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(chē)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(dǎo)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?cè)诰�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(duì)電網(wǎng)出現(xiàn)的斷電、市電電壓過(guò)高或過(guò)低、電壓瞬間跌落或減幅震蕩、 高壓脈沖、電壓波動(dòng)、浪涌電壓、諧波失真、雜波干擾、頻率波動(dòng)等狀 況提供理想的解決方案，為用戶負(fù)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(kuò)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(jiǎn)述：

     據(jù)IDC互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心(Internet Data Center)統(tǒng)計(jì),在中國(guó),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(wèn)題:斷電、雷擊尖峰、浪涌、頻率震蕩、電壓突變、電壓波動(dòng)、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(gè)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(dòng)影響產(chǎn)品產(chǎn)質(zhì)量重則全線停產(chǎn).因此DCS系統(tǒng)對(duì)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(chē)系統(tǒng)是對(duì)石油化工生產(chǎn)裝置可能發(fā)生的危險(xiǎn)或不采取措施將繼續(xù)惡化的狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)響應(yīng)和保護(hù),使生產(chǎn)裝置進(jìn)入一個(gè)預(yù)定義的安全停車(chē)工況，從而使危險(xiǎn)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(fù)雜性其電源故障就可以象后院起火一樣處理起來(lái)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(duì)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(dòng)旁路開(kāi)關(guān)、手動(dòng)維修旁路開(kāi)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(guò)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(hù)系統(tǒng)ESD,控制執(zhí)行元件、電磁閥、電氣轉(zhuǎn)換器等重要負(fù)載提供不間斷的電力供應(yīng) 。使負(fù)載維持正常工作并保護(hù)負(fù)載軟、硬件不受損壞。雖然各企業(yè)選擇UPS供電系統(tǒng)型號(hào)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(chǔ)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(hù)設(shè)備。要由整流器、蓄電池、逆變器和靜態(tài)開(kāi)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(fù)載供電。當(dāng)交流工作電源消失或整流裝置等元器件故障時(shí)，由蓄電池組經(jīng)電池開(kāi)關(guān)向逆變裝置供電。當(dāng)逆變裝置故障輸出電壓異常或過(guò)載時(shí)，則切換到自動(dòng)旁路開(kāi)關(guān)由廠用電直接向負(fù)載供電。

2.2 UPS電源工作過(guò)程

    當(dāng)市電正常時(shí)，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(shí)市電對(duì)電流充電。當(dāng)任何時(shí)候市電欠壓或突然掉電，則由電池組通過(guò)隔離二可以的管開(kāi)關(guān)向直流回路饋送電能 。從電網(wǎng)供電到電池供電沒(méi)有切換時(shí)間。當(dāng)電池能量即將耗盡時(shí)，不間斷電源發(fā)出聲光報(bào)警，并在電池放電限點(diǎn)停止逆變器工作，長(zhǎng)鳴告警 。不間斷電源還有過(guò)載保護(hù)功能，當(dāng)發(fā)生超載(150%負(fù)載)時(shí),跳到旁路狀態(tài)，并在負(fù)載 正常時(shí)自動(dòng) 返回 。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重超載(超過(guò)200%額定負(fù)載)時(shí)，不間斷電源立即停止逆變器輸出并跳到旁路狀態(tài)，此時(shí)前面空氣開(kāi)關(guān)也可能跳閘 。消除故障后，只要合上開(kāi)關(guān)，重新開(kāi)機(jī)即開(kāi)始恢復(fù)工作。

3 DCS/ESD系統(tǒng)UPS的選用

3.1 DCS/ESD對(duì)其供電要求

DCS/ESD對(duì)其供電要求是可以的其嚴(yán)格的它不僅需要高質(zhì)量、高穩(wěn)定性的供電電源,當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)突然停電時(shí),要有供電電源保持一定時(shí)間的供電以便對(duì)DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)做保護(hù)性處理并使現(xiàn)場(chǎng)儀表及調(diào)節(jié)閥處于安全位置,同時(shí)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(wú)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(dāng)市電停電或復(fù)電時(shí)，UPS市電模式與電池模式之間的切換是無(wú)轉(zhuǎn)換時(shí)間的，有保證了負(fù)載運(yùn)行的高可靠性。

    (3)具有旁路供電功能，同時(shí)在用戶對(duì)電源具有特殊要求時(shí)，UPS可提供旁路供電過(guò)壓保護(hù)使 DCS 免于高壓危險(xiǎn)。

    (4)對(duì)于供電要求高的DCS系統(tǒng)除了要有冗余的供電外，同時(shí)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(dòng)式 ，在線式UPS具有以優(yōu)點(diǎn):

    (1)純正的正弦波輸出。無(wú)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(shí)間。當(dāng)市電停電或變電時(shí)。UPS 在市電模式與電池模式之間的切換是無(wú)轉(zhuǎn)換時(shí)間的，有保證了負(fù)載運(yùn)行的高可靠性。

    (3)智能化通過(guò)數(shù)據(jù)通訊接口，可實(shí)現(xiàn)一臺(tái)UPS連接多臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能，配有電源監(jiān)控軟件，可以直接在計(jì)算機(jī)屏上監(jiān)控電源與 UPS 運(yùn)行狀況，有支持異常電力信息報(bào)警 、關(guān)閉及保存用戶的應(yīng)用程序等功能，以簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理工作，并提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性。

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

出于供電頻率稍有變化和波形的時(shí)變,將會(huì)嚴(yán)重干擾 DCS/ESD 正常運(yùn)行因此要求選用高質(zhì)量 、高穩(wěn)定度且切換時(shí)間短的 UPS 系統(tǒng)。在線式UPS電源系統(tǒng)具有供電的零時(shí)間切換等諸多優(yōu)點(diǎn) ，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(hào):3C10KS 3C15KS 3C20KS

