Cechy zasilaczy UPS dla obiektów przemysłowych

Nieprzerwane zasilanie jest ważne zarówno dla pojedynczej maszyny w przedsiębiorstwie przemysłowym, jak i dla dużego kompleksu produkcyjnego jako całości. Nowoczesne systemy energetyczne są dość złożone i niezawodne, ale nie zawsze radzą sobie z tym zadaniem. Jakie typy zasilaczy UPS stosowane są w obiektach przemysłowych? Jakie wymagania muszą spełniać? Czy są jakieś specjalne warunki pracy takiego sprzętu?

Wymagania dla UPS przemysłowych

Biorąc pod uwagę cel, możemy wyróżnić główne cechy, jakie powinny posiadać zasilacze bezprzerwowe dla obiektów przemysłowych:

• Wysoka moc wyjściowa. Zależy to od mocy sprzętu używanego w przedsiębiorstwach.
• Maksymalna niezawodność. Ustala się to na etapie opracowywania projektu źródeł. Do ich produkcji wykorzystywane są komponenty, które mogą znacznie zwiększyć niezawodność urządzeń. To oczywiście zwiększa koszt UPS, ale jednocześnie zwiększa żywotność zarówno samych źródeł, jak i sprzętu, który dostarczają energię elektryczną.
• Przemyślana konstrukcja ułatwiająca diagnostykę, konserwację i naprawę zasilaczy UPS. Takie podejście zapewnia łatwy dostęp do wszystkich jednostek systemu i minimalizuje czas wymagany do demontażu lub wymiany komponentów UPS.
• Możliwość skalowania i płynnego zwiększania mocy. Jest to konieczne, gdy wzrasta zapotrzebowanie na moc.

Rodzaje UPS przemysłowych

Istnieją trzy główne typy zasilaczy bezprzerwowych stosowanych w celach przemysłowych:

1. Rezerwa (znana również jako Off-Line lub Standby). Źródła takie wyposażone są w automatyczne wyłączniki, które w przypadku zaniku prądu przełączają obciążenie na akumulatory. Są to układy proste i niedrogie, jednak nie posiadają stabilizatorów napięcia sieciowego (co powoduje szybsze zużywanie się akumulatorów) i wymagają pewnego czasu na przełączenie zasilania akumulatorów (ok. 4 ms). UPS-y tego typu radzą sobie jedynie z krótkotrwałymi przerwami w dostawie prądu i służą do obsługi niekrytycznych urządzeń produkcyjnych.
2. Liniowo-interaktywny. Źródła takie wyposażone są w transformatory stabilizujące napięcie wyjściowe. W efekcie zmniejsza się liczba przełączeń zasilania na akumulatory i oszczędza się ich żywotność. Zasilacze UPS nie są jednak przeznaczone do filtrowania szumów i kontrolowania kształtu fali napięcia. Są optymalne do nieprzerwanego zasilania urządzeń, dla których ważne jest tylko napięcie wejściowe.
3. Online (on-line). W takich źródłach następuje podwójna konwersja napięcia. Najpierw z przemiennego na bezpośredni (dostarczany jest do akumulatorów), a potem znowu na przemienny, który służy do zasilania urządzeń przemysłowych. W tym przypadku wyraźnie kontrolowana jest nie tylko wartość napięcia, ale także faza, częstotliwość i amplituda prądu przemiennego. Niektórzy producenci zamiast podwójnej konwersji stosują falowniki dwukierunkowe, które na przemian pełnią funkcje prostownika lub falownika. UPS-y online oszczędzają energię i charakteryzują się zwiększoną wydajnością. Takie źródła nadają się do ochrony wydajnego i wrażliwego na sieć sprzętu.

Dodatkowo zasilacze UPS przemysłowe można podzielić na dwie grupy w zależności od rodzaju zasilanego obciążenia:

• Pierwsza obejmuje zasilacze bezprzerwowe, które służą do ochrony procesów produkcyjnych i pracujących urządzeń przed przerwami w dostawie prądu. W tym celu można zastosować UPS-y rezerwowe lub line-interactive.
• Do drugiej grupy zaliczają się zasilacze UPS, które służą do bezprzerwowego zasilania infrastruktury IT: systemów przechowywania danych czy serwerów. Do tego nadają się źródła typu On-Line.

Warunki pracy przemysłowych zasilaczy UPS

Przedsiębiorstwa z różnych branż mają swoją specyfikę, a co za tym idzie, mają różne wymagania dotyczące zasilaczy awaryjnych. Tak naprawdę każdy taki projekt jest wyjątkowy i wymaga optymalizacji sprzętu pod kątem panujących warunków. Oto tylko kilka przykładów specyfiki produkcji:

• Zasilacze UPS, stosowane w rafineriach ropy naftowej w celu zapewnienia bezpiecznej pracy kolumn destylacyjnych, służą do awaryjnego zasilania nie tylko układów sterowania, ale także elementów wykonawczych. W związku z tym muszą mieć dużą moc.
• Elektrownie geotermalne wytwarzają produkt uboczny: gazowy dwutlenek siarki. W kontakcie z wilgocią atmosferyczną tworzy pary kwasu siarkowego. Może szybko zniszczyć materiały użyte do produkcji zasilaczy awaryjnych.
• Na morskich platformach wiertniczych kolejnym zagrożeniem jest zwiększona wilgotność, sól oraz możliwość poziomych lub pionowych ruchów podłoża, na którym zainstalowany jest UPS.
• Huty zawierają silne pola elektromagnetyczne, które mogą powodować zakłócenia i wyzwalać wyłączniki automatyczne.

Powyższą listę można uzupełnić o dziesiątki innych przykładów. Jednocześnie niezależnie od specyfiki przedsiębiorstwa przemysłowego wymagane jest, aby zasilacze awaryjne działały niezawodnie przez 15–25 lat. Możemy wyróżnić dwa główne czynniki wpływające na funkcjonowanie UPS:

1. Zakwaterowanie. Zdecydowanie nie zaleca się umieszczania źródeł w pobliżu odbiorców energii. Należy je chronić przed wysokimi temperaturami, zanieczyszczonym powietrzem i wpływami mechanicznymi. W przypadku zasilaczy UPS optymalna temperatura wynosi 20–25°C, ale działają one prawidłowo w temperaturach do 45°C. Dalsze zwiększanie żywotności akumulatorów skraca ich żywotność, gdyż przyspieszają w nich wszystkie procesy chemiczne.

   Zakurzone powietrze jest również szkodliwe. Drobny pył działa jak materiał ścierny i powoduje zużycie powierzchni roboczych wentylatorów oraz awarię ich łożysk. Możesz spróbować używać zasilaczy UPS bez wentylatorów, ale o wiele bezpieczniej jest początkowo chronić je przed takimi wpływami. W tym celu sprzęt należy umieścić w oddzielnym pomieszczeniu o utrzymywanych warunkach temperaturowych i czystym powietrzu.

2. Odzysk energii elektrycznej. Sam pomysł oddania części prądu do sieci i ponownego wykorzystania z pewnością jest przydatny. Pozwala obniżyć koszty energii. Systemy odzyskiwania energii są aktywnie wykorzystywane np. w transporcie kolejowym, jednak są szkodliwe dla zasilaczy awaryjnych. Kiedy używana jest energia zwrotna, napięcie szyny DC wzrasta. W rezultacie zostaje uruchomione zabezpieczenie i UPS przechodzi w tryb obejściowy. Konsekwencji rekonwalescencji nie można całkowicie wyeliminować. Można je zminimalizować jedynie stosując transformatorowe zasilacze bezprzerwowe.

Źródło: www.habr.com