在水泥行业环境应用的工业型UPS电源介绍

——2016.03.13

何春


  摘要:水泥生产工艺复杂,设备联锁众多,各种检测信号相互影响,如果采用传统的人工控制或继电器仪表控制,很难达到控制要求。如果生产线上的任何一台设备出现电气故障停机,将影响整个生产线的运行,严重时会发生压料、堵料,给生产带来很大的损失。所以目前新型干法水泥厂绝大部分采用分布式计算机控制系统进行控制(DCS),来对水泥生产线进行实时控制和监测管理。一旦这些设备因为电力问题(断电、浪涌、过、低压等)发生误动作、宕机、甚至引发数据丢失,将引发重大事故,威胁电网安全,造成不可估量的损失。电动机的运行大多数采用交流接触器、软起动器和变频器等起动控制设备进行控制。“晃电”时交流接触器会释放,软起动器和变频器也会停机,因此在工业生产中常常会因“晃电”引起许多重要的低压电机停机。


关键词:水泥行业应用的工业型UPS电源,避免电压暂降或暂升、电压浪涌、谐波干扰、频率漂移、  瞬态尖峰\高压、市电断电等电力品质问题的发生。保护FCSDCSPLC、各类电机变频器等敏感负载。“晃电”的概念。


  我们知道无论电力公司花多少代价来改善电网,但是还是无法避免电压暂降或暂升、电压浪涌、谐波干扰、频率漂移、瞬态尖峰\高压、市电断电等电力品质问题的发生,给电力用户带来不良影响。这是由于在电网上有大量的负载,它们的一些工作状态和故障状态、及自然灾害等,都会影响电网的安全可靠性。如:闪电暴雨、大风下雪、建筑施工,起重机,挖掘机人员误操作、动物触线、其它大电机启动、短路故障、线路切换配电装置故障等。


  水泥生产工艺复杂,设备联锁众多,各种检测信号相互影响,如果采用传统的人工控制或继电器仪表控制,很难达到控制要求。如果生产线上的任何一台设备出现电气故障停机,将影响整个生产线的运行,严重时会发生压料、堵料,给生产带来很大的损失。所以目前新型干法水泥厂绝大部分采用分布式计算机控制系统进行控制(DCS),来对水泥生产线进行实时控制和监测管理。


  水泥厂控制系统的发展经历:1、气动仪表式控制系统 ,2、电动但愿组合式模拟仪表控制系统 ,3、集中式数字控制系统,4、分布式控制系统DCS5、现场总线控制系统FCS。


  一旦这些设备因为电力问题(断电、浪涌、过、低压等)发生误动作、宕机、甚至引发数据丢失,将引发重大事故,威胁电网安全,造成不可估量的损失。因此这些设备迫切需求一个高可靠性,高安全性的纯净交流电源,而UPS(不间断供电系统)刚好完美的解决了上述电力问题,它能够为计算机、生产过车控制系统等重要设备提供不间断的优质安全电源,当电网发生任何异常是,它能够为负载提供纯正不间断的动力来源,保证设备不发生误动作、宕机、数据丢失等危险。


  水泥的新型干法生产线由生料制备系统、生料均化系统、窑尾烧成系统、窑头烧成系统和成品包装系统组成。生料制备系统由原料配料和生料粉磨组成,用于生产合格的生料。粉磨过的生料由提升机经库顶空气输送斜槽送入生料均化库。来自均化库的生料通过气力提升泵输送到旋风式预热器内,通过五级预热器的负压作用使物料充分预热后进入回转窑进行煅烧。窑头烧成系统由喂媒系统和熟料生成系统组成。原煤由煤磨磨制成煤粉后存储在煤粉仓中,通过流量计由煤风机和净风机将煤粉和空气的混合物向窑头喂煤。经过煅烧和化学反应的生料在窑头形成球状熟料。球状熟料经窑头罩进入单筒冷却机冷却后由链式输送机送到熟料磨进行粉磨,然后由提升机入熟料库。最后成品包装系统将散装库中不同型号的水泥通过包装机包装成成品。该系统的主要设备包括:螺旋给料机、各种风机、增湿塔、窑主电机、各种调节阀和变频器


