保持一定時間的供電以便對DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)做保護性處理并使現(xiàn)場儀表及調(diào)節(jié)閥處于安全位置,同時還要確保工藝做緊急處理,防止故障發(fā)生。作為DCS/ESD等控制設(shè)備的不間斷電源UPS應(yīng)具有以功能：

    (1)無論在市電模式還是在電池模式:均可輸出失真皮任、穩(wěn)定度高的正弦波電源為DCS是可以的電源保障。

    (2)當市電停電或復電時，UPS市電模式與電池模式之間的切換是無轉(zhuǎn)換時間的，有保證了負載運行的高可靠性。

    (3)具有旁路供電功能，同時在用戶對電源具有特殊要求時，UPS可提供旁路供電過壓保護使 DCS 免于高壓危險。

    (4)對于供電要求高的DCS系統(tǒng)除了要有冗余的供電外，同時要有UPS的冗余。確保DCS 供電的穩(wěn)定性。

3.2 UPS為兩種形式

    一類是后備式，另一類是在線式，還有一種介于兩者之間的在線互動式 ，在線式UPS具有以優(yōu)點:

    (1)純正的正弦波輸出。無論在市電模式還是在電池模式，均可輸出失真度低、穩(wěn)定度高的正弦波電源,為DCS和ESD供可以的電源保障，

    (2)零切換時間。當市電停電或變電時。UPS 在市電模式與電池模式之間的切換是無轉(zhuǎn)換時間的，有保證了負載運行的高可靠性。

    (3)智能化通過數(shù)據(jù)通訊接口，可實現(xiàn)一臺UPS連接多臺計算機系統(tǒng)的功能，配有電源監(jiān)控軟件，可以直接在計算機屏上監(jiān)控電源與 UPS 運行狀況，有支持異常電力信息報警 、關(guān)閉及保存用戶的應(yīng)用程序等功能，以簡化網(wǎng)絡(luò)管理工作，并提高計算機系統(tǒng)的可靠性。

    (4)旁路保護功能。旁路供電功能使UPS 應(yīng)急處理能力大為提 高，同時在用戶對電源具有特殊要求時,在線式UPS可提供旁路供電過壓保護,使DCS 和ESD免于高壓危險。

出于供電頻率稍有變化和波形的時變,將會嚴重干擾 DCS/ESD 正常運行因此要求選用高質(zhì)量 、高穩(wěn)定度且切換時間短的 UPS 系統(tǒng)。在線式UPS電源系統(tǒng)具有供電的零時間切換等諸多優(yōu)點 ，因此在UPS電源選型上石化企業(yè)都選擇在線式UPS作為DCS和 ESD供電系統(tǒng)。

3.3 在線式UPS工作原理

 

規(guī)格參數(shù):

產(chǎn)品型號:3C10KS 3C15KS 3C20KS

額定功率:10KVA/9KW 15KVA/13.5KW 20KVA/18KW

輸入輸出模式 單進單出&三進單出

電氣特性

產(chǎn)品拓撲 在線式雙轉(zhuǎn)換

輸入電壓 380V/220V

輸入電壓范圍 120V-275V（176V-275V可滿載運行）

輸入功因 >0.95(三相輸入) >0.99

輸出電壓/輸出失真度 220V/230V/240V ±1%, THDU<2%(線性負載） 

輸入頻率范圍 40Hz-70Hz, 50/60Hz 自適應(yīng)

率 >93.5% （在線模式）, 98%（ECO模式）

過載能力 105%-125% : 10min, 125%-150% : 30s, >150% : 500ms

并機 大并機3臺（可選）

電池電壓 192V 192V, 216V,240V可配置

充電電流 4A 4A, 8A可擴展  

電氣連接

輸入 端子臺

輸出 端子臺

顯示和通訊  

顯示 中文LCD

通訊端口 RS232

可擴展插槽 選配，可擴展USB卡，MODBUS卡，NMC卡

軟件 Winpower

運行環(huán)境，技術(shù)規(guī)范和標準

運行環(huán)境溫度 0 to 40℃ 

噪聲 ≤50dB

安規(guī) IEC/EN 62040-1, B7260, B4943

EMC IEC/EN 62040-2 IEC 61000

認證 TLC,節(jié)能認證

尺寸 W×D×H / 重量

UPS 尺寸 (mm) 212 x 500 x 420 248 x 500x 616

UPS 重量(k)1 16.9 31 31

客戶服務(wù)和支持  

保固 3年

    在線式UPS在市電正常時，由市電進行整流提供直流電壓給逆變器工作，由逆變器向負載提供交流電，在市電異常時，逆變器由電池提供能量，逆變器始終處于工作狀態(tài)，保證無間斷輸出。其特點是，有可以的寬的輸入電壓范圍，無切換時間且輸出電壓穩(wěn)定精度高，特別適合對電源要求較高的場合。

3.4 另外UPS的選用還應(yīng)考慮UPS蓄電池容量全負荷使用30分鐘以上，減負荷保障供電4個小時以上，緊急停電可以事故停車,停電檢修時候可以保障重要控制系統(tǒng)不失電);UPS容量應(yīng)根據(jù)DCS系統(tǒng)的電量來選擇,一般DCS耗電量為UPS額定電功率的60%-70%為宜。

