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      黏膠生產(chǎn)線不間斷電源的創(chuàng)新與優(yōu)化

      2013-10-26 09:30:26
      化纖與紡織技術(shù) 2013年1期
      關(guān)鍵詞:雙電源黏膠原理圖

      安 民

      (唐山三友集團(tuán)興達(dá)化纖有限公司,河北 唐山 063305)

      黏膠短纖維生產(chǎn)是一個(gè)連續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程,近年來(lái),隨著工藝過(guò)程的成熟,其控制系統(tǒng)一般采用DCS集中控制,DCS集中監(jiān)控可以?xún)?yōu)化控制過(guò)程,全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn),節(jié)約人力成本,提高控制精度。因?yàn)樵陴つz生產(chǎn)過(guò)程中存在黃化工序,如果控制的穩(wěn)定性達(dá)不到,將會(huì)出現(xiàn)事故。而其穩(wěn)定性則取決于DCS系統(tǒng)的穩(wěn)定性。DCS系統(tǒng)主要元件為計(jì)算機(jī)控制卡等智能卡件,確保DCS運(yùn)行穩(wěn)定性的一個(gè)必要條件是供電電源必須穩(wěn)定。針對(duì)DCS控制系統(tǒng)使用的不間斷電源由于現(xiàn)場(chǎng)的氣體腐蝕,造成UPS故障; 并機(jī)UPS的方案運(yùn)行不穩(wěn)定,故障率高; 沒(méi)有絕對(duì)旁路設(shè)計(jì),UPS故障均要斷電處理等問(wèn)題,本文選擇簡(jiǎn)易型UPS,并對(duì)控制板進(jìn)行處理,通過(guò)優(yōu)化控制柜,設(shè)計(jì)安裝絕對(duì)旁路等創(chuàng)新做法,保證了DCS供電穩(wěn)定,其智能卡件不易損壞及黏膠短纖維生產(chǎn)的穩(wěn)定。

      1 不間斷電源的配置與存在問(wèn)題

      在化纖行業(yè)的一般設(shè)計(jì)中,DCS控制系統(tǒng)供電電源一般采用智能型UPS供電。在使用UPS[1]對(duì)黏膠生產(chǎn)線供電的過(guò)程中,大致經(jīng)歷了兩個(gè)階段:即單機(jī)階段與并機(jī)階段。

      1.1 單機(jī)階段

      第一階段,單機(jī)UPS[1]供電,就是單獨(dú)使用一臺(tái)UPS主機(jī)及配套電池柜,對(duì)DCS系統(tǒng)供電。使用單機(jī)UPS對(duì)DCS系統(tǒng)供電出現(xiàn)的問(wèn)題是:?jiǎn)螜C(jī)系統(tǒng)多為電子線路板等卡件組成控制,由于黏膠生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的H2S氣體對(duì)電子設(shè)備[2]的腐蝕性,造成了UPS運(yùn)行的不穩(wěn)定。在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)UPS本身故障,不能有效切換,不能倒至旁路供電等問(wèn)題,對(duì)DCS控制系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生干擾,造成卡件損壞,生產(chǎn)中斷等問(wèn)題。而且,單機(jī)UPS[1]的檢修需要將UPS斷電,也就是將生產(chǎn)線控制系統(tǒng)斷電,才能退出檢修。在停電與送電的過(guò)程中,有些DCS控制卡件容易損壞,造成了另一個(gè)不穩(wěn)定因素。

      1.2 并機(jī)階段

      第二階段,采用兩臺(tái)UPS并機(jī)[3]運(yùn)行的供電方案。就是使用兩臺(tái)UPS 并聯(lián)為負(fù)載供電,此方案投資大,占地面積大。通過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn),此方案在運(yùn)行中,由于通訊問(wèn)題,及控制卡件[2]的腐蝕問(wèn)題,造成兩臺(tái)UPS在切換過(guò)程中出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象,而且,將故障的一臺(tái)UPS[1]主機(jī)從系統(tǒng)中切除也不能實(shí)現(xiàn)。綜合以上實(shí)踐總結(jié),單純依靠UPS不能實(shí)現(xiàn)對(duì)黏膠生產(chǎn)線DCS控制系統(tǒng)的可靠供電。

