石化行業(yè)常用UPS接線方式的選擇

【摘要】隨著石油化工行業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高，UPS在易燃易爆的石油化工行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，UPS的運(yùn)行可靠性顯得尤為重要，從最初的UPS的單機(jī)運(yùn)行發(fā)展為主從熱備串聯(lián)運(yùn)行、冗余并聯(lián)運(yùn)行、雙單機(jī)運(yùn)行方式等接線方式來滿足儀表電源的可靠性要求。本文從實(shí)例出發(fā)，介紹各類UPS接線方式的可行性及優(yōu)缺點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】UPS接線方式；儀表電源；泰州石化

石化行業(yè)是一個(gè)高溫高壓、易燃易爆并且連續(xù)生產(chǎn)的高危險(xiǎn)性行業(yè)，儀表DCS是該行業(yè)主要生產(chǎn)裝置的核心控制部分，其能否可靠運(yùn)行尤為重要。而DCS可靠運(yùn)行的前提是要有一個(gè)穩(wěn)定、高可靠的電源，實(shí)現(xiàn)這一前提的主要方法是采用UPS，UPS是一種向負(fù)載提供優(yōu)質(zhì)、高效且可靠交流電力并具有保護(hù)、檢測(cè)和控制功能的不間斷電源。合理選擇UPS供電系統(tǒng)的配置方案，在滿足儀表DCS系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提下，不僅可以提高供電的可靠性，還可以節(jié)約投資，方便日常UPS的運(yùn)行維護(hù)，從而保證UPS長(zhǎng)周期可靠運(yùn)行，

本公司擁有常減壓、催化裂化、酮苯脫蠟、甲基叔丁基醚等多套石化裝置，儀表控制系統(tǒng)均采用DCS，為其配套的UPS在實(shí)踐中也選用了多種形式。最初常減壓裝置DCS為單電源供電，配套的UPS采用單機(jī)運(yùn)行方式，投資小，接線簡(jiǎn)單，品牌UPS的單機(jī)平均無故障時(shí)間較長(zhǎng)，一般是10萬h以上。但UPS發(fā)生故障后對(duì)裝置的影響較大，UPS發(fā)生故障后只能切換至旁路運(yùn)行，必須等到裝置停車后才可以進(jìn)行拆檢。其接線方式見圖一。

鑒于單機(jī)UPS供電的缺陷，為保證單臺(tái)UPS故障后儀表系統(tǒng)仍能得到保護(hù)，之后在酮苯脫蠟裝置的DCS（仍為單電源供電）采用了主從熱備串聯(lián)運(yùn)行，理論上從單機(jī)平均無故障時(shí)間的10萬h提高到20萬h（對(duì)梅蘭日蘭品牌而言），延時(shí)時(shí)間為2倍標(biāo)準(zhǔn)延時(shí)，可靠性提高一倍。其接線方式見圖二。

在運(yùn)行中我們發(fā)現(xiàn)單機(jī)運(yùn)行方式和主從熱備串聯(lián)運(yùn)行方式都存在一定的缺陷，不便于UPS故障的維修。我們經(jīng)過調(diào)研，在催化裂化裝置的DCS控制系統(tǒng)中UPS采用冗余并聯(lián)UPS系統(tǒng)運(yùn)行方式，可靠性較單機(jī)提高了3.7倍。大大提高了UPS的供電可靠性，尤其便于Ups的維護(hù)和檢修，當(dāng)一臺(tái)Ups退出運(yùn)行進(jìn)行檢修，仍可以保證儀表電源的正常供電，其原理如圖三所示。

但近幾年，冗余并聯(lián)UPS系統(tǒng)運(yùn)行方式逐漸暴露出不足，影響了供電的可靠性，我們也認(rèn)識(shí)到，冗余并聯(lián)UPS系統(tǒng)不能從根本上解決其固有的弊端，只有從儀表系統(tǒng)進(jìn)行冗余配置，才能真正提高儀表電源的可靠性，因此對(duì)新建的甲基叔丁基醚裝置以及催化裂化裝置的UPS（共4臺(tái)）改為雙單機(jī)運(yùn)行的方案進(jìn)行了可行性研究，并進(jìn)行了改造。其接線方式見圖四。從根本上克服了UPS系統(tǒng)的操作風(fēng)險(xiǎn)，大大提高了儀表電源的可靠性。下面我們針對(duì)以上幾種UPS系統(tǒng)方案進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)比較。

1、UPS單機(jī)運(yùn)行：優(yōu)點(diǎn) （1）投資較少；（2）接線簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：（1）UPS損壞后無法避免輸出電纜故障或短路故障造成的Ups停電事故；（2）UPS故障時(shí)雖可以切換到旁路運(yùn)行，但必須停用儀表系統(tǒng)才可以進(jìn)行UPS的維修。在維修完成前儀表系統(tǒng)失去了UPS的保護(hù)。適用范圍：對(duì)儀表連續(xù)運(yùn)行要求不高的裝置。

