1.工業(yè)UPS電源在石化工業(yè)生產(chǎn)裝置和儀表配置不間斷電源系統(tǒng)的必要性
石化工業(yè)生產(chǎn)的特點是高溫、高壓、易燃和**。如果重要裝置的控制儀表突然斷電，可能會造成人身傷害、重大環(huán)境污染和重大經(jīng)濟(jì)損失。SH/T3082-2003 《石油化工儀表供電設(shè)計規(guī)范》明確規(guī)定：“根據(jù)SH3038《石油化工企業(yè)生產(chǎn)裝置動力設(shè)計規(guī)范》，儀表和控制系統(tǒng)的電氣負(fù)荷是一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷"。當(dāng)該類負(fù)荷供電中斷時，應(yīng)設(shè)置UPS，確保安全停機(jī)和事故處理，以免造成設(shè)備損壞和人身傷害事故及重大經(jīng)濟(jì)損失。"
一級負(fù)荷包括：
(1)安全儀表(聯(lián)鎖)系統(tǒng)(SIS)。
(2)分布式控制系統(tǒng)及相關(guān)現(xiàn)場儀表和控制系統(tǒng)。
(3)設(shè)備制造商提供的關(guān)鍵可編程邏輯控制器(PLC)及相關(guān)儀表。
(4)石油化工生產(chǎn)裝置、重要公用工程系統(tǒng)和輔助生產(chǎn)裝置的儀表和自動控制系統(tǒng)。
(5)集成壓縮機(jī)/渦輪機(jī)控制系統(tǒng)(ITCC)，以及由主要壓縮機(jī)組和泵機(jī)組設(shè)備制造商提供的安全儀表。
(6)火災(zāi)、可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測系統(tǒng)(FGS)。
(7)與裝置運(yùn)行和安全相關(guān)的重要在線分析儀器。
2 石化集團(tuán)公司對不間斷電源供電系統(tǒng)的要求
由于沒有統(tǒng)一的配置規(guī)范，各地企業(yè)和不同項目都采用了各種UPS配置方案，大多不規(guī)范，導(dǎo)致UPS系統(tǒng)故障導(dǎo)致儀表供電中斷，導(dǎo)致生產(chǎn)停工事故頻發(fā)。因此，集團(tuán)公司于2005年發(fā)行《生產(chǎn)裝置過程控制儀表電源配電系統(tǒng)技術(shù)管理規(guī)定(暫行)》，2006年發(fā)行IN212-2006 《儀表供電設(shè)計規(guī)定》。對UPS供電系統(tǒng)提出以下要求：
2.1不間斷電源供電系統(tǒng)的要求
(1)電源配置方案一般為：雙電源、三重電源和逆變電源。其中，逆變供電方案*適用于火電廠和變電站。
(2)供電系統(tǒng)正常負(fù)荷運(yùn)行后，可進(jìn)行UPS離線維護(hù)和定期電池維護(hù)。
(3)電力系統(tǒng)切換裝置應(yīng)能實現(xiàn)無擾動切換。
(4)低壓母線的DC 饋出回路應(yīng)配備隔離和調(diào)壓器。
(5)兩個電源的控制儀表應(yīng)具備兩個非同步工頻交流電源同時工作的條件。
2.2不間斷電源供電設(shè)備的要求
(1)選擇在線不間斷電源。當(dāng)電源質(zhì)量滿足UPS輸出標(biāo)準(zhǔn)時，其逆變運(yùn)行在熱備用狀態(tài)，接線簡單可靠。
(2)當(dāng)2)UPS容量40kVA時，應(yīng)采用單相輸出；大于40kVA時采用三相輸出。采用三相輸出時，UPS必須具備短時間內(nèi)所有相99%不平衡時正常工作的能力。(3)采用單機(jī)運(yùn)行方式。
(4)使用密封閥控式鉛酸蓄電池，待機(jī)時間一般為15 ~ 30 min。
(5)UPS容量是新建系統(tǒng)的1.5倍。
3不間斷電源系統(tǒng)方案設(shè)計
3.1系統(tǒng)架構(gòu)
如圖1所示，這是石化行業(yè)典型的雙電源不間斷電源架構(gòu)，由兩個電源、一個隔離變壓器和一個不間斷電源組成。UPS采用雙電源回路輸入，UPS的主電源由電源1提供，UPS 旁路的電源由電源2提供。同時，不間斷電源配備了離線維護(hù)旁路，當(dāng)不間斷電源被維修或更換時，系統(tǒng)可以正常工作。同時，DCS系統(tǒng)中的負(fù)荷分為兩個等級，即一般負(fù)荷和重要負(fù)荷。重要負(fù)荷(一級負(fù)荷)由UPS系統(tǒng)直接供電，一般負(fù)荷(三級負(fù)荷)通過隔離變壓器后由電源2供電。
(1)不間斷電源的工作原理
工業(yè)UPS電源由整流器、逆變器、靜態(tài)旁路，手動維護(hù)旁路和電池組組成。市電正常時，UPS 將主回路的交流電整流成直流電給電池充電，同時逆變器將直流電逆變成與備用電源同頻同相的高精度交流電給負(fù)載供電。當(dāng)市電異常或中斷時，電池向逆變器供電，并向負(fù)載輸出高精度交流電。不間斷電源的原理結(jié)構(gòu)如圖2所示。
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