4 UPS的運行維護及事故處置

制造業(yè)工廠UPS電源20kVA意事項：

    1）UPS的使用環(huán)境應(yīng)意通風良可以，利于散熱，并保持環(huán)境的清潔。

    2）切勿帶感性負載，如點鈔機、日光燈、空調(diào)等，以免造成損壞。

    3）UPS的輸出負載控制在60左右為，可靠性高。

    4）UPS帶載過輕（如1000VA的UPS帶100VA負載）有可能造成電池的深度放電，會降低電池的使用壽命，應(yīng)盡量避免。

    5）適當?shù)姆烹姡�有助于電池的，如長期不停市電，每隔三個月應(yīng)人為斷掉市電用UPS帶負載放電一次，這樣可以延長電池的使用壽命。

    6）對于多數(shù)小型UPS，上班再開UPS，開機時要避免帶載啟動，班時應(yīng)關(guān)閉UPS；對于網(wǎng)絡(luò)機房的UPS，由于多數(shù)網(wǎng)絡(luò)是24小時工作的，所以UPS也必須全天候運行。

    7）制造業(yè)工廠UPS電源20kVA放電后應(yīng)及時充電，避免電池因過度自放電而損壞。

4.1 日常維護

    (1)UPS 應(yīng)放在無有害氣體、無劇烈振動、無磁作用、環(huán)境溫度為-10℃~+ 40℃ 、相對濕度小于85%及進風良可以的室內(nèi);

    (2)UPS定期清潔,勿沾染灰塵，確保機器壽命:清潔時，要用軟布擦拭，切勿使用磨砂作為清潔劑;

    (3)UPS應(yīng)避免頻繁開機，可以在長時間開機狀態(tài)。

    (4)如工廠用電一直正常，UPS電池組沒有工作的機會，其電池在長期浮充狀態(tài)有可能損壞，應(yīng)定期對 UPS 進行充放電，這樣不僅可以活化電池.也可檢驗UPS 是否狀態(tài)正常。

    (5)UPS使用后應(yīng)立即進行充電，使電池恢復到正常浮充狀態(tài)。

    (6)每天查看UPS操作顯示屏，確認 UPS電源的運行狀態(tài)模擬指示燈是否在正常運行狀態(tài)。

    (7)每周在UPS電源顯示屏查看電池的浮充電壓、UPS的輸出電壓 、電流、并做可以記錄，與以前數(shù)據(jù)進行比較，如數(shù)據(jù)變化比較大，則應(yīng)及時查明原因。

    (8)每周檢查時用耳聽UPS電源是否有異常響動，重要是功率模塊及隔離輸出變壓器的冷卻風扇，以及變壓器是否有異常的震動聲音。

    (9)UPS進出風口要保持通，每月應(yīng)定期檢查進出風口是否有不同的堵塞。

4.2 故障處理

    當電源在運行過程中出現(xiàn)報警時，切勿慌亂操作的任何開關(guān)和按錯，以免將事故擴大甚至造成輸出中斷。當電源出現(xiàn)報警時，首先應(yīng)看清顯示面板上的狀態(tài)指示燈及液晶顯示屏的提示,UPS具有自診所功能，一旦出現(xiàn)故障會通過狀態(tài)指示燈液晶屏提供故障類型故障時間等信息，待看清狀態(tài)指示燈及液晶顯示屏提供故障類型后，再根據(jù)不同的故障類型進行相應(yīng)的處理，運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)以幾種故障有以幾種:

    (1)工廠交流用電故障:也就是交流輸入停電或出現(xiàn)大范圍的波動，UPS 出現(xiàn)告警。同時也出現(xiàn)電池放電告警信息，此時UPS面板狀態(tài)指示燈的交流輸入燈熄滅,電池放電燈亮,此時首先要確定是否工廠交流用電故障,檢查UPS輸入開關(guān)是否跳閘或保險絲是否熔斷,如確實為工廠用電故障,在不知道恢復時間的情況,把不重要的負載切除掉,以保證重要負載的不間斷供電。

    (2)逆變器故障:出現(xiàn)該報警的同時，也出現(xiàn)自動旁路開關(guān)帶載報警,此時應(yīng)首先確認在面板上是否同時出現(xiàn)逆變器超載報警，如有就查看液晶顯示屏上的輸出電流，如超過額定電流,則關(guān)閉不重要的負載，直到輸出電流小于額定輸出電流，然后按復位鍵消除報警后重新啟動逆變器，如沒有超載報警信號，說明逆變器不是因為沖擊電流而保護關(guān)閉,而是IBT器件或驅(qū)動控制有故障，應(yīng)及時通知廠家進行維修。

    (3)旁路失:出現(xiàn)該報警信號時一般應(yīng)同時出現(xiàn)逆變器不同程度報警信號，這表明輸入的廠用電的電壓頻率超出設(shè)定范圍，但滿足整流器要求，這時逆變器自起振，不再跟蹤旁路，這時不能再起動大容量負載，以免沖擊逆變器。

制造業(yè)工廠UPS電源20kVA支持PT20KS綜述:

    只要UPS不間斷電源系統(tǒng)配置合理，制造業(yè)工廠UPS電源20kVA支持PT20KS日常維護和得當，做到防患于未然，就可以使UPS運行穩(wěn)定、可靠，從而向DCS/ESD系統(tǒng)安全、可靠、高質(zhì)量地供電，確保化工生產(chǎn)的安全穩(wěn)定長周期地運行。