工业UPS电源供电解决方案在石化行业上的应用

石化工业生产的特点是高温、高压、易燃和**。如果重要装置的控制仪表突然断电，可能会造成人身伤害、重大环境污染和重大经济损失。SH/T3082-2003 《石油化工仪表供电设计规范》明确规定：“根据SH3038《石油化工企业生产装置动力设计规范》，仪表和控制系统的电气负荷是一级负荷中特别重要的负荷”。当该类负荷供电中断时，应设置UPS，确保安全停机和事故处理，以免造成设备损坏和人身伤害事故及重大经济损失。`

2022-12-22 11:05:11

1.工业UPS电源在石化工业生产装置和仪表配置不间断电源系统的必要性
石化工业生产的特点是高温、高压、易燃和**。如果重要装置的控制仪表突然断电，可能会造成人身伤害、重大环境污染和重大经济损失。SH/T3082-2003 《石油化工仪表供电设计规范》明确规定：“根据SH3038《石油化工企业生产装置动力设计规范》，仪表和控制系统的电气负荷是一级负荷中特别重要的负荷”。当该类负荷供电中断时，应设置UPS，确保安全停机和事故处理，以免造成设备损坏和人身伤害事故及重大经济损失。"
一级负荷包括：
(1)安全仪表(联锁)系统(SIS)。
(2)分布式控制系统及相关现场仪表和控制系统。
(3)设备制造商提供的关键可编程逻辑控制器(PLC)及相关仪表。
(4)石油化工生产装置、重要公用工程系统和辅助生产装置的仪表和自动控制系统。
(5)集成压缩机/涡轮机控制系统(ITCC)，以及由主要压缩机组和泵机组设备制造商提供的安全仪表。
(6)火灾、可燃气体和有毒气体检测系统(FGS)。
(7)与装置运行和安全相关的重要在线分析仪器。
2 石化集团公司对不间断电源供电系统的要求
由于没有统一的配置规范，各地企业和不同项目都采用了各种UPS配置方案，大多不规范，导致UPS系统故障导致仪表供电中断，导致生产停工事故频发。因此，集团公司于2005年发行《生产装置过程控制仪表电源配电系统技术管理规定(暂行)》，2006年发行IN212-2006 《仪表供电设计规定》。对UPS供电系统提出以下要求：
2.1不间断电源供电系统的要求
(1)电源配置方案一般为：双电源、三重电源和逆变电源。其中，逆变供电方案*适用于火电厂和变电站。
(2)供电系统正常负荷运行后，可进行UPS离线维护和定期电池维护。
(3)电力系统切换装置应能实现无扰动切换。
(4)低压母线的DC 馈出回路应配备隔离和调压器。
(5)两个电源的控制仪表应具备两个非同步工频交流电源同时工作的条件。
2.2不间断电源供电设备的要求
(1)选择在线不间断电源。当电源质量满足UPS输出标准时，其逆变运行在热备用状态，接线简单可靠。
(2)当2)UPS容量40kVA时，应采用单相输出；大于40kVA时采用三相输出。采用三相输出时，UPS必须具备短时间内所有相100%不平衡时正常工作的能力。(3)采用单机运行方式。
(4)使用密封阀控式铅酸蓄电池，待机时间一般为15 ~ 30 min。
(5)UPS容量是新建系统的1.5倍。
3不间断电源系统方案设计
3.1系统架构
如图1所示，这是石化行业典型的双电源不间断电源架构，由两个电源、一个隔离变压器和一个不间断电源组成。UPS采用双电源回路输入，UPS的主电源由电源1提供，UPS 旁路的电源由电源2提供。同时，不间断电源配备了离线维护旁路，当不间断电源被维修或更换时，系统可以正常工作。同时，DCS系统中的负荷分为两个等级，即一般负荷和重要负荷。重要负荷(一级负荷)由UPS系统直接供电，一般负荷(三级负荷)通过隔离变压器后由电源2供电。
(1)不间断电源的工作原理
工业UPS电源由整流器、逆变器、静态旁路，手动维护旁路和电池组组成。市电正常时，UPS 将主回路的交流电整流成直流电给电池充电，同时逆变器将直流电逆变成与备用电源同频同相的高精度交流电给负载供电。当市电异常或中断时，电池向逆变器供电，并向负载输出高精度交流电。不间断电源的原理结构如图2所示。