UPS不間斷電源在工廠DCS,制造業工廠UPS電源20kVA（分散式控制系統）/ESD（緊急停車系統）的應用分析

關鍵詞：制造業工廠UPS電源20kVA 石油 石化 天然氣 冶金 電廠 采礦 制藥 半導體 安全生產 生產控制

制造業工廠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傳承上一代產品的優良品質，采用雙轉換純在線式架構，外形美觀，產品性能和產品可靠性大大提升。 對電網出現的斷電、市電電壓過高或過低、電壓瞬間跌落或減幅震蕩、 高壓脈沖、電壓波動、浪涌電壓、諧波失真、雜波干擾、頻率波動等狀 況提供理想的解決方案，為用戶負載提供安全可靠的電源保障。 城堡系列塔式 3C10-20K是一款具有強大適應性、配置靈活的產品，采用先進的DSP數字控制技術，提供了非常豐富的可擴展功能， 用戶可以根據需要靈活配置。

制造業工廠UPS電源20kVA支持PT20KS簡述：

     據IDC互聯網數據中心(Internet Data Center)統計,在中國,大城市停電的幾率平均為0.5次/月,中等城市為2次/月，小城市或村鎮為4次/月.電網存在至少9種問題:斷電、雷擊尖峰、浪涌、頻率震蕩、電壓突變、電壓波動、頻率漂移、電壓跌落、脈沖干擾。保證任何情況下的正常供電,是石化行業的重要基礎。

目前大型化工企業的化工操作、監視、控制都采用DCS(DistributedControl System)系統DCS作為工藝生產監控的重要組成部分決定著整個生產的穩定與安全，一旦DCS 系統出現故障,輕則造成工藝波動影響產品產質量重則全線停產.因此DCS系統對保證生產的連續性，全性等方面是可以的其重要的ESD(EmergencyShut downDevice)即緊急停車系統是對石油化工生產裝置可能發生的危險或不采取措施將繼續惡化的狀態進行及時響應和保護,使生產裝置進入一個預定義的安全停車工況，從而使危險降低到可以接受的低程度，以保證人員、設備、生產和裝置的安全.由于DCS和ESD系統的重要性和復雜性其電源故障就可以象后院起火一樣處理起來十分困難，電源是DCS/ESD能否正常工作的重要環節，為盡量避免因電源故障引起系統失靈各控制制造廠家對硬件的配電部分都十分重視,因此保證DCS/ESD供電電源的質量和安全就顯得特別重要。為此，除工業電網正常供電外還需配備UPS(Uninterruptible PowerSystem)供電系統，UPS系統由整流模塊充電模塊、蓄電池、逆變模塊、自動旁路開關、手動維修旁路開關等組成，UPS可以向DCS/ESD提供高質量、安全可靠的電源保證化工生產的安全、穩定、可靠。

2 UPS電源的工作原理及工作過程

2.1組成及工作原理

     UPS 重要用于給集散控制系統DCS，安全保護系統ESD,控制執行元件、電磁閥、電氣轉換器等重要負載提供不間斷的電力供應 。使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞。雖然各企業選擇UPS供電系統型號及系統容量有所不同,但其原理和重要功能基本相同。從基本應用原理上講，UPS是一種含有儲能裝置,以逆變器為重要元件,穩壓穩頻輸出的電源保護設備。要由整流器、蓄電池、逆變器和靜態開關等幾部分組成.UPS系統的工作原理:將供電質量較差的廠用電源首先經整流裝置變換成直流電源,一路經充電模塊向蓄電池充電另一路采用高頻脈寬調制(SPWM)法在逆變裝置內重新將直流電源變成純正的高質量的正弦波電源向負載供電。當交流工作電源消失或整流裝置等元器件故障時，由蓄電池組經電池開關向逆變裝置供電。當逆變裝置故障輸出電壓異常或過載時，則切換到自動旁路開關由廠用電直接向負載供電。

2.2 UPS電源工作過程

    當市電正常時，直流主回路有直流電壓，供給DC-AC交流逆變器，輸出穩定的220Vac 交流電壓,同時市電對電流充電。當任何時候市電欠壓或突然掉電，則由電池組通過隔離二可以的管開關向直流回路饋送電能 。從電網供電到電池供電沒有切換時間。當電池能量即將耗盡時，不間斷電源發出聲光報警，并在電池放電下限點停止逆變器工作，長鳴告警 。不間斷電源還有過載保護功能，當發生超載(150%負載)時,跳到旁路狀態，并在負載 正常時自動 返回 。當發生嚴重超載(超過200%額定負載)時，不間斷電源立即停止逆變器輸出并跳到旁路狀態，此時前面空氣開關也可能跳閘 。消除故障后，只要合上開關，重新開機即開始恢復工作。

