Бесперебойное энергоснабжение важно как для отдельного станка на промышленном предприятии, так и для крупного производственного комплекса в целом. Современные энергетические системы достаточно сложные и надежные, но они не всегда справляются с этой задачей. Какие типы ИБП используются для промышленных объектов? Каким требованиям они должны отвечать? И есть ли особые условия эксплуатации такого оборудования?
Требования к промышленным ИБП
Учитывая назначение, можно выделить основные характеристики, которые должны быть у источников бесперебойного питания для промышленных объектов:
- Высокий показатель выходной мощности. Он определяется мощностью оборудования, используемого на предприятиях.
- Максимальная надежность. Она закладывается еще на этапе разработки конструкции источников. При их изготовлении используются компоненты, которые позволяют многократно повысить надежность устройств. Это, конечно, повышает стоимость ИБП, но одновременно увеличивает срок службы как самих источников, так и оборудования, которое они обеспечивают электроэнергией.
- Продуманная конструкция, облегчающая диагностику, обслуживание и ремонт источников бесперебойного питания. Такой подход обеспечивает свободный доступ ко всем блокам системы и минимизирует время, необходимое для разборки или замены компонентов ИБП.
- Возможность масштабирования и плавного наращивания мощности. Это необходимо при увеличении потребности в электропитании.
Виды промышленных ИБП
Для промышленных целей используются три основных типа источников бесперебойного питания:
- Резервные (по-другому Off-Line или Standby). Такие источники оснащаются автоматическими коммутаторами, которые при нарушении электроснабжения переключают нагрузку на аккумуляторные батареи. Это простые и недорогие системы, но они не комплектуются сетевыми стабилизаторами напряжения (а значит, батареи изнашиваются быстрее) и требуют определенного времени для переключения питания на аккумуляторы (около 4 мс). Подобные ИБП справляются только с кратковременными перебоями в электропитании и применяются для обслуживания неответственного производственного оборудования.
- Линейно-интерактивные (Line-interactive). Такие источники комплектуются трансформаторами для стабилизации выходного напряжения. В результате сокращается количество переключений питания нагрузки на аккумуляторы и обеспечивается экономия ресурса батарей. При этом ИБП не предназначены для фильтрации помех и контроля формы напряжения. Они оптимальны для бесперебойного электроснабжения оборудования, для которого важна только величина входного напряжения.
- Онлайн (On-Line). В таких источниках происходит двойное преобразование напряжения. Сначала из переменного в постоянное (оно подается на аккумуляторы), а затем вновь в переменное, которое используется для электропитания промышленного оборудования. При этом четко контролируется не только величина напряжения, но и фаза, частота и амплитуда переменного тока. Некоторые производители вместо двойного преобразования применяют двунаправленные инверторы, которые поочередно выполняют функции выпрямителя или инвертора. Онлайн-ИБП экономят электроэнергию и отличаются повышенным КПД. Такие источники подходят для защиты мощного и чувствительного к параметрам сети оборудования.
Помимо этого, промышленные ИБП можно разбить на две группы в зависимости от вида питаемой нагрузки:
- К первой относятся источники бесперебойного питания, которые используются для защиты от перебоев в электроснабжении производственных процессов и рабочего оборудования. Для этой цели могут применяться ИБП резервного или линейно-интерактивного типа.
- Ко второй – ИБП, которые используются для бесперебойного электроснабжения IT-инфраструктуры: систем хранения данных или серверов. Для этого подходят источники On-Line типа.
Условия эксплуатации промышленных ИБП
Предприятия разных отраслей промышленности имеют свою специфику, а значит и к источникам бесперебойного питания предъявляются разные требования. По сути, каждый такой проект уникален и нуждается в оптимизации оборудования под свои условия. Приведем лишь несколько примеров производственной специфики:
- ИБП, задействованные на нефтеперерабатывающих заводах для обеспечения безопасной работы ректификационных колонн, используются для аварийного электропитания не только систем контроля, но и исполнительных механизмов. Соответственно, они должны обладать высокой мощностью.
- На станциях по производству геотермальной энергии выделяется побочный продукт: газообразный диоксид серы. При контактах с атмосферной влагой он образует пары серной кислоты. Она способна быстро разрушить материалы, которые используются для изготовления источников бесперебойного питания.
- На морских нефтедобывающих платформах другая опасность – повышенная влажность, соль и возможность горизонтальных или вертикальных перемещений основания, на котором установлены ИБП.
- На металлургических комбинатах присутствуют сильные электромагнитные поля, которые могут вызывать помехи и приводить к срабатыванию автоматических выключателей источников.
Приведенный список можно пополнить десятками других примеров. При этом, независимо от специфики промышленного предприятия, от источников бесперебойного питания требуется надежная работа на протяжении 15–25 лет. Мы можем выделить два основных фактора, влияющих на функционирование ИБП:
- Размещение. Источники категорически не рекомендуется размещать рядом с потребителями энергии. Они должны быть защищены от влияния высокой температуры, загрязненного воздуха или механических воздействий. Для ИБП оптимальной является температура 20–25 °С, но они продолжают исправно работать при температуре до 45 °С. Дальнейшее ее повышение сокращает срок службы батарей, потому что все химические процессы в них ускоряются.
Запыленный воздух тоже вреден. Мелкодисперсная пыль играет роль абразива и приводит к изнашиванию рабочих поверхностей вентиляторов и выходу из строя их подшипников. Можно попробовать использовать ИБП без вентиляторов, но значительно надежней изначально оградить их от подобных воздействий. Для этого оборудование необходимо размещать в отдельном помещении с поддерживаемым температурным режимом и чистым воздухом.
- Рекуперация электроэнергии. Сама идея возвращения части электроэнергии в сеть и ее повторное использование, безусловно, полезна. Она позволяет снизить энергозатраты. Системы рекуперации активно применяются, например, на железнодорожном транспорте, но для источников бесперебойного питания они вредны. При использовании обратной энергии возрастает напряжение на шине постоянного тока. В результате срабатывает защита и ИБП переходит в режим байпаса. Полностью исключить последствия рекуперации нельзя. Их можно только минимизировать, используя трансформаторные источники бесперебойного питания.
Источник: habr.com