🥇Mga tampok ng power supply system gamit ang DDIBP

Mga tampok ng power supply system gamit ang Diesel Dynamic Uninterruptible Power Sources (DDIUPS)

Sa susunod na presentasyon, susubukan ng may-akda na iwasan ang mga clichés sa marketing at aasa lamang sa praktikal na karanasan. Ang mga DDIBP mula sa HITEC Power Protection ay ilalarawan bilang mga paksa ng pagsubok.

aparato sa pag-install ng DDIBP

Ang DDIBP device, mula sa isang electromechanical point of view, ay mukhang medyo simple at predictable.
Ang pangunahing pinagkukunan ng enerhiya ay isang Diesel Engine (DE), na may sapat na kapangyarihan, na isinasaalang-alang ang kahusayan ng pag-install, para sa pangmatagalang tuluy-tuloy na supply ng kuryente sa load. Ito, nang naaayon, ay nagpapataw ng medyo mahigpit na mga kinakailangan sa pagiging maaasahan nito, kahandaan upang ilunsad at katatagan ng operasyon. Samakatuwid, ganap na lohikal na gumamit ng mga DD ng barko, na muling pinipintura ng vendor mula dilaw hanggang sa sarili nitong kulay.

Bilang isang reversible converter ng mekanikal na enerhiya sa elektrikal na enerhiya at likod, ang pag-install ay may kasamang motor-generator na may kapangyarihan na lumampas sa na-rate na kapangyarihan ng pag-install upang mapabuti, una sa lahat, ang mga dynamic na katangian ng pinagmumulan ng kuryente sa panahon ng mga lumilipas na proseso.

Dahil inaangkin ng tagagawa ang uninterruptible power supply, ang pag-install ay naglalaman ng isang elemento na nagpapanatili ng power sa load habang lumilipat mula sa isang operating mode patungo sa isa pa. Ang isang inertial accumulator o induction coupling ay nagsisilbi sa layuning ito. Ito ay isang napakalaking katawan na umiikot sa mataas na bilis at nag-iipon ng mekanikal na enerhiya. Inilalarawan ng manufacturer ang device nito bilang isang asynchronous na motor sa loob ng isang asynchronous na motor. Yung. Mayroong isang stator, isang panlabas na rotor at isang panloob na rotor. Bukod dito, ang panlabas na rotor ay mahigpit na konektado sa karaniwang baras ng pag-install at umiikot nang sabay-sabay sa baras ng motor-generator. Ang panloob na rotor ay umiikot din na may kaugnayan sa panlabas at talagang isang storage device. Upang magbigay ng kapangyarihan at pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga indibidwal na bahagi, ginagamit ang mga yunit ng brush na may mga slip ring.

Upang matiyak ang paglipat ng mekanikal na enerhiya mula sa motor patungo sa natitirang bahagi ng pag-install, ginagamit ang isang overrunning clutch.

Ang pinakamahalagang bahagi ng pag-install ay ang awtomatikong sistema ng kontrol, na, sa pamamagitan ng pagsusuri sa mga parameter ng operating ng mga indibidwal na bahagi, ay nakakaimpluwensya sa kontrol ng pag-install sa kabuuan.
Gayundin ang pinakamahalagang elemento ng pag-install ay isang reactor, isang three-phase choke na may paikot-ikot na gripo, na idinisenyo upang isama ang pag-install sa sistema ng supply ng kuryente at payagan ang medyo ligtas na paglipat sa pagitan ng mga mode, nililimitahan ang equalizing currents.
At sa wakas, pantulong, ngunit hindi nangangahulugang pangalawang subsystem - bentilasyon, supply ng gasolina, paglamig at tambutso ng gas.

Mga mode ng pagpapatakbo ng pag-install ng DDIBP

Sa tingin ko magiging kapaki-pakinabang na ilarawan ang iba't ibang estado ng isang pag-install ng DDIBP:

operating mode NAKA-OFF

Ang mekanikal na bahagi ng pag-install ay hindi gumagalaw. Ang power ay ibinibigay sa control system, ang preheating system ng motor vehicle, ang floating charge system para sa mga starter na baterya, at ang recirculation ventilation unit. Pagkatapos ng preheating, ang pag-install ay handa nang magsimula.

operating mode START

Kapag ang START command ay ibinigay, ang DD ay magsisimula, na nagpapaikot sa panlabas na rotor ng drive at ang motor-generator sa pamamagitan ng overrunning clutch. Habang umiinit ang makina, ang sistema ng paglamig nito ay isinaaktibo. Matapos maabot ang bilis ng pagpapatakbo, ang panloob na rotor ng drive ay nagsisimulang umikot (charge). Ang proseso ng pag-charge sa isang storage device ay hindi direktang hinuhusgahan ng kasalukuyang ginagamit nito. Ang prosesong ito ay tumatagal ng 5-7 minuto.

