石油化工装置不间断供电电源分析

企业的过程控制系统、高档精密仪器、计算机网络、金融处理系统对供电电源质量的要求越来越高,不间断电源(UPS)得到广泛的应用。文章介绍真正在线式UPS 与一般UPS 产品的区别;单相现代高频机与真正在线式UPS 的技术比较以及采用逐波限流技术的UPS 与传统PWM控制的UPS 的区别。
　随着石油化工各装置对供电电源质量要求越来越高,不间断电源开始应用于若干化工化纤重要装置,这样,既满足了供电可靠性要求,又切实提高了供电质量,增强了系统抗干扰能力,深受用户的青睐。但是,不间断电源在市场上的品种繁多,用户能否买到货真价实真正在线式控制UPS以及能否切实解决供电系统存在的几种形式的干扰:即电源中断、电压跌落、浪涌电压、噪声电压、电压瞬变、过压、欠压、尖峰电压,有待各装置技术人员严格区别。据有关科技机构统计,供电电源可靠性达9919 % ,每年可能产生825 min 停电,99199 %产生25 min 停电,即使达991999 % ,也会产生5 min 停电。美国一家权威杂志曾在1996 年作出统计,5 min 的停电,对金融系统将造成数百万美元的损失,损失之大超过一般人的想象,经不完全统计资料显示,设备损坏4513 %来自电源突然中断,可见其危害性特别大。
1 　在线式UPS 与一般UPS 产品的区别
真正在线式UPS 指UPS 的主要工作部件Inverter 逆变器长期处在工作运行状态,它对组成该部件电子元件以及工作状态都有严格的特殊要求,且造价也相对较高,但它可在环境恶劣的地方工作。有些供货商把准在线式、在线后备式、在线互动式等,笼统说是在线式UPS。此类产品可以应用于商业类计算机房等地方,但它对供电质量要求较高,因而其造价较低,深受一些用户欢迎。此类产品的特点是:要求供电电压在200～240 V之间,才能达到稳压作用,一旦电压偏差超出此范围,则工作状况要转换到由电池供电,电池的长期
充电、放电工作,使电池组损坏,寿命减短,大约2～3 年就要换电池。此类典型代表为采用Deltec三端口电路UPS ,其稳压最佳范围为220V ±10 % ,且只能解决5 种供电问题。笔者认为,它只适用于一般场所,对于石化企业各生产装置要谨慎使用。因为其输出波形多数为方波,对关键设备来说可靠性会降低,同时由于此类UPS 工作频度低,动态性能较差,而且逆变器是在短时间内工作,功率和散热设计含量较小,比真正在线式的UPS 可靠性要低得多,因此绝对不能与真正在线式UPS 能精确控制输出电压和频率相提并论。
2 　单相现代高频机与真正在线式UPS 技术比较表1
单相现代高频机与真正在线式UPS 技术比
.
3 　逐波限流技术的UPS 与传统PWM 控制UPS 的区别
化工部引进的醋酸乙醛装置带有逐波限流技术的UPS ,该装置由于具有独特逐脉冲过载及短路保护技术,即PUISE BY PUISE ,保护能力大大加
强,提高了设备运行可靠性。PWM技术以中断功率通量和控制占空比方法
来变换功率,它工作在20kHz～200kHz 开关频率下。这种技术的特点是电路简单,容易控制,所以在小功率变流技术中,PWM技术是占统治地位的。其缺点是,在开关频率增加后,开关损耗会增加,主要是电源变压器漏感引起的关断损耗,它会影响电源的可靠性。更为突出的是由于其本身局限性,在系统发生过载或短路时,通过变压器检测电流,当检测到过流或大电流时间较长,控制系统无法在极短的时间内作出判断,如此恶性性循环,要等到发出几个脉冲后方可真实检测到大电流,而逆变器功率管极有可能在此时间内烧坏,见图1。
化工部使用的20kVA UPS ,有优异、完善的过载与短路保护功能,该系统除采用16 位高性能单片机加强实时快速检测与控制外,还在20kHz 水平成功运用PULS BY PULSE 逐波脉冲限流技术,保证单脉冲短路电流在IGBT的允许范围之内,且最大短路电流不超过单脉冲电流的逐脉冲限流方
案,使得UPS 自动具有短路保护功能,对短时间过载或负载冲击具有自动的抵抗能力, 即除了长时间过载外不需要转旁路,更重要的是有效保障
逆变器安全,图2、图3 为其原理图。
4 　小结
a. 在过载或短路时刻, t1 检测到第一个超过保护线脉冲信号,进入驱动板Enable 反应速度很快,CPU 计数Δt1 = t1 - t0b1 进入第二个阶段,Δt1 = t3 - t2 约几个ms级,又重复检测到过流或短路信号,再次重复第一个过程,将信号输入驱动板, Enable CPU 再次累计。
c. 如此经过5 个回合,可以确定此时过流或短路值均超过保护线规定数值, IGBT 将关断UPS ,设备转旁路供电,5 次过程在20 ms 以内。
d1 由于逆变器过流或短路电流检测采用霍尔元件或电阻,且在逆变器原边直接检测,因而检
测速度极快,所以在真实发生过流或短路超过设定保护值时,将及时关断逆变器功率管,对UPS实施有效保护,可满足用户实际需要,解决了以往存在的技术问题。
e1 对于企业过程控制系统、高档精密仪器、计算机网络、金融处理系统在选用UPS 时要格外慎重。笔者建议工程技术人员选用真正在线线式UPS 方可保证设备安、稳、长、满、优地运行,为石化企业高速持续发展提供可靠的保证。
5 　结论
通过本项目研制,在常规腈纶中试纺丝装置上,添置少量关键设备,按本项目确定的工艺路线、混合方式、混合比例,添加入一定量的具有远红外辐射性的陶瓷微粒,可纺制出符合纺织后加工要求的具有远红外辐射功能腈纶纤维。并且其工艺路线与上海石化股份公司腈纶部的工业大生产体系十分接近,对移植到工业大生产具有指导意义,对大生产调整产品结构起着重要作用。也为中试装置改造提供了方向。