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石化企業(yè)工業(yè)UPS及其蓄電池的選取

文檔作者：王剛文檔來源：天津聯(lián)維乙烯工程有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年08月08日
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學(xué)術(shù)論壇
石化企業(yè)工業(yè)UP S及其蓄電池的選取
王剛
(天津聯(lián)維乙烯工程有限公司天津300270)
摘要：本文詳細(xì)介紹了當(dāng)前石化企業(yè)主流-Y-,JkUPS機(jī)型，特點和選型原則；論述了UPS蓄電池的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r和容量選取原則。
關(guān)鍵詞：石化企業(yè)工業(yè)UPS 蓄電池選取
中圖分類號：TN86 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007—9416(2012)01-0175—02
石化企業(yè)的生產(chǎn)特點是高溫高壓、易燃易爆、連續(xù)生產(chǎn)，任何時
候都要確保離散控制系統(tǒng)(Dcs)和緊急停車系統(tǒng)(ESD)的正常供
電，包括最新的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的正常供電。既要保證平時的連
續(xù)生產(chǎn)，又要保證在緊急情況下能夠安全停車，避免發(fā)生火災(zāi)爆炸
等重大事故 這就對控制系統(tǒng)供電電電源提出了非常高的要求，電
源要穩(wěn)定、可靠、不間斷，uPS(不間斷電源)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用也越
來越引起人們的關(guān)注。
1、石化企業(yè)UPS的選取
基本要求：對于石化企業(yè)來講，由于現(xiàn)場環(huán)境相對惡劣，運行條
件相對復(fù)雜，對UPS的可靠性要求更高，因此，石化企業(yè)要求使用的
UPS為工業(yè)型，所謂工業(yè)型UPS：一是該類型UPS能夠在相對惡劣
的工業(yè)環(huán)境下長期運行；二是對該類型UPS的可靠性要求更高，要
采用模塊化設(shè)計，關(guān)鍵模塊和元件要冗余配置，要有高速高可靠的
內(nèi)部總線技術(shù)，要有完善的內(nèi)部故障診斷功能；三是要考慮防浪涌、
防電磁干擾EMI，防輻射干擾RFI，防止向電網(wǎng)注入諧波，主輸入、主
輸出、旁路要配備隔離變壓器、采用12脈沖整流等；四是要考慮設(shè)備
的通風(fēng)和阻燃防火，考慮與電氣sCADA系統(tǒng)或監(jiān)控臺站的通信，考
慮測量、報警信號的遠(yuǎn)傳等等。工業(yè)型UPS平均無故障時間要在
l 70000six時以上，并能夠充分利用現(xiàn)場資源，與現(xiàn)場其它設(shè)備進(jìn)行
兼容，比如直流環(huán)節(jié)設(shè)為220v，可將現(xiàn)場直流盤直接引入，節(jié)省一組
蓄電池等，UPS風(fēng)扇應(yīng)考慮冗余配置，當(dāng)一臺風(fēng)扇故障時不影響
UPS正常運行。
主要技術(shù)參數(shù)(以三進(jìn)單出為例)：輸入電壓允許范圍應(yīng)為
400V AC士15％，輸入頻率允許范圍應(yīng)為50Hz±10％；輸出電壓偏
差范圍應(yīng)小于220V AC±1％，輸出頻率偏差范圍應(yīng)小于50Hz~0．
05 Hz，輸出總諧波失真率應(yīng)<3％；整機(jī)效率應(yīng)>90％，過負(fù)荷能
力應(yīng)達(dá)到：(150％ 60秒 125％ 10rains 110％ lib時)，噪聲
水平應(yīng)達(dá)到：lm 處小于60dB，平均無故障時間應(yīng)大于170000tb時。
目前，國內(nèi)石化企業(yè)采用的主流工業(yè)型U P S品牌主要有
