ups技术在化工厂生产装置的应用-天津石化化工保运站

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1、UPS技术在化工厂生产装置的应用周立宏（天津石化化工保运站）摘要：交流不间断电源UPS（UninterruptiblePowerSupply）广泛应用于通讯、电力、银行、石油化工等行业，本文通过多年在大型石化装置的应用实践。介绍UPS系统单机运行、主从热备份双机冗余、冗余并机几种方式如何选用和优缺点；介紹UPS日常维护的一些基本做法。以此为提高UPS应用水平提供一些帮助，减少因UPS故障造成损失。关键词：UPS单机热备份冗余双机并机冗余55随着石油化工行业仪表大量采用DCS控制系统，装置操作的自动化水平越来越高，出现事故后损失也越来越大。因此，对DCS电源的要求也越来越高。

2、目前，大部分装置采用UPS作为供电电源，如何提高UPS的可靠性，是对我们从事电气的技术人员的一大课题。本文旨在通过近年实际，以三相在线式UPS在我厂的应用为例，介绍UPS原理与应用,同时就有关运行维护方面问题与大家探讨。一、UPS基本组成和工作原理：一）UPS组成与功能UPS在工作原理上分在线式和后备式两种，石化装置上应用最多的是在线式UPS。一套在线式UPS系统基本结构是由整流器、逆变器、蓄电池组和静态自动旁路和手动旁路开关五大部分组成。其一次系统图如图1。图1手动维修旁路蓄电池旁路电源主电源整流器逆变器负载自动静态旁路~-——-~~UPS主要功能归纳为五个方面：1）双电

3、源之间可以实现无间断相互切换；2）隔离功能：可将瞬间电压间断、电压波动、频率波动以及电压噪声等电网干扰阻挡在负载之前，同时也避免负载对电网干扰；3）电压转换功能：将输入电压转换为所需电压；4）频率变换功能；5）后备功能：利用电池存储的电能在电网停电、整流器故障时为负载提供一定时间的后备供电。二）各单元的功能：1、自动静态旁路开关自动静态旁路开关是由可控硅等电力电子元件组成。从原理上讲它相当于一个单刀双置的一个刀闸，它的公共端接于输出负荷侧，两活动刀座端：一端接于逆变器输出侧；另一端接于旁路电源侧。正常运行状态，静态开关投合在逆变器侧。静态自动旁路在控制上保证逆变器和旁路电源

4、之间自动切换特点是“先合后断”即0秒切换，以此保证向负荷供电不间断。下列情况将引起自动静态旁路开关切换：1）当负荷产生较大冲击电流或短时短路时，超过逆变器承受值时。2）电池放电终了，旁路电源合格。3）逆变器故障。4）人工倒切到旁路模式。2、手动旁路：手动旁路是接于旁路电源和逆变器输出之间的空气开关，UPS一些机型如梅兰日兰已经做在了机器内部，有些机型需另加这一回路。手动旁路是单机系统运行状态维护UPS系统必不可少的设备。需要注意的是：只有UPS工作在“静态旁路电源侧”才能手动合“手动旁路”开关。3、整流器：5将不稳定的三相交流市电电源整成直流的设备。整流后主要作为逆变器电源

5、，同时提供给电池组作为浮充或均充电源。4、逆变器将整流器或蓄电池送过来的直流，经逆变后重新变成三相交流电源输出。在逆变器和自动旁路的控制中存在着锁相环控制，即如果旁路电源电压、频率和相位在额定偏差范围内（称谓容限范围），则UPS输出电源的电压、频率将跟随旁路电源而变化（即旁路锁相），这时也允许手动进行逆变器和旁路互切；如果旁路电源电压、频率在容限范围之外，UPS自动转由蓄电池组工作，输出电源将以UPS自身设定额定电压、频率运行。因此，UPS的对电源适应范围的容限是衡量UPS系统可靠性的重要指标。5、蓄电池组蓄电池组是UPS系统的关键，平时由整流器整出的直流做电源在浮充状态下

6、工作。当交流输入失电或电网电源质量超标，将自动由蓄电池组的直流经逆变后不间断送向负载。因此，蓄电池组性能直接影响UPS作用的发挥。一、单机UPS系统在我厂的应用及问题对策我厂从1993年随着DMT装置仪表更换为DCS系统，配套引进了一台梅兰日兰公司的EPS2000型UPS开始，到目前为止共使用过梅兰日兰EPS200和GALAXYPW、SIEMENSS系列、POWERWARE9315等10多台不同品牌和型号的UPS，主要给装置仪表DCS、火警等重要工业负荷供电。在使用过程中也曾发生多次故障，进行过多次改进。1、故障统计对我厂UPS使用中故障统计见下表：统计项目次数占用比例备注

7、整流器故障17%GTR机型逆变器故障17%GTR机型电池故障1071%免维护型其他故障214%2、故障原因分析及处理的对策：从上表可以看出，电池故障是UPS故障的主要原因。由于其他几项都可以依靠UPS完善的报警和自动切换系统和日常巡检来及时发现和处理。因此，电池一直是UPS维护的重点内容，如果维护不当，当电网波动和大型电气设备启动时，因电压降低，电池失效造成UPS不能发挥作用，将间接给生产造成重大损失。UPS系统配置的电池大部分是单体为12V胶体阀控型铅酸免维护电池（大容量电池为2V），一套UPS电池组按照机型由3