      2 創(chuàng)新與優(yōu)化方案

      通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐的總結(jié)與試驗(yàn),我們對(duì)UPS供電電源進(jìn)行了優(yōu)化與改進(jìn),解決供電不可靠問(wèn)題。優(yōu)化方案消除了市電[3]故障、UPS故障造成的供電[3]波動(dòng);消除了不能在線退出或投入U(xiǎn)PS主機(jī)[1]的問(wèn)題,從而保證黏膠生產(chǎn)線的穩(wěn)定運(yùn)行。

      采用控制簡(jiǎn)單的UPS主機(jī)[1]替代結(jié)構(gòu)復(fù)雜的UPS主機(jī),盡量減少電子線路板的數(shù)量。由于簡(jiǎn)易UPS內(nèi)部控制板較少,運(yùn)行穩(wěn)定性提高;而且,我們對(duì)線路板進(jìn)行了防腐蝕的噴涂處理[2],提高了運(yùn)行穩(wěn)定性;增加雙電源[3]切換裝置,增加手動(dòng)絕對(duì)旁路裝置。改進(jìn)后的不間斷電源裝置系統(tǒng)框圖如圖1所示。

      圖1 不間斷電源裝置系統(tǒng)框圖

      不間斷電源由三部分組成:(1) 電池柜;(2)控制柜;(3)UPS主機(jī)。電池柜采用1 400 mm×800 mm×600 mm柜型,根據(jù)負(fù)荷情況,內(nèi)部配置共32塊蓄電池,單塊蓄電池的容量為38 AH,電壓為12 V,內(nèi)部接線為16塊電池為一組串聯(lián),得到196 V,38 AH[1]的容量,最后將兩組并聯(lián),得到196 V,76 AH的容量,作為UPS的備用電源,其原理圖如圖2所示。即將16塊12 V,38 AH的電池串聯(lián)后,再將兩組并聯(lián)。

      圖2 電池連接原理圖

      控制柜同樣采用1 400 mm×800 mm×600 mm柜型,圖1中為控制柜的布置示意圖,其原理圖如圖3所示。

      圖3 不間斷電源裝置的原理圖

      雙電源切換裝置[3]輸入兩路市電,兩路電源可以自動(dòng)切換[3],即正常時(shí)使用主路電源,當(dāng)主路電源失電[3],切換裝置自動(dòng)將電源切換至備用電源,切換過(guò)程中負(fù)載電源由UPS逆變電池電源[1]提供。當(dāng)主路電源恢復(fù),自動(dòng)切換裝置將供電電源又切換至主供電源,切換過(guò)程中,負(fù)載電源由UPS逆變[1]電池電源提供。控制柜內(nèi)的切換部分由QF1、QF2、QF3、QF4 四臺(tái)斷路器組成,從原理圖圖3可以知道,QF1與雙電源切換裝置及UPS相連,其作用是為UPS供交流電源; QF2斷路器與雙電源切換裝置及輸出負(fù)載相連,其作用為絕對(duì)旁路切換,即當(dāng)UPS故障時(shí),通過(guò)QF2的操作,可以無(wú)擾退出UPS主機(jī)進(jìn)行檢修; QF3與UPS及負(fù)載相連接,其作用是為負(fù)載母線供電; QF4與電池組及UPS相連,其作用是電池聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)。電源輸出部分由QF5、QF6組成,QF5、QF6與QF3及負(fù)載相連,其主要作用是為負(fù)載[2]提供電源。

