化工應用技術論文(2)
化工應用技術論文
化工應用技術論文篇二
UPS技術在化工生產中的應用
關鍵詞：氯堿生產;UPS應用
中圖分類號：TQ06文獻標識碼： A
摘要：闡述了UPS的工作原理、介紹UPS系統運行，雙路輸入雙機并行、介紹UPS日常維護的一些基本做法
我廠為規模20萬噸/年氯堿與PVC的化工企業，采用了3套DCS控制系統。氯堿生產采用的是離子膜法生產技術。離子膜法燒堿生產工藝的控制點多、自動化程度高,為了保護電解槽用的離子交換膜和陰陽極,在故障停車時必須保證及時通入極化電流。所以, 為提高可靠性，DCS及相關儀表的供電采用不間斷電源――UPS(Uninterruptible power supply)。
UPS電源是一種能夠為計算機、生產過程控制系統等重要負載提供不間斷的優質安全電源的裝置。當電網發生任何異常狀況時，它能確保計算機等重要負載在一定時間內仍然正常工作，有效抵御因電網擾動引起的數據丟失、生產過程失控等危險。因此UPS可為DCS提供穩定的電源為工藝操作人員進行裝置應急停車贏得了時間，可以有效的避免生產裝置的非計劃停車。
一.UPS的結構及原理.
UPS在工作原理上分在線式和后備式兩種，化工裝置上應用最多的是在線式UPS。一套在線式UPS系統基本結構是由整流器、逆變器、蓄電池組和靜態自動旁路和手動旁路開關五大部分組成。其一次系統圖如圖1：
圖1
1、自動靜態旁路開關：自動靜態旁路開關是由可控硅等電力電子元件組成。從原理上講它相當于一個單刀雙置的一個刀閘，它的公共端接于輸出負荷側，兩活動刀座端：一端接于逆變器輸出側;另一端接于旁路電源側。正常運行狀態，靜態開關投合在逆變器側。靜態自動旁路在控制上保證逆變器和旁路電源之間自動切換特點是“先合后斷”即0秒切換，以此保證向負荷供電不間斷。下列情況將引起自動靜態旁路開關切換：
1) 當負荷產生較大沖擊電流或短時短路時，超過逆變器承受值時。
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、手動旁路：手動旁路是接于旁路電源和逆變器輸出之間的空氣開關，。手動旁路是單機系統運行狀態維護UPS系統必不可少的設備。需要注意的是：只有UPS工作在“靜態旁路電源側”才能手動合“手動旁路” 開關。
3、整流器：將不穩定的三相交流市電電源整成直流的設備。整流后主要作為逆變器電源，同時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，經逆變后重新變成三相交流電源輸出。在逆變器和自動旁路的控制中存在著鎖相環控制，即如果旁路電源電壓、頻率和相位在額定偏差范圍內(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)，這時也允許手動進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自動轉由蓄電池組工作，輸出電源將以UPS自身設定額定電壓、頻率運行。因此，UPS的對電源適應范圍的容限是衡量UPS系統可靠性的重要指標。
5、蓄電池組：蓄電池組是UPS系統的關鍵，平時由整流器整出的直流做電源在浮充狀態下工作。當交流輸入失電或電網電源質量超標，將自動由蓄電池組的直流經逆變后不間斷送向負載。因此，蓄電池組性能直接影響UPS作用的發揮。
二.雙路輸入雙機并行系統在我廠的應用
目前單機UPS系統應用廣泛，其優點是資金投入低，維護方便;但其缺點也顯而易見，單機系統在進行電池維護時，在放電期間由于負荷是通過旁路電源供電，因此，存在以下問題：
1)負荷電壓受旁路電源控制，不能保證負荷電壓指標合格。
2)負荷不受保護。萬一旁路電源波動或停電，負荷將受到重大影響，特別是DCS等重要負荷出現掉電，間接造成生產裝置停車其經濟損失巨大。
我廠DCS裝置由兩臺科華FR-UK33120PG機型的UPS做雙路輸入雙機并行系統，其單臺為容量120KVA，三相輸入單相輸出的在線式UPS。其系統圖如圖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用電供電。其中主電源1和主電源2接入Schneider ATNSX自動電源轉換系統作為整個UPS系統的主電源。和傳統UPS應用相比，我廠加入的這套ATNSX自動電源轉換系統可以實現雙路輸入自動切換，全面保證電源輸入的可靠性。
兩臺UPS冗余并機的優點是：
1)提高了系統的過載能力：是單臺UPS過載能力的2倍。
2)由于2臺UPS同時帶負荷，使機器利用率得到提高。
3)為負荷增加后，UPS增容帶來方便。當負荷增加時，只需增加一臺或幾臺同容量的UPS并聯即可，不用整個推倒整體從新選擇大量設備。
4)并機冗余UPS操作簡單、維護方便。
并機時應注意的問題是： a) 選用的機器必須具備并機能力，機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UPS同時帶負荷，平均分擔相等負荷，這時要求負荷功率小于或等于單臺UPS的額定功率，當一臺UPS故障，另一臺UPS能繼續供全部負荷，這種方式也叫1/2冗余度并機。我廠在購置UPS時經過詳細的負載統計，估算出需采用2x120KVA的容量的UPS能滿足要求。經過兩年來實際運行發現，滿負荷雙機負載率為40%，能夠保證單臺運行負載率為80%，這樣即使一臺UPS故障，另一臺UPS也能滿足我廠生產需求。
三.UPS的安裝與使用
1. 裝前應確定容量、相序、電壓、頻率及規格與生產系統的要求是否相匹配,特別要注意相序接入是否正確。
2. UPS應安裝在地面平整處,不能傾斜放置。
3.在化工生產環境下，要防止接觸腐蝕性氣體。
4.為便于散熱和維護，UPS主機和電池組應放置在溫度可控制，通風便利的房間。并且擺放間隔應利于人員維護通行。
四.UPS的使用與維護
1. UPS是電力電子設備并且內附蓄電池，周圍環境非常重點，要求周圍潔凈，環境溫度要保持在20―25℃較好。
2. UPS電池應安裝單電池內阻檢測單元，以便在運行狀態了解電池的性能，為電池維護提供參考。這樣可通過巡視了解電池的內阻變化，及時維修，但應指出的是電池檢測不能代替電池的維護。
3. 蓄電池是UPS的重要組成部分,定期維護保養、保護好蓄電池,可延長UPS的使用壽命。現在使用的一般都是全封閉免維護電池一般要求3～6個月需充放電一次，而我們由于受生產實際的限制一般控制在每年一次充放電試驗，因此電池組長期在浮充電狀態，極易造成電池組老化，得不到活化。另外充電機的紋波系數高，充電機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，電池不能放電造成供電中斷，造成經濟損失。所以這就要求我們在日常的維護中加強管理，及時的發現問題及時處理，定期對電池組進行更換才能避免事故的發生。
參考文獻
1.周芹剛，閆健. UPS在燒堿生產中的應用[J]，氯堿工業，2007(1)，8-9
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1.化工技術經濟論文