石油化工裝置不間斷供電電源分析

企業(yè)的過程控制系統(tǒng)、高檔精密儀器、計算機網(wǎng)絡(luò)、金融處理系統(tǒng)對供電電源質(zhì)量的要求越來越高,不間斷電源(UPS)得到廣泛的應(yīng)用。文章介紹真正在線式UPS 與一般UPS 產(chǎn)品的區(qū)別;單相現(xiàn)代高頻機與真正在線式UPS 的技術(shù)比較以及采用逐波限流技術(shù)的UPS 與傳統(tǒng)PWM控制的UPS 的區(qū)別。
　隨著石油化工各裝置對供電電源質(zhì)量要求越來越高,不間斷電源開始應(yīng)用于若干化工化纖重要裝置,這樣,既滿足了供電可靠性要求,又切實提高了供電質(zhì)量,增強了系統(tǒng)抗干擾能力,深受用戶的青睞。但是,不間斷電源在市場上的品種繁多,用戶能否買到貨真價實真正在線式控制UPS以及能否切實解決供電系統(tǒng)存在的幾種形式的干擾:即電源中斷、電壓跌落、浪涌電壓、噪聲電壓、電壓瞬變、過壓、欠壓、尖峰電壓,有待各裝置技術(shù)人員嚴(yán)格區(qū)別。據(jù)有關(guān)科技機構(gòu)統(tǒng)計,供電電源可靠性達9919 % ,每年可能產(chǎn)生825 min 停電,99199 %產(chǎn)生25 min 停電,即使達991999 % ,也會產(chǎn)生5 min 停電。美國一家權(quán)威雜志曾在1996 年作出統(tǒng)計,5 min 的停電,對金融系統(tǒng)將造成數(shù)百萬美元的損失,損失之大超過一般人的想象,經(jīng)不完全統(tǒng)計資料顯示,設(shè)備損壞4513 %來自電源突然中斷,可見其危害性特別大。
1 　在線式UPS 與一般UPS 產(chǎn)品的區(qū)別
真正在線式UPS 指UPS 的主要工作部件Inverter 逆變器長期處在工作運行狀態(tài),它對組成該部件電子元件以及工作狀態(tài)都有嚴(yán)格的特殊要求,且造價也相對較高,但它可在環(huán)境惡劣的地方工作。有些供貨商把準(zhǔn)在線式、在線后備式、在線互動式等,籠統(tǒng)說是在線式UPS。此類產(chǎn)品可以應(yīng)用于商業(yè)類計算機房等地方,但它對供電質(zhì)量要求較高,因而其造價較低,深受一些用戶歡迎。此類產(chǎn)品的特點是:要求供電電壓在200～240 V之間,才能達到穩(wěn)壓作用,一旦電壓偏差超出此范圍,則工作狀況要轉(zhuǎn)換到由電池供電,電池的長期
充電、放電工作,使電池組損壞,壽命減短,大約2～3 年就要換電池。此類典型代表為采用Deltec三端口電路UPS ,其穩(wěn)壓最佳范圍為220V ±10 % ,且只能解決5 種供電問題。筆者認為,它只適用于一般場所,對于石化企業(yè)各生產(chǎn)裝置要謹(jǐn)慎使用。因為其輸出波形多數(shù)為方波,對關(guān)鍵設(shè)備來說可靠性會降低,同時由于此類UPS 工作頻度低,動態(tài)性能較差,而且逆變器是在短時間內(nèi)工作,功率和散熱設(shè)計含量較小,比真正在線式的UPS 可靠性要低得多,因此絕對不能與真正在線式UPS 能精確控制輸出電壓和頻率相提并論。
2 　單相現(xiàn)代高頻機與真正在線式UPS 技術(shù)比較表1
單相現(xiàn)代高頻機與真正在線式UPS 技術(shù)比
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3 　逐波限流技術(shù)的UPS 與傳統(tǒng)PWM 控制UPS 的區(qū)別
化工部引進的醋酸乙醛裝置帶有逐波限流技術(shù)的UPS ,該裝置由于具有獨特逐脈沖過載及短路保護技術(shù),即PUISE BY PUISE ,保護能力大大加