3 DCS/ESD系統UPS的選用

3.1 DCS/ESD對其供電要求

DCS/ESD對其供電要求是可以的其嚴格的它不僅需要高質量、高穩定性的供電電源,當電網系統突然停電時,要有供電電源保持一定時間的供電以便對DCS系統的數據做保護性處理并使現場儀表及調節閥處于安全位置,同時還要確保工藝做緊急處理,防止故障發生。作為DCS/ESD等控制設備的不間斷電源UPS應具有以下功能：

    (1)無論在市電模式還是在電池模式:均可輸出失真皮任、穩定度高的正弦波電源為DCS是可以的電源保障。

    (2)當市電停電或復電時，UPS市電模式與電池模式之間的切換是無轉換時間的，有效保證了負載運行的高可靠性。

    (3)具有旁路供電功能，同時在用戶對電源具有特殊要求時，UPS可提供旁路供電過壓保護使 DCS 免于高壓危險。

    (4)對于供電要求高的DCS系統除了要有冗余的供電外，同時要有UPS的冗余。確保DCS 供電的穩定性。

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式 ，在線式UPS具有以下優點:

    (1)純正的正弦波輸出。無論在市電模式還是在電池模式，均可輸出失真度低、穩定度高的正弦波電源,為DCS和ESD供可以的電源保障，

    (2)零切換時間。當市電停電或變電時。UPS 在市電模式與電池模式之間的切換是無轉換時間的，有效保證了負載運行的高可靠性。

    (3)智能化通過數據通訊接口，可實現一臺UPS連接多臺計算機系統的功能，配有電源監控軟件，可以直接在計算機屏上監控電源與 UPS 運行狀況，有支持異常電力信息報警 、關閉及保存用戶的應用程序等功能，以簡化網絡管理工作，并提高計算機系統的可靠性。

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

出于供電頻率稍有變化和波形的時變,將會嚴重干擾 DCS/ESD 正常運行因此要求選用高質量 、高穩定度且切換時間短的 UPS 系統。在線式UPS電源系統具有供電的零時間切換等諸多優點 ，因此在UPS電源選型上石化企業都選擇在線式UPS作為DCS和 ESD供電系統。

3.3 在線式UPS工作原理

 

規格參數:

產品型號:3C10KS 3C15KS 3C20KS

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

輸入輸出模式 單進單出&三進單出

電氣特性

產品拓撲 在線式雙轉換

輸入電壓 380V/220V

輸入電壓范圍 120V-275V（176V-275V可滿載運行）

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%(線性負載） 

輸入頻率范圍 40Hz-70Hz, 50/60Hz 自適應

效率 >93.5% （在線模式）, 98%（ECO模式）

過載能力 105%-125% : 10min, 125%-150% : 30s, >150% : 500ms

并機 大并機3臺（可選）

電池電壓 192V 192V, 216V,240V可配置

充電電流 4A 4A, 8A可擴展  

電氣連接

輸入 端子臺

輸出 端子臺

顯示和通訊  

顯示 中文LCD

通訊端口 RS232

可擴展插槽 選配，可擴展USB卡，MODBUS卡，NMC卡

軟件 Winpower

運行環境，技術規范和標準

運行環境溫度 0 to 40℃ 

噪聲 ≤50dB

安規 IEC/EN 62040-1, GB7260, GB4943

EMC IEC/EN 62040-2 IEC 61000

認證 TLC,節能認證

尺寸 W×D×H / 重量

UPS 尺寸 (mm) 212 x 500 x 420 248 x 500x 616

UPS 重量(kg)1 16.9 31 31

客戶服務和支持  

保固 3年

    在線式UPS在市電正常時，由市電進行整流提供直流電壓給逆變器工作，由逆變器向負載提供交流電，在市電異常時，逆變器由電池提供能量，逆變器始終處于工作狀態，保證無間斷輸出。其特點是，有可以的寬的輸入電壓范圍，無切換時間且輸出電壓穩定精度高，特別適合對電源要求較高的場合。

3.4 另外UPS的選用還應考慮UPS蓄電池容量全負荷下使用30分鐘以上，減負荷下保障供電4個小時以上，緊急停電可以事故停車,停電檢修時候可以保障重要控制系統不失電);UPS容量應根據DCS系統的電量來選擇,一般DCS耗電量為UPS額定電功率的60%-70%為宜。