Kung ang panlabas na kapangyarihan ay magagamit, ito ay tumatagal ng ilang oras para sa huling pag-synchronize sa panlabas na network at, kapag ang isang sapat na antas ng in-phase ay nakamit, ang pag-install ay konektado dito.

Binabawasan ng DD ang bilis ng pag-ikot at napupunta sa isang cooling cycle, na tumatagal ng humigit-kumulang 10 minuto, na sinusundan ng paghinto. Ang overrunning clutch ay humihiwalay at ang karagdagang pag-ikot ng pag-install ay sinusuportahan ng motor-generator habang binabayaran ang mga pagkalugi sa accumulator. Ang pag-install ay handa na upang paganahin ang load at lumipat sa UPS mode.

Sa kawalan ng panlabas na supply ng kuryente, ang pag-install ay handa na upang paganahin ang load at ang sarili nitong mga pangangailangan mula sa motor-generator at patuloy na gumagana sa DIESEL mode.

operating mode DIESEL

Sa mode na ito, ang pinagmumulan ng enerhiya ay ang DD. Ang motor-generator na pinaikot nito ay nagpapagana sa pagkarga. Ang motor-generator bilang pinagmumulan ng boltahe ay may binibigkas na frequency response at may kapansin-pansing inertia, na tumutugon nang may pagkaantala sa mga biglaang pagbabago sa magnitude ng pagkarga. kasi Kinukumpleto ng tagagawa ang mga pag-install gamit ang marine DD na operasyon sa mode na ito ay limitado lamang sa pamamagitan ng mga reserbang gasolina at ang kakayahang mapanatili ang mga thermal na kondisyon ng pag-install. Sa operating mode na ito, ang antas ng presyon ng tunog malapit sa pag-install ay lumampas sa 105 dBA.

Mode ng pagpapatakbo ng UPS

Sa mode na ito, ang pinagmumulan ng enerhiya ay ang panlabas na network. Ang motor-generator, na konektado sa pamamagitan ng isang reactor sa parehong panlabas na network at ang load, ay gumagana sa synchronous compensator mode, na binabayaran sa loob ng ilang mga limitasyon ang reaktibong bahagi ng kapangyarihan ng pagkarga. Sa pangkalahatan, ang isang pag-install ng DDIBP na konektado sa serye sa isang panlabas na network, sa pamamagitan ng kahulugan, ay nagpapalala sa mga katangian nito bilang pinagmumulan ng boltahe, na nagdaragdag ng katumbas na panloob na impedance. Sa operating mode na ito, ang antas ng presyon ng tunog malapit sa pag-install ay humigit-kumulang 100 dBA.

Sa kaso ng mga problema sa panlabas na network, ang yunit ay hindi nakakonekta mula dito, isang utos ang ibinigay upang simulan ang diesel engine at ang yunit ay lumipat sa DIESEL mode. Dapat pansinin na ang paglulunsad ng isang patuloy na pinainit na motor ay nangyayari nang walang pag-load hanggang sa ang bilis ng pag-ikot ng baras ng motor ay lumampas sa natitirang bahagi ng pag-install na may pagsasara ng overrunning clutch. Ang karaniwang oras para sa pagsisimula at pag-abot sa bilis ng pagpapatakbo ng DD ay 3-5 segundo.

