化工應(yīng)用技術(shù)論文(2)
化工應(yīng)用技術(shù)論文
化工應(yīng)用技術(shù)論文篇二
UPS技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用
關(guān)鍵詞：氯堿生產(chǎn);UPS應(yīng)用
中圖分類號(hào)：TQ06文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
摘要：闡述了UPS的工作原理、介紹UPS系統(tǒng)運(yùn)行，雙路輸入雙機(jī)并行、介紹UPS日常維護(hù)的一些基本做法
我廠為規(guī)模20萬噸/年氯堿與PVC的化工企業(yè)，采用了3套DCS控制系統(tǒng)。氯堿生產(chǎn)采用的是離子膜法生產(chǎn)技術(shù)。離子膜法燒堿生產(chǎn)工藝的控制點(diǎn)多、自動(dòng)化程度高,為了保護(hù)電解槽用的離子交換膜和陰陽極,在故障停車時(shí)必須保證及時(shí)通入極化電流。所以, 為提高可靠性，DCS及相關(guān)儀表的供電采用不間斷電源――UPS(Uninterruptible power supply)。
UPS電源是一種能夠?yàn)橛?jì)算機(jī)、生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)等重要負(fù)載提供不間斷的優(yōu)質(zhì)安全電源的裝置。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生任何異常狀況時(shí)，它能確保計(jì)算機(jī)等重要負(fù)載在一定時(shí)間內(nèi)仍然正常工作，有效抵御因電網(wǎng)擾動(dòng)引起的數(shù)據(jù)丟失、生產(chǎn)過程失控等危險(xiǎn)。因此UPS可為DCS提供穩(wěn)定的電源為工藝操作人員進(jìn)行裝置應(yīng)急停車贏得了時(shí)間，可以有效的避免生產(chǎn)裝置的非計(jì)劃停車。
一.UPS的結(jié)構(gòu)及原理.
UPS在工作原理上分在線式和后備式兩種，化工裝置上應(yīng)用最多的是在線式UPS。一套在線式UPS系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)是由整流器、逆變器、蓄電池組和靜態(tài)自動(dòng)旁路和手動(dòng)旁路開關(guān)五大部分組成。其一次系統(tǒng)圖如圖1：
圖1
1、自動(dòng)靜態(tài)旁路開關(guān)：自動(dòng)靜態(tài)旁路開關(guān)是由可控硅等電力電子元件組成。從原理上講它相當(dāng)于一個(gè)單刀雙置的一個(gè)刀閘，它的公共端接于輸出負(fù)荷側(cè)，兩活動(dòng)刀座端：一端接于逆變器輸出側(cè);另一端接于旁路電源側(cè)。正常運(yùn)行狀態(tài)，靜態(tài)開關(guān)投合在逆變器側(cè)。靜態(tài)自動(dòng)旁路在控制上保證逆變器和旁路電源之間自動(dòng)切換特點(diǎn)是“先合后斷”即0秒切換，以此保證向負(fù)荷供電不間斷。下列情況將引起自動(dòng)靜態(tài)旁路開關(guān)切換：
1) 當(dāng)負(fù)荷產(chǎn)生較大沖擊電流或短時(shí)短路時(shí)，超過逆變器承受值時(shí)。
2) 電池放電終了，旁路電源合格。
3) 逆變器故障。
4) 人工倒切到旁路模式。
2、手動(dòng)旁路：手動(dòng)旁路是接于旁路電源和逆變器輸出之間的空氣開關(guān)，。手動(dòng)旁路是單機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)維護(hù)UPS系統(tǒng)必不可少的設(shè)備。需要注意的是：只有UPS工作在“靜態(tài)旁路電源側(cè)”才能手動(dòng)合“手動(dòng)旁路” 開關(guān)。
3、整流器：將不穩(wěn)定的三相交流市電電源整成直流的設(shè)備。整流后主要作為逆變器電源，同時(shí)提供給電池組作為浮充或均充電源。
4、逆變器：將整流器或蓄電池送過來的直流，經(jīng)逆變后重新變成三相交流電源輸出。在逆變器和自動(dòng)旁路的控制中存在著鎖相環(huán)控制，即如果旁路電源電壓、頻率和相位在額定偏差范圍內(nèi)(稱謂容限范圍)，則UPS輸出電源的電壓、頻率將跟隨旁路電源而變化(即旁路鎖相)，這時(shí)也允許手動(dòng)進(jìn)行逆變器和旁路互切;如果旁路電源電壓、頻率在容限范圍之外，UPS自動(dòng)轉(zhuǎn)由蓄電池組工作，輸出電源將以UPS自身設(shè)定額定電壓、頻率運(yùn)行。因此，UPS的對電源適應(yīng)范圍的容限是衡量UPS系統(tǒng)可靠性的重要指標(biāo)。
5、蓄電池組：蓄電池組是UPS系統(tǒng)的關(guān)鍵，平時(shí)由整流器整出的直流做電源在浮充狀態(tài)下工作。當(dāng)交流輸入失電或電網(wǎng)電源質(zhì)量超標(biāo)，將自動(dòng)由蓄電池組的直流經(jīng)逆變后不間斷送向負(fù)載。因此，蓄電池組性能直接影響UPS作用的發(fā)揮。
二.雙路輸入雙機(jī)并行系統(tǒng)在我廠的應(yīng)用
目前單機(jī)UPS系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，其優(yōu)點(diǎn)是資金投入低，維護(hù)方便;但其缺點(diǎn)也顯而易見，單機(jī)系統(tǒng)在進(jìn)行電池維護(hù)時(shí)，在放電期間由于負(fù)荷是通過旁路電源供電，因此，存在以下問題：
