浅谈UPS运行模式在化工企业中的应用与优化.pdf

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1、化工自动化及仪表第40卷浅谈UPS运行模式在化工企业中的应用与优化张鹏飞李峰(河南龙字煤化工有限公司，河南永城476600)摘要针对UPS设备较为原始的常用运行模式，结合事故案例进行分析，并提出了UPS设备运行模式的优化与改造方案。关键词UPS全厂一体化控制系统STS中图分类号TH862文献标识码B文章编号1000．3932(2013)01-0096-02由于对安全可靠性要求的提高，在连续生产性质较高的大型化工企业安全生产系统中，ESD(紧急停车装置)、ITCC(集成化透平压缩机控制系统)及DCS(分布式控制系统)等

2、全厂一体化控制系统得到广泛的应用。在一座大、中型现代化化工企业中，全厂一体化控制系统的UPS(不间断供电系统)设备完全可以列入企业最重要的设备之一，UPS设备的运行模式是否完善、合理，直接关系到整个控制系统及全厂生产装置能否安全稳定的运行。1UPS优化前的运行模式分析上世纪90年代乃至2000年以后的UPS设计，沿用了较为原始的常用设计思路(图1)，目前国内部分控制系统仍采用一套UPS供电的方案，或采取了两台UPS并联运行的模式(图2)，即正常情况下，由UPS整流、逆变后提供给控制系统。1．1优化前的UPS运行模式分

3、析如果出现UPS故障，则UPS会自动切换到旁路(市电)供电，此时该企业生产经营的决策者面临3个选择：a．生产装置停车，控制系统下电，检修UPS，检修完毕后，控制系统上电，生产装置重新开车；b．不检修UPS，使用旁路(市电)供电，待生产装置停车期间再检修UPS；C．UPS自动旁路(市电)供电后，生产装置仍保持运行，检修人员在线检修UPS，UPS检修完毕后将UPS从旁路运行转向在线运行。选择a项——生产装置停车，检修UPS，那么企业需付出较大的生产系统停、开车成本；选择b项——不检修UPS，使用旁路(市电)供电，则整。骶

4、-通傅憎■b群就近的市电’开关II葬肇{羽￡r酬““i蝴图I较为原始的UPS运行模式M。i2r零i。引Bvoassl}k一■-I—lMainslT图2两台UPS并联运行模式个企业的控制系统及生产装置运行在极大的安全风险下，一旦市电供电受外界影响(如上级电网或天气影响)或本企业内部供电设备故障的影响，供电系统产生波动、晃电或失电，出现控制系统失效、重启的现象，将直接造成整个生产装置紧急停车的后果；选择C项——在线检修UPS，检修完毕后将UPS从旁路运行转向在线运行。看似合理，但如果在线检修UPS的过程中，出现了任何UP

5、S内部短路或影响旁路供电的故障，也可能会造成同选择b项一样的灾难性后果。1．2该UPS运行模式下的事故案例分析以某煤化工企业在2009年11月出现过的真收稿日期：2012-10-10(修改稿)两第1期张鹏飞等．浅谈UPS运行模式在化工企业中的应用与优化97实安全事故为例。该企业使用了3台GE40KVAUPS并联运行，其运行模式类似于图2，在该企业热电装置(3台130t／h循环流化床锯炉)、空分装置(能力为52kNm3／h)、煤气化(2kt／d投煤量、壳牌粉煤气化装置)、甲醇(能力为50万t／a)装置生产系统101％负

6、荷正常运行期间，全厂一体化控制系统并联运行的3台UPS中的一台出现了放障，致使3台并机UPS全部甩负荷转向旁路供电(UPS内部旁路供电)，由于化工企业生产的连续性，一次停车、重新开车将造成200万元左右的经济损失，因此检修负责人决定采取c项检修方案0在检修UPS期间更换直流电容时，由于UPS厂家检修人员的失误，造成了UPS内部出现短路，短路故障直接顶跳了另外两台UPS及旁路供电的同级断路器，导致全厂控制系统失电，各生产装置纷繁复杂的控制、联锁、逻辑及顺控程序等全部失效。全厂生产装置的控制阀门全部处于原始或故障位置，整

7、个生产系统处于无法监控、混乱不堪的状态，给企业人员和生产设备带来了非常严重的后果和影响。从以上分析和案例可以看出，如图1、2所示的两种UPS运行模式，安全可靠性和可维护性较低，不能满足目前大、中型化工企业安全、稳定生产的需要。2UPS优化后的运行模式的优化与分析图3所示为上述安全事故发生后该企业对UPS运行模式优化后的结构简图，主要优化步骤有两个。2．1将UPS并机分为两个供电系列在原来3台GEUPS并机的基础上，增加了一台相同容量的UPS，组成两两并机、分段供电的运行模式，将UPS输出分为两个供电系歹吐，这两个系列

8、分别输出到各控制系统供电的A、B两个系列母排上，目前国内外主流的控制系统都配备了双电源卡件供电，互相冗余。2．2增加ATS(自动切换装置)、STS(静态开关)负载供电设备ATS的作用是使UPS具有同源性，采用STS负载自动切换开关设备，作用是给220VAC的现场仪表、PLC和电动阀门设备供电，它在执行自动切换操作时，对输入到负载设备的电源仅有3