GUTOR(原產(chǎn)地瑞士)、AEG(原產(chǎn)地德國)、MEG(原產(chǎn)地法國)、
CHLORIDE等，這幾家UPS廠商都有比較成熟的產(chǎn)品系列如
GUT0R的PEW 1000 5-200KVA三進(jìn)單出系列，PDW3000 10～
220KVA三進(jìn)三出系列；AEG的PROTECT3．3 1三單系列和
PROTECT3．33三三系列，以及PROTECT5．3 1三單系列和
PROTECT5．33三三系列；MEG的產(chǎn)品中彗星、北極星、銀河等系列
產(chǎn)品在民用產(chǎn)業(yè)中有較高的市場占有率，PLANET行星系列為工業(yè)
機(jī)型，相比自身的其他系列更適合工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境。這幾家的UPS各
有特點，比~HGUTOR性能優(yōu)良，但價格昂貴，而MEG在價格上有一
定優(yōu)勢，AEG性能可靠，價格適中。
2、蓄電池的選取
(1)蓄電池的概念：電化學(xué)電池是一種把氧化～還原反應(yīng)所釋放
出來的能量直接轉(zhuǎn)化為低壓直流電能的裝置。蓄電池是能將化學(xué)能
和直流電能相互轉(zhuǎn)化且放電后能經(jīng)充電能復(fù)原重復(fù)使用的裝置。
(2)蓄電池的分類：常用的蓄電池有鉛酸、鎘鎳、氫鎳和鋰離子
電池。
(3)由于鉛酸蓄電池具有性能可靠、高度的免維護(hù)性，目前，絕
大部分的UPS都配備的是免維護(hù)型鉛酸蓄電池，當(dāng)然普通鉛酸蓄電
池也有一些缺點，如使用壽命偏低、抗熱失控性能差等，但這些問題
由于新產(chǎn)品的出現(xiàn)已得到了有效解決，這些將在下面介紹。
(4)鉛酸蓄電池組成和用途：鉛酸蓄電池的電極主要由鉛制成，
電解液是一定配比的硫酸溶液。鉛蓄電池開路電壓為2．0V。鉛酸蓄
電池按用途可主要分為：起動型蓄電池、固定型、牽引動力型等，
UPS配用的蓄電池為固定性。
(5)鉛酸蓄電池分類：鉛酸蓄電池又分為普通鉛酸蓄電池和鉛
酸膠體蓄電池。
(6)膠體蓄電池工作原理：膠體電解液的主要成份為一種粒徑
近乎于納米級的功能化合物，流變性較好，容易實施對鉛蓄電池的
配液灌裝。膠體電解液進(jìn)入蓄電池內(nèi)部或充電若干小時后，會逐漸
發(fā)生膠凝，使液態(tài)電解質(zhì)轉(zhuǎn)態(tài)為膠狀物，膠體中添加有多種表面活
性劑，有助于灌裝蓄電池前抗膠凝，而且有助于灌裝蓄電池后防止
極板硫酸鹽化，減小對板柵的腐蝕，提高極板活性物質(zhì)的反應(yīng)利用
率。
(7)膠體電池與普通鉛酸蓄電池性能比較。膠體蓄電池是鉛酸
類蓄電池的新一代產(chǎn)品，因其電解質(zhì)是膠體狀物質(zhì)而得以命名。膠
體蓄電池大幅地改善了原有鉛酸蓄電池溢酸、抗熱失控性能差，壽
命短等缺陷，體現(xiàn)出長壽命、溫度適應(yīng)范圍廣、自放電率低、良好的
抗熱失控性能、一致性好、安全、環(huán)保等一系列杰出特性。
其特點為：密封結(jié)構(gòu)，電解液凝膠，無滲漏；充放電無酸霧、無污
染，安全、對環(huán)境友好自放電極小，可儲存兩年無需充電立即投入運
行12年超長使用壽命。深放電循環(huán)性能優(yōu)良：放電至“0”V，能正常
恢復(fù)適用環(huán)境范圍廣，可在-40~C至70~C溫度范圍內(nèi)使用容量高，
充電接受能力強(qiáng)浮充電流小，電池發(fā)熱量少。電解液不分層設(shè)計簡
潔，免維護(hù)，可任意方位放置，因此，現(xiàn)在UPS所配備的蓄電池絕大
多數(shù)為免維護(hù)鉛酸膠體蓄電池。
3、石化企業(yè)UPS及其蓄電池容量的選取
3．1 UPS容量的選取
UPS容量的選取主要是根據(jù)負(fù)載電流，由于石化企業(yè)連續(xù)生產(chǎn)
的特點，一旦儀表控制電源出現(xiàn)問題造成裝置停車，不僅經(jīng)濟(jì)損失
巨大，而且在緊急情況下需要儀表聯(lián)鎖控制系統(tǒng)進(jìn)行安全停車，失
去了電源意味著更大的直接損失，甚至燃燒、爆炸、人員傷害等事故
的發(fā)生。因此，石化企業(yè)UPS配置逐步形成了冗余配置的原則，為避