BYPASS operating mode

Kung kinakailangan, halimbawa, sa panahon ng pagpapanatili, ang kapangyarihan ng pagkarga ay maaaring ilipat sa bypass line nang direkta mula sa panlabas na network. Ang paglipat sa bypass line at pabalik ay nangyayari nang may overlap sa oras ng pagtugon ng mga switching device, na nagbibigay-daan sa iyong maiwasan ang kahit na panandaliang pagkawala ng power sa load dahil Nagsusumikap ang control system na mapanatili ang in-phase sa pagitan ng output boltahe ng pag-install ng DDIBP at ng panlabas na network. Sa kasong ito, ang operating mode ng pag-install mismo ay hindi nagbabago, i.e. kung gumagana ang DD, magpapatuloy itong gagana, o ang pag-install mismo ay pinalakas mula sa isang panlabas na network, pagkatapos ay magpapatuloy ito.

operating mode STOP

Kapag ang STOP command ay ibinigay, ang load power ay inililipat sa bypass line, at ang power supply sa motor-generator at storage device ay naaantala. Ang pag-install ay patuloy na umiikot sa pamamagitan ng pagkawalang-galaw sa loob ng ilang oras at pagkatapos huminto ay napupunta ito sa OFF mode.

Mga diagram ng koneksyon ng DDIBP at ang kanilang mga tampok

Isang pag-install

Ito ang pinakasimpleng opsyon para sa paggamit ng independiyenteng DDIBP. Ang pag-install ay maaaring magkaroon ng dalawang output - NB (walang break, uninterruptible power) nang hindi nakakaabala sa power supply at SB (short break, guaranteed power) na may panandaliang pagkaputol ng kuryente. Ang bawat isa sa mga output ay maaaring magkaroon ng sarili nitong bypass (tingnan ang Fig. 1.).

Fig.1

Ang NB output ay karaniwang konektado sa isang kritikal na load (IT, refrigeration circulation pump, precision air conditioner), at ang SB output ay isang load kung saan ang panandaliang pagkaantala ng power supply ay hindi kritikal (refrigeration chillers). Upang maiwasan ang kumpletong pagkawala ng suplay ng kuryente sa kritikal na pag-load, ang paglipat ng output ng pag-install at ang bypass circuit ay isinasagawa nang magkakapatong ng oras, at ang mga alon ng circuit ay nabawasan sa mga ligtas na halaga dahil sa kumplikadong paglaban ng bahagi. ng reactor winding.

Ang partikular na atensyon ay dapat bayaran sa power supply mula sa DDIBP hanggang sa nonlinear load, i.e. load, na kung saan ay nailalarawan sa pagkakaroon ng isang kapansin-pansing halaga ng mga harmonika sa parang multo na komposisyon ng natupok na kasalukuyang. Dahil sa mga kakaibang katangian ng pagpapatakbo ng kasabay na generator at ang diagram ng koneksyon, ito ay humahantong sa isang pagbaluktot ng boltahe waveform sa output ng pag-install, pati na rin ang pagkakaroon ng mga harmonic na bahagi ng natupok na kasalukuyang kapag ang pag-install ay pinalakas mula sa isang panlabas na alternating voltage network.

Nasa ibaba ang mga larawan ng hugis (tingnan ang Fig. 2) at harmonic analysis ng output voltage (tingnan ang Fig. 3) kapag pinapagana mula sa isang panlabas na network. Ang harmonic distortion coefficient ay lumampas sa 10% na may katamtamang nonlinear load sa anyo ng isang frequency converter. Kasabay nito, ang pag-install ay hindi lumipat sa diesel mode, na nagpapatunay na ang control system ay hindi sinusubaybayan ang isang mahalagang parameter bilang ang harmonic distortion coefficient ng output boltahe. Ayon sa mga obserbasyon, ang antas ng harmonic distortion ay hindi nakasalalay sa lakas ng pagkarga, ngunit sa ratio ng mga kapangyarihan ng nonlinear at linear na pagkarga, at kapag nasubok sa isang purong aktibo, thermal load, ang hugis ng boltahe sa output ng malapit talaga sa sinusoidal ang installation. Ngunit napakalayo ng sitwasyong ito sa katotohanan, lalo na pagdating sa pagpapagana ng mga kagamitan sa engineering na kinabibilangan ng mga frequency converter, at mga IT load na may mga switching power supply na hindi palaging nilagyan ng power factor correction (PFC).

Fig.2

Fig.3

Sa ito at sa kasunod na mga diagram, tatlong pangyayari ang kapansin-pansin:

Galvanic na koneksyon sa pagitan ng input at output ng pag-install.
Ang kawalan ng balanse ng phase load mula sa output ay umabot sa input.
Ang pangangailangan para sa karagdagang mga hakbang upang mabawasan ang kasalukuyang pagkarga ng mga harmonika.
Harmonic na bahagi ng load current at distortion na dulot ng transients na daloy mula sa output papunta sa input.

