化工生产技术论文
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化工生产技术论文篇一
UPS技术在化工生产中的应用
关键词：氯碱生产;UPS应用
中图分类号：TQ06文献标识码： A
摘要：阐述了UPS的工作原理、介绍UPS系统运行，双路输入双机并行、介绍UPS日常维护的一些基本做法
我厂为规模20万吨/年氯碱与PVC的化工企业，采用了3套DCS控制系统。氯碱生产采用的是离子膜法生产技术。离子膜法烧碱生产工艺的控制点多、自动化程度高,为了保护电解槽用的离子交换膜和阴阳极,在故障停车时必须保证及时通入极化电流。所以, 为提高可靠性，DCS及相关仪表的供电采用不间断电源――UPS(Uninterruptible power supply)。
UPS电源是一种能够为计算机、生产过程控制系统等重要负载提供不间断的优质安全电源的装置。当电网发生任何异常状况时，它能确保计算机等重要负载在一定时间内仍然正常工作，有效抵御因电网扰动引起的数据丢失、生产过程失控等危险。因此UPS可为DCS提供稳定的电源为工艺操作人员进行装置应急停车赢得了时间，可以有效的避免生产装置的非计划停车。
一.UPS的结构及原理.
UPS在工作原理上分在线式和后备式两种，化工装置上应用最多的是在线式UPS。一套在线式UPS系统基本结构是由整流器、逆变器、蓄电池组和静态自动旁路和手动旁路开关五大部分组成。其一次系统图如图1：
图1
1、自动静态旁路开关：自动静态旁路开关是由可控硅等电力电子元件组成。从原理上讲它相当于一个单刀双置的一个刀闸，它的公共端接于输出负荷侧，两活动刀座端：一端接于逆变器输出侧;另一端接于旁路电源侧。正常运行状态，静态开关投合在逆变器侧。静态自动旁路在控制上保证逆变器和旁路电源之间自动切换特点是“先合后断”即0秒切换，以此保证向负荷供电不间断。下列情况将引起自动静态旁路开关切换：
1) 当负荷产生较大冲击电流或短时短路时，超过逆变器承受值时。
2) 电池放电终了，旁路电源合格。
3) 逆变器故障。
4) 人工倒切到旁路模式。
2、手动旁路：手动旁路是接于旁路电源和逆变器输出之间的空气开关，。手动旁路是单机系统运行状态维护UPS系统必不可少的设备。需要注意的是：只有UPS工作在“静态旁路电源侧”才能手动合“手动旁路” 开关。
3、整流器：将不稳定的三相交流市电电源整成直流的设备。整流后主要作为逆变器电源，同时提供给电池组作为浮充或均充电源。
4、逆变器：将整流器或蓄电池送过来的直流，经逆变后重新变成三相交流电源输出。在逆变器和自动旁路的控制中存在着锁相环控制，即如果旁路电源电压、频率和相位在额定偏差范围内(称谓容限范围)，则UPS输出电源的电压、频率将跟随旁路电源而变化(即旁路锁相)，这时也允许手动进行逆变器和旁路互切;如果旁路电源电压、频率在容限范围之外，UPS自动转由蓄电池组工作，输出电源将以UPS自身设定额定电压、频率运行。因此，UPS的对电源适应范围的容限是衡量UPS系统可靠性的重要指标。
5、蓄电池组：蓄电池组是UPS系统的关键，平时由整流器整出的直流做电源在浮充状态下工作。当交流输入失电或电网电源质量超标，将自动由蓄电池组的直流经逆变后不间断送向负载。因此，蓄电池组性能直接影响UPS作用的发挥。
二.双路输入双机并行系统在我厂的应用
目前单机UPS系统应用广泛，其优点是资金投入低，维护方便;但其缺点也显而易见，单机系统在进行电池维护时，在放电期间由于负荷是通过旁路电源供电，因此，存在以下问题：
1)负荷电压受旁路电源控制，不能保证负荷电压指标合格。
2)负荷不受保护。万一旁路电源波动或停电，负荷将受到重大影响，特别是DCS等重要负荷出现掉电，间接造成生产装置停车其经济损失巨大。
我厂DCS装置由两台科华FR-UK33120PG机型的UPS做双路输入双机并行系统，其单台为容量120KVA，三相输入单相输出的在线式UPS。
主电源1
主电源2
旁路电源
输入配电柜
输出配电柜
接线说明：主电源1由我厂110KKVA变电站直接供电，主电源2和旁路电源由我厂生产用电供电。其中主电源1和主电源2接入Schneider ATNSX自动电源转换系统作为整个UPS系统的主电源。和传统UPS应用相比，我厂加入的这套ATNSX自动电源转换系统可以实现双路输入自动切换，全面保证电源输入的可靠性。
两台UPS冗余并机的优点是：
1)提高了系统的过载能力：是单台UPS过载能力的2倍。
2)由于2台UPS同时带负荷，使机器利用率得到提高。
3)为负荷增加后，UPS增容带来方便。当负荷增加时，只需增加一台或几台同容量的UPS并联即可，不用整个推倒整体从新选择大量设备。
4)并机冗余UPS操作简单、维护方便。
并机时应注意的问题是： a) 选用的机器必须具备并机能力，机器为同一品牌同一容量。如我厂选用的就是同样配置的两套120KVAups。
b) 2台UPS同时带负荷，平均分担相等负荷，这时要求负荷功率小于或等于单台UPS的额定功率，当一台UPS故障，另一台UPS能继续供全部负荷，这种方式也叫1/2冗余度并机。我厂在购置UPS时经过详细的负载统计，估算出需采用2x120KVA的容量的UPS能满足要求。经过两年来实际运行发现，满负荷双机负载率为40%，能够保证单台运行负载率为80%，这样即使一台UPS故障，另一台UPS也能满足我厂生产需求。
三.UPS的安装与使用
1. 装前应确定容量、相序、电压、频率及规格与生产系统的要求是否相匹配,特别要注意相序接入是否正确。
2. UPS应安装在地面平整处,不能倾斜放置。
3.在化工生产环境下，要防止接触腐蚀性气体。
4.为便于散热和维护，UPS主机和电池组应放置在温度可控制，通风便利的房间。并且摆放间隔应利于人员维护通行。
四.UPS的使用与维护
1. UPS是电力电子设备并且内附蓄电池，周围环境非常重点，要求周围洁净，环境温度要保持在20―25℃较好。
2. UPS电池应安装单电池内阻检测单元，以便在运行状态了解电池的性能，为电池维护提供参考。这样可通过巡视了解电池的内阻变化，及时维修，但应指出的是电池检测不能代替电池的维护。
3. 蓄电池是UPS的重要组成部分,定期维护保养、保护好蓄电池,可延长UPS的使用寿命。现在使用的一般都是全封闭免维护电池一般要求3～6个月需充放电一次，而我们由于受生产实际的限制一般控制在每年一次充放电试验，因此电池组长期在浮充电状态，极易造成电池组老化，得不到活化。另外充电机的纹波系数高，充电机滤波电容器的容量降低及损坏等因素，造成电池组故障率极高。在市电中断时，电池不能放电造成供电中断，造成经济损失。所以这就要求我们在日常的维护中加强管理，及时的发现问题及时处理，定期对电池组进行更换才能避免事故的发生。
参考文献
1.周芹刚，闫健. UPS在烧碱生产中的应用[J]，氯碱工业，2007(1)，8-9