UPS电源在工控系统中的应用

by 北山 . 0 Comments

一、引言
保证任何情况下的正常供电,是冶金行业的重要基础.为此,除工业电网正常供电外,还需配备UPS供电系统.UPS电源是保障供电稳定和连续性的重要设备,因其主要机智能化程度高,储能器材采用免维护蓄电池,使得在运行中往往忽略了对该系统的维护与检修.其实维护的好坏,对电源的寿命和故障率有很大影响,下面根据我们使用中的具体情况和维护经验介绍UPS电源的使用注意事项和日常维护要求.
虽说各企业配置的UPS供电系统设备型号及系统容量有所不同,但其原理和主要功能基本相同.在UPS电源类型选择上各站都选择了在线式,这时因为在线式UPS电源系统具有对各类供电的零时间切换,自身供电时间的长短可选,并具有稳压、稳频、净化的特点.当UPS电源系统本身出现故障时有自动旁路功能,可编程控制器,当需要检修时可采用手动旁路,使检修、供电互不影响.在功率选择上,莱钢中小型棒材生产线选用了中功率系统.
二、UPS电源系统
UPS电源系统由4部分组成:整流、储能、变换和开关控制.其系统的稳压功能通常是由整流器完成的,整流器件采用可控硅或高频开关整流器,本身具有可根据外电的变化控制输出幅度的功能,从而当外电发生变化时(该变化应满足系统要求),输出幅度基本不变的整流电压.净化功能由储能电池来完成,由于整流器对瞬时脉冲干扰不能消除,整流后的电压仍存在干扰脉冲.储能电池除可存储直流直能的功能外,对整流器来说就象接了一只大容器电容器,其等效电容量的大小,与储能电池容量大小成正比.由于电容两端的电压是不能突变的,即利用了电容器对脉冲的平滑特性消除了脉冲干扰,起到了净化功能,也称对干扰的屏蔽.频率的稳定则由变换器来完成,频率稳定度取决于变换器的振荡频率的稳定程度.为方便UPS电源系统的日常操作与维护,设计了系统工作开关,主机自检故障后的自动旁路开关,检修旁路开关等开关控制.
图1UPS电源系统工作示意图
如图1所示,在电网电压工作正常时,给负载供电如 所示,而且,同时给储能电池充电;当突发停电时,UPS电源开始工作,由储能电池工给负载所需电源,维持正常的生产(如粗黑r所示);当由于生产需要,负载严重过载时,由电网电压经整流直接给负载供电(如虚线所示).
UPS电源系统主要分两大部分,主机和储能电池.额定输出功率的大小取决于主机部分,并与负载属那种性质有关,因为UPS电源对不同性能的负载驱动能力不同,通常负载功率应满足UPS电源70%的额定功率.储能电池容量的选取当负载功率确定后主要取决其后备时间的长短,这个时间因各企业情况不同而不同,延时继电器,主要由备用电源的接入时间来定,通常在几分钟或几个小时不等.莱钢中小型棒材生产线因生产需要不允许断电,因此,UPS电源系统在检测到电网电压中断后,可自行启动供电,且随着储能电池慢慢放电,储能电池的容量随着时间会逐渐降低,考虑到寿命终止时储能电池容量下降到50%并留有一定的余量,我厂 UPS电源系统的工作时间当储能电池满容量时为2小时,半容量为1小时.
三、UPS电源系统的使用与维护
1 、UPS电源系统开、关机
1、1 第一次开机
(1) 按以下顺序合闸:储能电池开关r自动旁路开关r输出开关依次置于quot;ONquot;.
(2) 按UPS启动面板quot;开quot;键,UPS电源系统将徐徐启动,quot;逆变quot;指示灯亮,延时1分钟后,quot;旁路quot;灯熄灭,UPS转为逆变供电,完成开机.
经空载运行约10分钟后,按照负载功率由小到大的开机顺序启动负载.
1、2 日常开
只需按UPS面板quot;开quot;键,约20分钟后,即可开启电脑或其它仪器使用.通常等UPS启动进入稳定工作后,方可打开负载设备电源开关(注:手动维护开关在UPS正常运行时,呈quot;OFFquot;状态).
1、3 关机
先将电脑或其它仪器关闭,让UPS空载运行10分钟,待机内热量排出后,再按面板quot;关quot;键.
2、UPS电源系统使用注意事项
UPS电源系统因其智能化程度高,储能电池采用了免维护蓄电池,这虽给使用带来了许多便利,但在使用过程中还应在多方面引起注意,才能保证使用安全.
(1)UPS电源主机对环境温度要求不高,+5℃~40℃都能正常工作,但要求室内清洁,少尘,否则灰尘加上潮湿会引起主机工作紊乱.储能蓄电池则对温度要求较高,标准使用温度为25℃,平时不能超过+15℃~+30℃.温度太低,会使储电池容量下降,温度每下降1℃,其容量下降1%.其放电容量会随温度升高而增加,但寿命降低.如果在高温下长期使用,温度每高10℃,电池寿命约降低一半.
(2)主机中设置的参数在使用中不能随意改变.特别是对电池组的参数,会直接影响其使用寿命,但随着环境温度的改变,对浮充电压要做相应调整.通常以25℃为标准,环境温度每升高或降低1℃时,浮充电压应增加18mV(相对于12V蓄电池).