強,提高了設(shè)備運行可靠性。PWM技術(shù)以中斷功率通量和控制占空比方法
來變換功率,它工作在20kHz～200kHz 開關(guān)頻率下。這種技術(shù)的特點是電路簡單,容易控制,所以在小功率變流技術(shù)中,PWM技術(shù)是占統(tǒng)治地位的。其缺點是,在開關(guān)頻率增加后,開關(guān)損耗會增加,主要是電源變壓器漏感引起的關(guān)斷損耗,它會影響電源的可靠性。更為突出的是由于其本身局限性,在系統(tǒng)發(fā)生過載或短路時,通過變壓器檢測電流,當(dāng)檢測到過流或大電流時間較長,控制系統(tǒng)無法在極短的時間內(nèi)作出判斷,如此惡性性循環(huán),要等到發(fā)出幾個脈沖后方可真實檢測到大電流,而逆變器功率管極有可能在此時間內(nèi)燒壞,見圖1。
化工部使用的20kVA UPS ,有優(yōu)異、完善的過載與短路保護功能,該系統(tǒng)除采用16 位高性能單片機加強實時快速檢測與控制外,還在20kHz 水平成功運用PULS BY PULSE 逐波脈沖限流技術(shù),保證單脈沖短路電流在IGBT的允許范圍之內(nèi),且最大短路電流不超過單脈沖電流的逐脈沖限流方
案,使得UPS 自動具有短路保護功能,對短時間過載或負載沖擊具有自動的抵抗能力, 即除了長時間過載外不需要轉(zhuǎn)旁路,更重要的是有效保障
逆變器安全,圖2、圖3 為其原理圖。
4 　小結(jié)
a. 在過載或短路時刻, t1 檢測到第一個超過保護線脈沖信號,進入驅(qū)動板Enable 反應(yīng)速度很快,CPU 計數(shù)Δt1 = t1 - t0b1 進入第二個階段,Δt1 = t3 - t2 約幾個ms級,又重復(fù)檢測到過流或短路信號,再次重復(fù)第一個過程,將信號輸入驅(qū)動板, Enable CPU 再次累計。
c. 如此經(jīng)過5 個回合,可以確定此時過流或短路值均超過保護線規(guī)定數(shù)值, IGBT 將關(guān)斷UPS ,設(shè)備轉(zhuǎn)旁路供電,5 次過程在20 ms 以內(nèi)。
d1 由于逆變器過流或短路電流檢測采用霍爾元件或電阻,且在逆變器原邊直接檢測,因而檢
測速度極快,所以在真實發(fā)生過流或短路超過設(shè)定保護值時,將及時關(guān)斷逆變器功率管,對UPS實施有效保護,可滿足用戶實際需要,解決了以往存在的技術(shù)問題。
e1 對于企業(yè)過程控制系統(tǒng)、高檔精密儀器、計算機網(wǎng)絡(luò)、金融處理系統(tǒng)在選用UPS 時要格外慎重。筆者建議工程技術(shù)人員選用真正在線線式UPS 方可保證設(shè)備安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)地運行,為石化企業(yè)高速持續(xù)發(fā)展提供可靠的保證。
5 　結(jié)論
通過本項目研制,在常規(guī)腈綸中試紡絲裝置上,添置少量關(guān)鍵設(shè)備,按本項目確定的工藝路線、混合方式、混合比例,添加入一定量的具有遠紅外輻射性的陶瓷微粒,可紡制出符合紡織后加工要求的具有遠紅外輻射功能腈綸纖維。并且其工藝路線與上海石化股份公司腈綸部的工業(yè)大生產(chǎn)體系十分接近,對移植到工業(yè)大生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義,對大生產(chǎn)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)起著重要作用。也為中試裝置改造提供了方向。