Parallel circuit

Upang mapahusay ang sistema ng supply ng kuryente, ang mga yunit ng DDIBP ay maaaring konektado nang magkatulad, na kumukonekta sa mga input at output circuit ng mga indibidwal na yunit. Kasabay nito, kinakailangang maunawaan na ang pag-install ay nawawalan ng kalayaan at nagiging bahagi ng system kapag ang mga kondisyon ng synchronism at in-phase ay natutugunan; sa pisika ito ay tinutukoy sa isang salita - pagkakaugnay-ugnay. Mula sa isang praktikal na pananaw, nangangahulugan ito na ang lahat ng mga pag-install na kasama sa system ay dapat gumana sa parehong mode, i.e., halimbawa, isang opsyon na may bahagyang operasyon mula sa DD, at ang bahagyang operasyon mula sa panlabas na network ay hindi katanggap-tanggap. Sa kasong ito, ang bypass line ay nilikha na karaniwan sa buong sistema (tingnan ang Fig. 4).

Sa scheme ng koneksyon na ito, mayroong dalawang potensyal na mapanganib na mode:

Pagkonekta sa pangalawa at kasunod na pag-install sa system output bus habang pinapanatili ang mga kondisyon ng pagkakaugnay-ugnay.
Pagdiskonekta ng isang solong pag-install mula sa output bus habang pinapanatili ang mga kondisyon ng pagkakaugnay hanggang sa mabuksan ang mga switch ng output.

Fig.4

Ang emergency shutdown ng isang pag-install ay maaaring humantong sa isang sitwasyon kung saan nagsisimula itong bumagal, ngunit ang output switching device ay hindi pa nagbubukas. Sa kasong ito, sa maikling panahon, ang pagkakaiba sa bahagi sa pagitan ng pag-install at ang natitirang bahagi ng system ay maaaring umabot sa mga halagang pang-emergency, na nagiging sanhi ng isang maikling circuit.

Kailangan mo ring bigyang pansin ang pagbabalanse ng pag-load sa pagitan ng mga indibidwal na pag-install. Sa kagamitan na isinasaalang-alang dito, ang pagbabalanse ay isinasagawa dahil sa bumabagsak na katangian ng pagkarga ng generator. Dahil sa hindi pagiging perpekto nito at hindi magkatulad na mga katangian ng mga pagkakataon sa pag-install sa pagitan ng mga pag-install, hindi rin pantay ang pamamahagi. Bilang karagdagan, kapag lumalapit sa pinakamataas na halaga ng pag-load, ang pamamahagi ay nagsisimulang maimpluwensyahan ng mga tila hindi gaanong mahalagang mga kadahilanan tulad ng haba ng mga konektadong linya, ang mga punto ng koneksyon sa network ng pamamahagi ng mga pag-install at pag-load, pati na rin ang kalidad (paglaban sa paglipat ) ng mga koneksyon mismo.

Dapat nating laging tandaan na ang mga DDIBP at switching device ay mga electromechanical na device na may makabuluhang sandali ng pagkawalang-galaw at kapansin-pansing mga oras ng pagkaantala bilang tugon sa mga pagkilos na kontrol mula sa awtomatikong control system.

Parallel circuit na may "medium" na koneksyon sa boltahe

Sa kasong ito, ang generator ay konektado sa reaktor sa pamamagitan ng isang transpormer na may naaangkop na ratio ng pagbabago. Kaya, ang reactor at switching machine ay nagpapatakbo sa isang "average" na antas ng boltahe, at ang generator ay nagpapatakbo sa isang antas ng 0.4 kV (tingnan ang Fig. 5).

Fig.5

Sa kaso ng paggamit na ito, kailangan mong bigyang pansin ang likas na katangian ng huling pagkarga at ang diagram ng koneksyon nito. Yung. kung ang pangwakas na pagkarga ay konektado sa pamamagitan ng mga step-down na mga transformer, dapat itong isipin na ang pagkonekta sa transpormer sa network ng supply ay malamang na sinamahan ng isang proseso ng pagbabaligtad ng magnetization ng core, na nagiging sanhi ng pag-agos ng kasalukuyang pagkonsumo at, dahil dito, isang paglubog ng boltahe (tingnan ang Fig. 6).