免高負(fù)荷的發(fā)熱狀態(tài)，在一些企業(yè)中要求單臺UPS帶全負(fù)荷時，其
負(fù)荷率應(yīng)在50％～60％，并且設(shè)單獨的UPS室，安裝空調(diào)降低環(huán)境溫
度，保證UPS系統(tǒng)在相對良好的環(huán)境中工作。
3 2蓄電池容量的選取
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學(xué)術(shù)論壇
蓄電池是UPS的儲能裝置，在UPS工作中，當(dāng)遇到市電中斷的
情況時，蓄電池為UPS充當(dāng)電源，提供直流電，經(jīng)UPS自身裝置一一
一逆變器轉(zhuǎn)換為交流電，輸出到負(fù)載，支持負(fù)載正常運作。所以，蓄
電池是UPS不可缺少的一部分，在整個UPS的運作中起著重要作
用，蓄電池的供電狀況直接影響著UPS在市電中斷情況下的工作狀
況。
UPS選配電池參考以下幾個方面：
(1)根據(jù)UPS工作環(huán)境選擇蓄電池種類：
如果環(huán)境條件較差、溫度范圍廣，則宜選擇膠體電池。
(2)根據(jù)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)供電情況以及負(fù)載工作狀況估計UPS所需后
備時間：
石化企業(yè)考慮安全停車的需要，后備時問一般設(shè)為30分鐘。
(3)根據(jù)以下方法計算所需蓄電池容量
例：30KVA UPS在0．8功率因數(shù)情況下失去市電后需滿載工
作30分鐘
1)計算每組電池的數(shù)量：
直流電壓工作范圍=從173V到260V，以AEG PROTECT5．31
為例
蓄電池正常工作時的浮充電壓為l3．5V，以陽光膠體電池為例
260V
允許最大電池數(shù)=
允許最小電池數(shù)=
13．5
l73
13．5
： l9節(jié)
： 13節(jié)
取18節(jié)
l73
允許電池放電終止電壓一一=9．6l1V／節(jié)，即1．6o2V／C．
取1．65V／C；
18
? ? 上接第l74頁
figure，imshow(g)；
title(’均衡化處理結(jié)果 )
figure，imhist(g)； ％均衡化后的直方圖
title( 均衡化后的直方圖。)
程序?qū)崿F(xiàn)的圖像為圖(a)和(b)，從中可以看出，原圖像(a)的灰度
級動態(tài)范圍窄而集中于灰度級的中部，導(dǎo)致了圖像的對比度低而使
整幅圖像模糊不清。經(jīng)過直方圖均衡化處理后，直方圖的成分覆蓋
了灰度級很寬的范圍，而且像素的分布沒有太不均勻，處理后的圖
像(b)變的清晰了，圖像中的許多細(xì)節(jié)被突出了。
圖(a)原始圖像 圖(b)均衡化處理結(jié)果
2)計算維持30分鐘放電每節(jié)電池所需的功率：
逆變器效率假定為0．97
UPS功率因數(shù)假定為0．8
30 X 1000 X 0．8
最小功率≥
l8 X 0．97
= 1375W ／節(jié)
3)查陽光電池數(shù)據(jù)表，以選擇滿足條件的最小容量規(guī)格：
查表得，本例30KVA UPS要滿足電池后備時間3吩鐘的要求，
需要選擇一組18節(jié)陽光A412 180AH的蓄電池。
(1)以上計算是按照功率計算方法進(jìn)行選擇，也可以采用電流
方法進(jìn)行選擇，計算方法類似，只不過要把電池放電終止電壓考慮
進(jìn)去。
(2)由于目前石化企業(yè)UPS的負(fù)荷率相對比較低，因此選擇蓄
電池容量時，可以不必按滿載考慮，進(jìn)行適當(dāng)縮減以減少投資。
4、結(jié)語
直方圖是多種圖像空間域處理技術(shù)的基礎(chǔ)，能有效地用于圖像
增強(qiáng)，直方圖均衡化是圖像增強(qiáng)的基本技術(shù)。本文分析了直方圖均
衡化處理方法的基本理論，并用Matlab進(jìn)行了實驗。結(jié)果表明，直方
圖均衡化方法并不能生成平坦的直方圖，但它具有能增強(qiáng)圖像灰度
級的動態(tài)范圍的特性。
參考文獻(xiàn)
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