(3)在无外电靠UPS电源系统自行供电时,应避免带负载启动UPS电源,应先关断各负载,等UPS电源系统起动后再开启负载.因负载瞬间供电时会有冲击电池,多负载的冲击电流和加上所需的供电电流会造成UPS电源瞬间过载,严重时将损坏变换器.
(4)UPS电源系统按使用要求功率余量不大,在使用中要避免随意增加大功率的额外设备,也不允许在满负载状态下长期运行.但工作性质决定了UPS电源系统几乎是在不间断状态下运行的,增加大功率负载,即使是在基本满载状态下工作,都会造成主机出故障,严重时将损坏变换器.
(5)自备发电机的输出电压,波形、频率、幅度应满UPS电源对输入电压的要求,另久发电机的功率要远大于UPS电源的额定功率,否则任一条件不满,直流电源变换器,将会造成UPS电源工作异常或损坏.
(6)由于组合电池组电压很高,存在电击危险,因此装卸导电联接条、输出线时应用安全保障,台式万用表,工具应采用绝缘措施,特别是输出接点应有防触摸措施.
(7)不论是在浮充工作状态还是在充电、放电检修测试状态,都要保证电压、电流符合规定要求.过高的电压或电流可能会造成电池的热失控或失水、电压、电流过小会造成电池亏电,这都会影响电池的使用寿命,前者的影响更大.
(8)在任何情况下,都应防止电池短路或深度放电,因为电池的循环寿命和放电深度有关.放电深度越深、循环寿命越短.在容量试验中或是放电检修中,通常 放电达到容量的30%~50%就可以了.
(9)对电池应避免大电流充放电,虽说在充电时可以接受大电流,但在实际操作中应尽量避免,否则会造成电池极板膨胀变形,使得极板活性物质脱落,电池内阻增大,温升越高,严重时将造成容量下降,寿命提前终止.
3、日常维护与检修
(1)UPS电源在正常使用情况下,主机的维护工作很少,主要是防尘和定期除尘.特别是气候干燥的地区,空气中的灰粒较多,机内的风机会将灰尘带入机内沉积、当遇空气潮湿时会引起主机控制紊乱造成主机工作失常,并发生不准确告警,大量灰尘也会造成器件散热不好.一般每季度应彻底清洁一次.其次就是在除尘时,检查各连接件和插接件有无松动和接触不牢的情况.
(2)虽说储能电池组目前都采用了免维护电池,但这只是免除了以往的测比、配比、定时添加蒸馏水的工作.但外因工作状态对电池的影响并没有 改变,不正常工作状态对电池造成的影响没有 变,这部分的维护检修工作仍是非常重要的,UPS电源系统的大量维修检修工作主要在电池部分.
1)储能电池的工作全部是在浮充状态,在这种情况下至少应每年进行一次放电.放电前应先对电池组进行均衡充电,以达全组电池的均衡.要清楚放电前电池组已存在的落后电池.放电过程中如有一只达到放电终止电压时,应停止放电,继续放电先消除落后电池后再放.
2)核对性放电,不是首先追求放出容量的百分之多少,而是要关注发现和处理落后电池,经对落后电池处理后再作核对性放电实验.这样可防止事故,以免放电中落后电池恶化为反极电池.
3)平时每组电池至少应有8只电池作标示电池,作为了解全电池组工作情况的参考,对标示电池应定期测量并做好记录.
4)日常维护中需经常检查的项目有:清洁并检测电池两端电压、温度;连接处有无松动,腐蚀现象、检测连接条压降;电池外观是否完好,有无壳变形和渗漏;极柱、安全阀周围是否有酸雾逸出;主机设备是否正常.
5)免维护电池要维护,不是什么无稽之谈,应从广义的维护立场出发,做到运行、日常管理的周到、细致和规范性,保证设备(包括主机设备)保持良好的运行状况,从而延长使用年限;保证直流母线经常保持合格的电压和电池的放电容量;保证电池运行和人员的安全可靠.这就是电池维护的目的,也是电池运行规程中包括的内容和进行规则.
(3)当UPS电池系统出现故障时,应先查明原因,分清是负载还是UPS电源系统;是主机还是电池组.虽说UPS主机有故障自检功能,但它对面而不对点,对更换配件很方便,但要维修故障点,仍需做大量的分析、检测工作.另外如自检部分发生故障,显示的故障内容则可能有误.
(4)对主机出现击穿,断保险或烧毁器件的故障,一定要查明原因并排除故障后才能重新启动,否则会接连发生相同的故障.
(5)当电池组中发现电压反极、压降大、压差大和酸雾泄漏现象的电池时,超声波传感器,应及时采用相应的方法恢复和修复,对不能恢复和修复的要更换,但不能把不同容量、不同性能、不同厂家的电池联在一起,否则可能会对整组电池带来不利影响.对寿命已过期的电池组要及时更换,以免影响到主机.
四、结束语
再好的设备也有寿命,也会出现各类故障,但维护工作做的好可以延长寿命,减少故障的发生,这和人的寿命长短、生老病死是一样的道理.不要因为高智能、免维护而忽略了本应进行的维护工作,预防在任何时候都是安全运行的重要保障.

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