      3 實(shí)踐應(yīng)用

      實(shí)際使用中,在原液車(chē)間的DCS控制系統(tǒng),我們安裝使用了本套裝置,其原理圖如圖3所示,工作過(guò)程為:正常情況下,主路電源及旁路電源均有電,且兩路電源來(lái)自不同的配電室或同一配電室的不同母線段。此時(shí),雙電源切換裝置自動(dòng)運(yùn)行在主路電源供電。此時(shí),合上QF4[3]開(kāi)關(guān),將電池組投入運(yùn)行,合上QF1[3](注意此時(shí)QF2、QF3、QF5、QF6均在斷開(kāi)位置),UPS得電,然后按下UPS啟動(dòng)鍵,UPS開(kāi)始啟動(dòng),對(duì)外有電壓輸出。合上QF3[3]為輸出母線送電,合上QF5、QF6分別為DCS負(fù)載送電。

      UPS故障狀態(tài)下的切換:當(dāng)UPS故障時(shí),UPS主機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)入自己機(jī)器內(nèi)部的旁路供電,并發(fā)出報(bào)警音及指示閃爍,此時(shí),我們合上QF2,將市電與UPS旁路電源并聯(lián)運(yùn)行。確認(rèn)并列后,斷開(kāi)QF1、QF3、QF4開(kāi)關(guān),將UPS從系統(tǒng)中退出,在不對(duì)DCS負(fù)載停電的情況下,退出了故障UPS主機(jī)進(jìn)行維修。當(dāng)主機(jī)維修完畢,準(zhǔn)備投入運(yùn)行,其操作為合上QF1、QF4開(kāi)關(guān),不啟動(dòng)UPS,使用其機(jī)器內(nèi)部的旁路電源對(duì)負(fù)載送電,合上QF2絕對(duì)旁路開(kāi)關(guān),使UPS機(jī)器內(nèi)部的旁路電源與市電絕對(duì)旁路并聯(lián),并聯(lián)后,斷開(kāi)絕對(duì)旁路電源QF2開(kāi)關(guān),退出絕對(duì)[1]旁路電源,然后啟動(dòng)UPS[1],使用UPS電源正常對(duì)DCS負(fù)載供電。

      市電[3]故障下的切換:當(dāng)主路電源故障失電,雙電源切換裝置切斷主路電源,準(zhǔn)備轉(zhuǎn)到備用電源,轉(zhuǎn)換過(guò)程中交流電[3]要失電,此時(shí)UPS電源自動(dòng)轉(zhuǎn)為電池組逆變對(duì)負(fù)載供電,當(dāng)轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)到備用電源后,UPS又自動(dòng)轉(zhuǎn)到市電整流逆變[3]輸出電源,開(kāi)始正常工作。

      4 結(jié)語(yǔ)

      與現(xiàn)有技術(shù)相比,優(yōu)化后的不間斷電源系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于:使用簡(jiǎn)易UPS主機(jī)代替控制復(fù)雜的UPS主機(jī),使運(yùn)行更穩(wěn)定、可靠; 增加雙電源自動(dòng)切換裝置,確保對(duì)UPS供電可靠。從而為UPS的穩(wěn)定輸出提供保證; 增加絕對(duì)旁路設(shè)計(jì),當(dāng)UPS故障時(shí),可以無(wú)擾退出或投入U(xiǎn)PS主機(jī); 可以對(duì)輸出電壓調(diào)壓,適應(yīng)較長(zhǎng)距離供電;對(duì)UPS主機(jī)控制板進(jìn)行防腐蝕噴涂,提高運(yùn)行穩(wěn)定性。通過(guò)幾次電網(wǎng)波動(dòng)[3]的檢驗(yàn),不間斷電源裝置切實(shí)起到了作用,從而避免了工藝控制波動(dòng),避免了DCS智能卡件的損壞。

      [1] 山特電子(深圳)有限公司.山特CASTLE 系列[C6K(S)C10K(S)]使用手冊(cè)[Z].2008-2009.

      [2] 北京ABB電氣傳動(dòng)系統(tǒng)有限公司.低壓交流傳動(dòng) ACS510-01 變頻器(1.1-160kW) 用戶(hù)手冊(cè)[Z].2009.

      [3] 劉介才.工廠供電[M].第2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社出版,1991.

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