1)負(fù)荷電壓受旁路電源控制，不能保證負(fù)荷電壓指標(biāo)合格。
2)負(fù)荷不受保護(hù)。萬一旁路電源波動(dòng)或停電，負(fù)荷將受到重大影響，特別是DCS等重要負(fù)荷出現(xiàn)掉電，間接造成生產(chǎn)裝置停車其經(jīng)濟(jì)損失巨大。
我廠DCS裝置由兩臺(tái)科華FR-UK33120PG機(jī)型的UPS做雙路輸入雙機(jī)并行系統(tǒng)，其單臺(tái)為容量120KVA，三相輸入單相輸出的在線式UPS。其系統(tǒng)圖如圖2：
主電源1
主電源2
旁路電源
輸入配電柜
輸出配電柜
接線說明：主電源1由我廠110KKVA變電站直接供電，主電源2和旁路電源由我廠生產(chǎn)用電供電。其中主電源1和主電源2接入Schneider ATNSX自動(dòng)電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)作為整個(gè)UPS系統(tǒng)的主電源。和傳統(tǒng)UPS應(yīng)用相比，我廠加入的這套ATNSX自動(dòng)電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)雙路輸入自動(dòng)切換，全面保證電源輸入的可靠性。
兩臺(tái)UPS冗余并機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：
1)提高了系統(tǒng)的過載能力：是單臺(tái)UPS過載能力的2倍。
2)由于2臺(tái)UPS同時(shí)帶負(fù)荷，使機(jī)器利用率得到提高。
3)為負(fù)荷增加后，UPS增容帶來方便。當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，只需增加一臺(tái)或幾臺(tái)同容量的UPS并聯(lián)即可，不用整個(gè)推倒整體從新選擇大量設(shè)備。
4)并機(jī)冗余UPS操作簡單、維護(hù)方便。
并機(jī)時(shí)應(yīng)注意的問題是： a) 選用的機(jī)器必須具備并機(jī)能力，機(jī)器為同一品牌同一容量。如我廠選用的就是同樣配置的兩套120KVAups。
b) 2臺(tái)UPS同時(shí)帶負(fù)荷，平均分擔(dān)相等負(fù)荷，這時(shí)要求負(fù)荷功率小于或等于單臺(tái)UPS的額定功率，當(dāng)一臺(tái)UPS故障，另一臺(tái)UPS能繼續(xù)供全部負(fù)荷，這種方式也叫1/2冗余度并機(jī)。我廠在購置UPS時(shí)經(jīng)過詳細(xì)的負(fù)載統(tǒng)計(jì)，估算出需采用2x120KVA的容量的UPS能滿足要求。經(jīng)過兩年來實(shí)際運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，滿負(fù)荷雙機(jī)負(fù)載率為40%，能夠保證單臺(tái)運(yùn)行負(fù)載率為80%，這樣即使一臺(tái)UPS故障，另一臺(tái)UPS也能滿足我廠生產(chǎn)需求。
三.UPS的安裝與使用
1. 裝前應(yīng)確定容量、相序、電壓、頻率及規(guī)格與生產(chǎn)系統(tǒng)的要求是否相匹配,特別要注意相序接入是否正確。
2. UPS應(yīng)安裝在地面平整處,不能傾斜放置。
3.在化工生產(chǎn)環(huán)境下，要防止接觸腐蝕性氣體。
4.為便于散熱和維護(hù)，UPS主機(jī)和電池組應(yīng)放置在溫度可控制，通風(fēng)便利的房間。并且擺放間隔應(yīng)利于人員維護(hù)通行。
四.UPS的使用與維護(hù)
1. UPS是電力電子設(shè)備并且內(nèi)附蓄電池，周圍環(huán)境非常重點(diǎn)，要求周圍潔凈，環(huán)境溫度要保持在20―25℃較好。
2. UPS電池應(yīng)安裝單電池內(nèi)阻檢測單元，以便在運(yùn)行狀態(tài)了解電池的性能，為電池維護(hù)提供參考。這樣可通過巡視了解電池的內(nèi)阻變化，及時(shí)維修，但應(yīng)指出的是電池檢測不能代替電池的維護(hù)。
3. 蓄電池是UPS的重要組成部分,定期維護(hù)保養(yǎng)、保護(hù)好蓄電池,可延長UPS的使用壽命?，F(xiàn)在使用的一般都是全封閉免維護(hù)電池一般要求3～6個(gè)月需充放電一次，而我們由于受生產(chǎn)實(shí)際的限制一般控制在每年一次充放電試驗(yàn)，因此電池組長期在浮充電狀態(tài)，極易造成電池組老化，得不到活化。另外充電機(jī)的紋波系數(shù)高，充電機(jī)濾波電容器的容量降低及損壞等因素，造成電池組故障率極高。在市電中斷時(shí)，電池不能放電造成供電中斷，造成經(jīng)濟(jì)損失。所以這就要求我們在日常的維護(hù)中加強(qiáng)管理，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，定期對電池組進(jìn)行更換才能避免事故的發(fā)生。
參考文獻(xiàn)
1.周芹剛，閆健. UPS在燒堿生產(chǎn)中的應(yīng)用[J]，氯堿工業(yè)，2007(1)，8-9
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