摘要：大型空分生产因需连续生产而对过程控制系统和安全报警系统提出了很高要求，为了满足高可靠性需要，相应负载采用AEG工业级UPS供电，并选择了较经济的配置方案。

    空分生产实际就是利用空气组分不同的沸点，对空气进行低温精馏分离加工，生产出氧、氮、ARIL等产品。由于空分生产过程涉及空气过滤、压缩、膨胀、预冷、换热、分离等步骤，因此存在助燃介质和高压、易爆特点，属于危化行业。空分生产过程控制复杂，生产不间断，对控制参数要求较高，多采用DCS控制系统，再加上安全报警系统的需要，这些系统都采用UPS供电。
    LSG公司是一家大型空分生产企业，主要的生产过程控制和安全控制包括集散型控制系统（DCS）、西门子压缩机组控制系统、危险气体检测控制系统、紧急停车控制系统、液体储槽后备控制系统、火灾报警系统，这些控制系统的电源都按规范要求选用AEG工业级UPS供电，规格型号是Protect5. 31。

    1 AEG工业级UPS的配置考虑
    在危化品生产企业，集散型控制系统、西门子压缩机组控制系统、危险气体检测控制系统、紧急停车控制系统、液体储槽后备控制系统、火灾报警系统等都属于重要负荷。按规范要求，重要负荷应采用静止型不间断电源装置（UPS）供电方式。
    UPS电能质量指标要求：输入电源电压为三相380V（1±15%）或单相220V（1±10%）；输入电源频率为（50±100o）Hz；输出电源电压为单相220V（1±5%）；输出电源频率为（50±0. 5） Hz；过载能力不小于150%（在60s内）。
    UPS有应急电源供电时，后备供电时间（即不间断供电时间）为30min；没有应急电源供电时，后备供电时间为60min; 2h充电至额定容量的80%；应采用密封免维护铅酸电池。
    另外，UPS应具有故障报警功能和报警信号，大屏幕中文显示人机界面；具有设备保护功能和稳压功能；在额定工作环境温度下平均无故障工作时间（MTBF）应大于150 000h。

    2 AEG工业级UPS电源Protet5.31
    2.1工作原理
    UPS电源包括UPS主机、旁路稳压柜和蓄电池柜。其中，UPS主机包括整流器单元（含输入隔离变及滤波电路）、逆变器单元（含输出隔离变和滤波电路）、静态旁路单元（含手动旁路）、控制单元、电池管理单元等。UPS电源原理框图如图1所示。380V市电作为主电源通过输入隔离变进入整流器转化为直流电源后，一方面输入逆变器重新转化为稳定、干净、符合要求的AC 220V电源，另一方面向蓄电池组充电。
    作为工业级的UPS，其整流器单元采用12脉冲的整流器配置，使UPS的输入功率因数有效值PF提高到0. 95以上，将UPS的总输入谐波电流分量THDI值降到8％以下，从而降低了输入电压谐波失真度，UPS满载时）的输入电流值减少10％左右，保证了负荷电源处于“无污染”运行状态；同时UPS的整流器获得双重冗余配置，不仅使其整流器的输出功率可增大近1.7倍，而且使得流过整流器中的每个晶闸管功率器件的电流减少约50％左右，输出直流电源所包含的交流纹波分量下降75％左右，有利于延长电池的寿命（降低产生瞬态过压充电的几率）和延长UPS整流器用电解滤波电容的使用寿命，从而可进一步提高UPS的可靠性。在逆变器单元，逆变器由一个三相电流桥路和“晶体管开关”（逆变器装置）组成，这些晶体管开关装有高性能IGBT（绝缘栅型双极晶体管），更能产生高频脉冲，不用复杂滤波器就能获得正弦输出电压。在静态旁路单元，静态旁路（SBS）由可控硅开关组成，能在紧急情况下实现主电源和旁路电源的不间断切换。

    2.2工作运行模式
    （1）正常运行状态：整流器将主电源输入的交流电整流为直流电，一方面为电池充电，另一方面通过逆变器逆变为稳压稳频的交流电向负载输出，如图2粗线所示。

    （2）电池运行状态：市电停电或超限时、整流器自动停止，由电池向逆变器和负载供电，直到电池放电结束或市电恢复正常；当市电正常后，整流器以先恒流再恒压的方式充电，最后转为浮充方式，如图3粗线所示。

    （3） UPS电源处于过载／逆变器停机状态：逆变器停止，静态旁路自动导通，市电经静态旁路向负载供电；当逆变器过载时，一定过载时间后，负载转由静态旁路供旁路运行后，断开4QF，合上3QF时，能彻底隔离UPS主机与负载的供电联系，不仅可实现UPS主机的在线维修，必要时还可实现UPS主机的在线更换。3QF作为UPS主机维护时才会投运的开关，在正常工作时处于断开电，过载消失后UPS自动切换到逆变器向负载供电，如果过载不消失，经一定时间后静态开关停止供电，如图4粗线所示。

[1] [2]  下一页