2、主從熱備串聯(lián)運(yùn)行：優(yōu)點(diǎn)：（1）接線簡(jiǎn)單；（2）單臺(tái)UPS故障后可切換到旁路運(yùn)行，仍有另一臺(tái)UPS為儀表系統(tǒng)提供保護(hù)。缺點(diǎn)：（1）UPS損壞后仍無法避免輸出電纜故障或短路故障造成的Ups停電事故；（2）主供UPS的維修必須停用儀表系統(tǒng)才可以進(jìn)行，備供UPS的維修不影響儀表系統(tǒng)運(yùn)行。適用范圍：可短暫停車進(jìn)行維修的裝置。

3、冗余并聯(lián)Ups系統(tǒng)運(yùn)行：優(yōu)點(diǎn)：（1）便于Ups的維護(hù)和檢修，當(dāng)一臺(tái)Ups退出運(yùn)行進(jìn)行檢修，仍可以保證儀表電源的正常供電；（2）兩臺(tái)UPS 互為主備，提高供電可靠性；（3）便于設(shè)備的維護(hù)；（4）便于電源系統(tǒng)的再擴(kuò)容。缺點(diǎn)：（1）無法避免輸出電纜故障或短路故障造成的Ups停電事故。（2）冗余并聯(lián)系統(tǒng)技術(shù)要求嚴(yán)格，不便于更換故障的UPS。冗余并聯(lián)UPS系統(tǒng)要求兩臺(tái)UPS各項(xiàng)電氣技術(shù)參數(shù)盡量一致，包括輸入電壓范圍、允許市電電壓波形失真度、輸出過載能力及輸出電壓頻率穩(wěn)定度，以及并聯(lián)的UPS最好是同一品牌等；（3）冗余并聯(lián)UPS系統(tǒng)中，將單臺(tái)UPS退出或并機(jī)的操作步驟較復(fù)雜，不同品牌的并聯(lián)UPS的操作步驟不盡相同，如果沒有嚴(yán)格按照說明書的操作步驟進(jìn)行操作，可能造成并聯(lián)的兩臺(tái)UPS全停，或損壞UPS。（4）UPS并機(jī)通信板故障，可能造成兩臺(tái)UPS全停。冗余并聯(lián)UPS系統(tǒng)需要通過并機(jī)通信板實(shí)時(shí)檢測(cè)兩臺(tái)UPS的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，一旦檢測(cè)到的電氣參數(shù)超限，將發(fā)出報(bào)警信息或無法完成并機(jī)操作，甚至可能發(fā)出停機(jī)的命令，后果非常嚴(yán)重。（5）冗余并聯(lián)UPS的接線方式存在一定的風(fēng)險(xiǎn)；（6）冗余并聯(lián)UPS的報(bào)警機(jī)率或元件故障率比單機(jī)高。適用范圍：長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)生產(chǎn)的裝置。以上三種UPS接線方式對(duì)儀表系統(tǒng)的電源進(jìn)線模塊沒有要求，單電源進(jìn)線的儀表系統(tǒng)均可采用以上接線方式，但不管Ups是單機(jī)還是雙機(jī)并聯(lián)，一旦輸出側(cè)電纜損壞或負(fù)載側(cè)發(fā)生短路故障，必將造成Ups停機(jī)，儀表電源的供電中斷，因此，電氣側(cè)的冗余無法從根本上避免UPS的停電事故。

4、雙單機(jī)運(yùn)行：優(yōu)點(diǎn)：（1）便于Ups的維護(hù)和檢修，當(dāng)一臺(tái)Ups退出運(yùn)行進(jìn)行檢修，仍可以保證儀表電源的正常供電；（2）避免了輸出電纜故障或短路故障造成的Ups停電事故；（3）便于設(shè)備的維護(hù)。缺點(diǎn)：（1）需要儀表系統(tǒng)的電源模塊有電源冗余配置，線路較為復(fù)雜。適用范圍：長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)生產(chǎn)的裝置。結(jié)束語：隨著石油化工裝置的發(fā)展，儀表系統(tǒng)起著越來越重要的作用，對(duì)儀表系統(tǒng)的供電可靠程度的要求也越來越高。大、中型石油化工生產(chǎn)裝置，重要公用工程系統(tǒng)的控制儀表及其重要的顯示儀表；高溫、高壓、易燃、有毒和腐蝕的生產(chǎn)裝置；工藝控制、聯(lián)鎖多且系統(tǒng)復(fù)雜的生產(chǎn)裝置；重要在線分析儀表，如帶工藝聯(lián)鎖的儀表；大型機(jī)組、機(jī)泵的監(jiān)控系統(tǒng)的控制儀表等應(yīng)按兩電源或三電源方案配置。儀表系統(tǒng)按兩電源或三電源方案配置即意味著UPS可采用雙單機(jī)運(yùn)行方案配置，保證儀表系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。但在要求不高的場(chǎng)所也可以酌情考慮其他幾種接線方式以節(jié)省投資。