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

輸入輸出模式 單進(jìn)單出&三進(jìn)單出

電氣特性

產(chǎn)品拓?fù)?span style="white-space:pre"> 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(yùn)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(fù)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(guò)載能力 105%-125% : 10min, 125%-150% : 30s, >150% : 500ms

并機(jī) 大并機(jī)3臺(tái)（可選）

電池電壓 192V 192V, 216V,240V可配置

充電電流 4A 4A, 8A可擴(kuò)展  

電氣連接

輸入 端子臺(tái)

輸出 端子臺(tái)

顯示和通訊  

顯示 中文LCD

通訊端口 RS232

可擴(kuò)展插槽 選配，可擴(kuò)展USB卡，MODBUS卡，NMC卡

軟件 Winpower

運(yùn)行環(huán)境，技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)

運(yùn)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(rèn)證 TLC,節(jié)能認(rèn)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(shí)，由市電進(jìn)行整流提供直流電壓給逆變器工作，由逆變器向負(fù)載提供交流電，在市電異常時(shí)，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(wú)間斷輸出。其特點(diǎn)是，有可以的寬的輸入電壓范圍，無(wú)切換時(shí)間且輸出電壓穩(wěn)定精度高，特別適合對(duì)電源要求較高的場(chǎng)合。

3.4 另外UPS的選用還應(yīng)考慮UPS蓄電池容量全負(fù)荷使用30分鐘以上，減負(fù)荷保障供電4個(gè)小時(shí)以上，緊急停電可以事故停車(chē),停電檢修時(shí)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(lái)選擇,一般DCS耗電量為UPS額定電功率的60%-70%為宜。

4 UPS的運(yùn)行維護(hù)及事故處置

制造業(yè)工廠UPS電源20kVA意事項(xiàng)：

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

    2）切勿帶感性負(fù)載，如點(diǎn)鈔機(jī)、日光燈、空調(diào)等，以免造成損壞。

    3）UPS的輸出負(fù)載控制在60左右為，可靠性高。

    4）UPS帶載過(guò)輕（如1000VA的UPS帶100VA負(fù)載）有可能造成電池的深度放電，會(huì)降低電池的使用壽命，應(yīng)盡量避免。

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

    6）對(duì)于多數(shù)小型UPS，上班再開(kāi)UPS，開(kāi)機(jī)時(shí)要避免帶載啟動(dòng)，班時(shí)應(yīng)關(guān)閉UPS；對(duì)于網(wǎng)絡(luò)機(jī)房的UPS，由于多數(shù)網(wǎng)絡(luò)是24小時(shí)工作的，所以UPS也必須全天候運(yùn)行。

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

4.1 日常維護(hù)

    (1)UPS 應(yīng)放在無(wú)有害氣體、無(wú)劇烈振動(dòng)、無(wú)磁作用、環(huán)境溫度為-10℃~+ 40℃ 、相對(duì)濕度小于85%及進(jìn)風(fēng)良可以的室內(nèi);

    (2)UPS定期清潔,勿沾染灰塵，確保機(jī)器壽命:清潔時(shí)，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(kāi)機(jī)，可以在長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)機(jī)狀態(tài)。

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

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

    (6)每天查看UPS操作顯示屏，確認(rèn) UPS電源的運(yùn)行狀態(tài)模擬指示燈是否在正常運(yùn)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(jìn)行比較，如數(shù)據(jù)變化比較大，則應(yīng)及時(shí)查明原因。

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

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

4.2 故障處理

    當(dāng)電源在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，切勿慌亂操作的任何開(kāi)關(guān)和按錯(cuò)，以免將事故擴(kuò)大甚至造成輸出中斷。當(dāng)電源出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，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(huì)通過(guò)狀態(tài)指示燈液晶屏提供故障類型故障時(shí)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(jìn)行相應(yīng)的處理，運(yùn)行過(guò)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(dòng)，UPS 出現(xiàn)告警。同時(shí)也出現(xiàn)電池放電告警信息，此時(shí)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(shí)首先要確定是否工廠交流用電故障,檢查UPS輸入開(kāi)關(guān)是否跳閘或保險(xiǎn)絲是否熔斷,如確實(shí)為工廠用電故障,在不知道恢復(fù)時(shí)間的情況,把不重要的負(fù)載切除掉,以保證重要負(fù)載的不間斷供電。

    (2)逆變器故障:出現(xiàn)該報(bào)警的同時(shí)，也出現(xiàn)自動(dòng)旁路開(kāi)關(guān)帶載報(bào)警,此時(shí)應(yīng)首先確認(rèn)在面板上是否同時(shí)出現(xiàn)逆變器超載報(bào)警，如有就查看液晶顯示屏上的輸出電流，如超過(guò)額定電流,則關(guān)閉不重要的負(fù)載，直到輸出電流小于額定輸出電流，然后按復(fù)位鍵消除報(bào)警后重新啟動(dòng)逆變器，如沒(méi)有超載報(bào)警信號(hào)，說(shuō)明逆變器不是因?yàn)闆_擊電流而保護(hù)關(guān)閉,而是IBT器件或驅(qū)動(dòng)控制有故障，應(yīng)及時(shí)通知廠家進(jìn)行維修。

    (3)旁路失:出現(xiàn)該報(bào)警信號(hào)時(shí)一般應(yīng)同時(shí)出現(xiàn)逆變器不同程度報(bào)警信號(hào)，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(shí)逆變器自起振，不再跟蹤旁路，這時(shí)不能再起動(dòng)大容量負(fù)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(hù)和得當(dāng)，做到防患于未然，就可以使UPS運(yùn)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(zhǎng)周期地運(yùn)行。