  1、“晃电”的概念

  电压暂降(Voltage Sag Dip)俗称“晃电”,是指供电电压有效值在短时间内突然大幅下降又恢复正常的突发事件。电压暂降在国内也称为电压骤降、电压跌落、电压瞬间波动、电压凹陷等。多数为电网因雷击、短路、大负载起动等情况引起,供电电源电压大幅度下跌或电压短时中断数秒,致使用电设备不能正常工作。描述电压暂降常采用暂降幅值、持续时间和发生频次三大特征量,有时还要考虑相位的突变。国际电气与电子工程师协会(IEEE)将电压暂降定义为供电电压有效值快速下降到额定值的90%~10%,然后回升至正常值附近;而国际电工委员会(IEC)则将其定义为下降到额定值的90%~1%,持续时间为10ms~1min


  2、“晃电”的危害

  电动机的运行大多数采用交流接触器、软起动器和变频器等起动控制设备进行控制。“晃电”时交流接触器会释放,软起动器和变频器也会停机,因此在工业生产中常常会因“晃电”引起许多重要的低压电机停机。而关键机组停机又会导致大机组、甚至会导致整个生产装置连锁停机,最终导致连续生产过程被迫中断,生产装置被迫紧急停车,从而给企业造成巨大的经济损失,有时还会引起火灾、爆炸等恶性事故发生。


  水泥行业应用的工业型UPS电源与商业型UPS的区别:

项目

商业型UPS

工业型UPS

应用环境

IDC机房或办公场所,环境舒适,温度变化小(20-25ºC,湿度适中,无粉尘与盐雾

配电室、生产现场或野外,环境恶劣,高低温(-2555ºC)、高湿、粉尘多、盐雾大

可靠性

较低,设计寿命5年左右

高,选用工业级甚至军用级器件、增大冗余度、强化工艺设计和提高安全性配置使设计寿命20

电气环境

电气环境好,电压波动与闪变少,低次谐波与高频干扰小

电气环境差,电压波动与闪变多、低次谐波与高频干扰严重

负载特性

负载特性单一, IT设备为主,包括计算机、服务器、通信设备等

负载特性多样,IT设备外,还包括工业动力设备如电动机、变频器、直流传动等

机械强度

较低,通常采用模块化设计

较高,通常采用高强度柜体设计

电气隔离

无隔离

标配输出隔离,可选输入隔离

保护功能

保护功能简单

保护功能完善、可靠

通讯接口

RS485通讯

RS485/232通讯,继电器干接点

旁路要求

旁路并联配置,电气隔离/稳压调节,输出电压范围宽,旋转型手动旁路开关50种旁路柜配置

附件选择

数十种配件,可基于工业需求的多样性和应用环境的复杂性自由选择

IP防护等级

IP20

IP21IP54+防爆设计

钣金要求

不接受定制

钣金厚度、柜体颜色均接受订制



  水泥行业应用的工业型UPS电源的三要素:

  Ⅰ、高等级的抗扰度,应用于严苛的电气环境 ---提高了可靠性,使用时不用担心

  抗扰度包括:1. 辐射敏感度试验、2. 工频磁场辐射敏感度试验、3. 射频场感应的传导敏感度、4. 电快速瞬态脉冲群抗扰度、5. 浪涌抗扰度、6. 电压跌落与中断抗扰度、7. 电力线感应/接触、8. 静电放电抗扰度在IEC62040-2-2005EMC电磁兼容标准中,把UPS分为C1C2C3C4类,即居民区、商业区和轻工业区、工业区、特殊定制区。只有做好可靠性设计才能提升产品质量。可靠性的提升主要集中在研发阶段、定型之前。

  Ⅱ、可选配的高等级IP防护等级,应用于恶劣的空间环境 ----提高了适用性,使用时不用小心

  在环境方面,商业型UPS通常应用于IDC机房内,对温度、湿度、粉尘、腐蚀性气体有严格的要求,不能用于严酷场合,而工业级UPS则通常应用于高温高湿多粉尘或盐雾的场合;对抗震等级有相应的要求。

  Ⅲ、工频变压器的电气隔离-----提高了安全性,使用时不用揪心

  工频变压器的电气隔离,可再生一个TN-S系统或IT系统,即零线灵活更好的服务于用户,也可减少系统风险。而商业型UPS不配置。


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