4 UPS的運行維護及事故處置

制造業工廠UPS電源20kVA注意事項：

    1）UPS的使用環境應注意通風良可以，利于散熱，并保持環境的清潔。

    2）切勿帶感性負載，如點鈔機、日光燈、空調等，以免造成損壞。

    3）UPS的輸出負載控制在60左右為，可靠性高。

    4）UPS帶載過輕（如1000VA的UPS帶100VA負載）有可能造成電池的深度放電，會降低電池的使用壽命，應盡量避免。

    5）適當的放電，有助于電池的激活，如長期不停市電，每隔三個月應人為斷掉市電用UPS帶負載放電一次，這樣可以延長電池的使用壽命。

    6）對于多數小型UPS，上班再開UPS，開機時要避免帶載啟動，下班時應關閉UPS；對于網絡機房的UPS，由于多數網絡是24小時工作的，所以UPS也必須全天候運行。

    7）制造業工廠UPS電源20kVA放電后應及時充電，避免電池因過度自放電而損壞。

4.1 日常維護

    (1)UPS 應放在無有害氣體、無劇烈振動、無強磁作用、環境溫度為-10℃~+ 40℃ 、相對濕度小于85%及進風良可以的室內;

    (2)UPS定期清潔保養,勿沾染灰塵，確保機器壽命:清潔時，要用軟布擦拭，切勿使用磨砂作為清潔劑;

    (3)UPS應避免頻繁開機，可以在長時間開機狀態。

    (4)如工廠用電一直正常，UPS電池組沒有工作的機會，其電池在長期浮充狀態有可能損壞，應定期對 UPS 進行充放電，這樣不僅可以活化電池.也可檢驗UPS 是否狀態正常。

    (5)UPS使用后應立即進行充電，使電池恢復到正常浮充狀態。

    (6)每天查看UPS操作顯示屏，確認 UPS電源的運行狀態模擬指示燈是否在正常運行狀態。

    (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，與以前數據進行比較，如數據變化比較大，則應及時查明原因。

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

    (9)UPS進出風口要保持通，每月應定期檢查進出風口是否有不同的堵塞。

4.2 故障處理

    當電源在運行過程中出現報警時，切勿慌亂操作的任何開關和按錯，以免將事故擴大甚至造成輸出中斷。當電源出現報警時，首先應看清顯示面板上的狀態指示燈及液晶顯示屏的提示,UPS具有自診所功能，一旦出現故障會通過狀態指示燈液晶屏提供故障類型故障時間等信息，待看清狀態指示燈及液晶顯示屏提供故障類型后，再根據不同的故障類型進行相應的處理，運行過程中經常出現以下幾種故障有以下幾種:

    (1)工廠交流用電故障:也就是交流輸入停電或出現大范圍的波動，UPS 出現告警。同時也出現電池放電告警信息，此時UPS面板狀態指示燈的交流輸入燈熄滅,電池放電燈亮,此時首先要確定是否工廠交流用電故障,檢查UPS輸入開關是否跳閘或保險絲是否熔斷,如確實為工廠用電故障,在不知道恢復時間的情況下,把不重要的負載切除掉,以保證重要負載的不間斷供電。

    (2)逆變器故障:出現該報警的同時，也出現自動旁路開關帶載報警,此時應首先確認在面板上是否同時出現逆變器超載報警，如有就查看液晶顯示屏上的輸出電流，如超過額定電流,則關閉不重要的負載，直到輸出電流小于額定輸出電流，然后按復位鍵消除報警后重新啟動逆變器，如沒有超載報警信號，說明逆變器不是因為沖擊電流而保護關閉,而是IGBT器件或驅動控制有故障，應及時通知廠家進行維修。

    (3)旁路失效:出現該報警信號時一般應同時出現逆變器不同程度報警信號，這表明輸入的廠用電的電壓頻率超出設定范圍，但滿足整流器要求，這時逆變器自起振，不再跟蹤旁路，這時不能再起動大容量負載，以免沖擊逆變器。

制造業工廠UPS電源20kVA支持PT20KS綜述:

    只要UPS不間斷電源系統配置合理，制造業工廠UPS電源20kVA支持PT20KS日常維護和保養得當，做到防患于未然，就可以使UPS運行穩定、可靠，從而向DCS/ESD系統安全、可靠、高質量地供電，確保化工生產的安全穩定長周期地運行。