Nepřerušované napájení je důležité jak pro jednotlivý stroj v průmyslovém podniku, tak pro velký výrobní komplex jako celek. Moderní energetické systémy jsou poměrně složité a spolehlivé, ale ne vždy se s tímto úkolem vypořádají. Jaké typy UPS se používají pro průmyslová zařízení? Jaké požadavky musí splňovat? Existují pro taková zařízení nějaké zvláštní provozní podmínky?
Požadavky na průmyslové UPS
S ohledem na účel můžeme zdůraznit hlavní charakteristiky, které by měly mít nepřerušitelné zdroje napájení pro průmyslová zařízení:
- Vysoký výstupní výkon. Je určena výkonem zařízení používaného v podnicích.
- Maximální spolehlivost. Stanovuje se ve fázi vývoje návrhu zdrojů. Při jejich výrobě se používají komponenty, které mohou značně zvýšit spolehlivost zařízení. To samozřejmě zvyšuje náklady na UPS, ale zároveň zvyšuje životnost jak samotných zdrojů, tak i zařízení, která elektřinou zásobují.
- Promyšlený design, který usnadňuje diagnostiku, údržbu a opravy nepřerušitelných zdrojů napájení. Tento přístup poskytuje snadný přístup ke všem systémovým jednotkám a minimalizuje čas potřebný k rozebrání nebo výměně součástí UPS.
- Možnost škálování a plynulého nárůstu výkonu. To je nezbytné, když se zvyšuje spotřeba energie.
Typy průmyslových UPS
Existují tři hlavní typy nepřerušitelných zdrojů napájení používaných pro průmyslové účely:
- Rezerva (jinak známá jako Off-Line nebo Standby). Takové zdroje jsou vybaveny automatickými spínači, které v případě výpadku proudu přepnou zátěž na baterie. Jedná se o jednoduché a levné systémy, které však nejsou vybaveny stabilizátory síťového napětí (což znamená, že se baterie rychleji opotřebovávají) a vyžadují určitou dobu k přepnutí napájení do baterií (asi 4 ms). Takové UPS se vyrovnávají pouze s krátkodobými výpadky napájení a používají se k obsluze nekritických výrobních zařízení.
- Linkově interaktivní. Takové zdroje jsou vybaveny transformátory pro stabilizaci výstupního napětí. V důsledku toho se snižuje počet přepnutí napájení baterií a šetří se životnost baterie. UPS však nejsou určeny k filtrování šumu a řízení průběhu napětí. Jsou optimální pro nepřerušované napájení zařízení, pro která je důležité pouze vstupní napětí.
- Online (On-Line). V takových zdrojích dochází ke dvojí konverzi napětí. Nejprve ze střídavého na přímý (dodává se do baterií) a poté znovu na střídavý, který se používá k napájení průmyslových zařízení. V tomto případě je jasně řízena nejen hodnota napětí, ale také fáze, frekvence a amplituda střídavého proudu. Někteří výrobci místo dvojité konverze používají obousměrné měniče, které střídavě plní funkce usměrňovače nebo měniče. Online UPS šetří energii a vyznačují se zvýšenou účinností. Takové zdroje jsou vhodné pro ochranu výkonných a síťově citlivých zařízení.
Kromě toho lze průmyslové UPS rozdělit do dvou skupin v závislosti na typu dodávané zátěže:
- První zahrnuje nepřerušitelné zdroje napájení, které slouží k ochraně výrobních procesů a pracovních zařízení před výpadky proudu. K tomuto účelu lze použít záložní nebo linkově interaktivní UPS.
- Druhá zahrnuje UPS, které se používají pro nepřetržité napájení IT infrastruktury: systémů pro ukládání dat nebo serverů. K tomu jsou vhodné zdroje typu on-line.
Provozní podmínky pro průmyslové UPS
Podniky v různých odvětvích mají svá specifika, a proto mají různé požadavky na nepřerušitelné zdroje energie. Ve skutečnosti je každý takový projekt jedinečný a potřebuje optimalizovat vybavení pro své podmínky. Zde je jen několik příkladů výrobních specifik:
- UPS, používané v ropných rafinériích k zajištění bezpečného provozu destilačních kolon, slouží k zajištění nouzového napájení nejen řídicích systémů, ale i pohonů. Proto musí mít vysoký výkon.
- Geotermální elektrárny produkují vedlejší produkt: plynný oxid siřičitý. Při kontaktu se vzdušnou vlhkostí tvoří páry kyseliny sírové. Dokáže rychle zničit materiály používané k výrobě nepřerušitelných zdrojů energie.
- Na offshore ropných plošinách je dalším nebezpečím zvýšená vlhkost, sůl a možnost horizontálních nebo vertikálních pohybů základny, na které je UPS instalována.
- Tavící zařízení obsahují silná elektromagnetická pole, která mohou způsobovat rušení a vypínat jističe zdroje.
Výše uvedený seznam lze doplnit desítkami dalších příkladů. Bez ohledu na specifika průmyslového podniku je přitom vyžadováno, aby nepřerušitelné zdroje energie fungovaly spolehlivě po dobu 15–25 let. Můžeme identifikovat dva hlavní faktory ovlivňující fungování UPS:
- Ubytování. Přísně se nedoporučuje umísťovat zdroje v blízkosti spotřebičů energie. Musí být chráněny před vysokými teplotami, znečištěným ovzduším nebo mechanickými vlivy. Pro UPS je optimální teplota 20–25 °C, ale správně fungují i při teplotách do 45 °C. Další zvýšení životnosti baterie zkracuje životnost baterie, protože všechny chemické procesy v nich jsou urychleny.
Škodlivý je i prašný vzduch. Jemný prach působí jako abrazivo a vede k opotřebení pracovních ploch ventilátorů a selhání jejich ložisek. Můžete zkusit použít UPS bez ventilátorů, ale je mnohem bezpečnější je před takovými vlivy zpočátku chránit. K tomu musí být zařízení umístěno v samostatné místnosti s udržovanými teplotními podmínkami a čistým vzduchem.
- Rekuperace elektřiny. Samotná myšlenka vrátit část elektřiny do sítě a znovu ji použít je jistě užitečná. Umožňuje snížit náklady na energii. Systémy obnovy se aktivně využívají například v železniční dopravě, ale jsou škodlivé pro nepřerušitelné zdroje energie. Při použití zpětné energie se napětí stejnosměrné sběrnice zvyšuje. V důsledku toho se spustí ochrana a UPS se přepne do režimu bypassu. Následky zotavení nelze zcela odstranit. Mohou být minimalizovány pouze použitím transformátorových nepřerušitelných zdrojů napájení.
Zdroj: www.habr.com