Maaaring hindi gumana nang tama ang mga sensitibong kagamitan sa sitwasyong ito.

Hindi bababa sa kumikislap ang mababang inertia na pag-iilaw at ang mga default na motor frequency converter ay na-restart.

Fig.6

Circuit na may "split" na output bus

Upang ma-optimize ang bilang ng mga pag-install sa sistema ng supply ng kuryente, iminungkahi ng tagagawa na gumamit ng isang scheme na may "split" na output bus, kung saan ang mga pag-install ay magkapareho sa input at output, na ang bawat pag-install ay indibidwal na konektado sa higit sa isa output bus. Sa kasong ito, ang bilang ng mga bypass na linya ay dapat na katumbas ng bilang ng mga output bus (tingnan ang Fig. 7).

Dapat itong maunawaan na ang mga output bus ay hindi independyente at galvanically konektado sa bawat isa sa pamamagitan ng switching device ng bawat pag-install.

Kaya, sa kabila ng mga katiyakan ng tagagawa, ang circuit na ito ay kumakatawan sa isang power supply na may panloob na redundancy, sa kaso ng isang parallel circuit, na mayroong maraming galvanically interconnected na mga output.

Fig.7

Dito, tulad ng sa nakaraang kaso, ito ay kinakailangan upang bigyang-pansin hindi lamang sa load balancing sa pagitan ng mga pag-install, ngunit sa pagitan ng mga output bus.

Gayundin, ang ilang mga customer ay tiyak na tumututol sa supply ng "marumi" na pagkain, i.e. gamit ang isang bypass sa load sa anumang operating mode. Sa diskarteng ito, halimbawa sa mga data center, ang isang problema (overload) sa isa sa mga spokes ay humahantong sa isang pag-crash ng system na may kumpletong pag-shutdown ng payload.

Life cycle ng DDIBP at ang epekto nito sa power supply system sa kabuuan

Hindi natin dapat kalimutan na ang mga instalasyon ng DDIBP ay mga electromekanikal na aparato na nangangailangan ng matulungin, sa halip, magalang na saloobin at pana-panahong pagpapanatili.

Kasama sa iskedyul ng pagpapanatili ang pag-decommissioning, shutdown, paglilinis, pagpapadulas (isang beses bawat anim na buwan), pati na rin ang pag-load ng generator sa isang test load (isang beses sa isang taon). Karaniwang tumatagal ng dalawang araw ng negosyo upang maserbisyuhan ang isang pag-install. At ang kawalan ng isang espesyal na idinisenyong circuit para sa pagkonekta sa generator sa test load ay humahantong sa pangangailangan na i-de-energize ang payload.

Halimbawa, kumuha tayo ng isang redundant system ng 15 parallel operating DDIUPS na konektado sa "average" na boltahe sa isang double "split" na bus sa kawalan ng isang dedikadong circuit para sa pagkonekta sa test load.

Sa ganitong paunang data, para maserbisyuhan ang system sa loob ng 30(!) na araw sa kalendaryo sa bawat ibang araw na mode, kakailanganing i-de-energize ang isa sa mga output bus para ikonekta ang test load. Kaya, ang pagkakaroon ng power supply sa payload ng isa sa mga output bus ay - 0,959, at sa katunayan kahit na 0,92.

Bilang karagdagan, ang pagbabalik sa karaniwang payload power supply circuit ay mangangailangan ng pag-on sa kinakailangang bilang ng mga step-down na transformer, na, naman, ay magdudulot ng maramihang pagbaba ng boltahe sa buong(!) system na nauugnay sa magnetization reversal ng mga transformer.

Mga rekomendasyon para sa paggamit ng DDIBP

Mula sa itaas, ang isang hindi nakakaaliw na konklusyon ay nagmumungkahi mismo - sa output ng sistema ng supply ng kuryente gamit ang isang DDIBP, ang mataas na kalidad (!) na hindi maputol na boltahe ay naroroon kapag ang lahat ng mga sumusunod na kondisyon ay natugunan:

Ang panlabas na supply ng kuryente ay walang makabuluhang disbentaha;
Ang pag-load ng system ay pare-pareho sa paglipas ng panahon, aktibo at linear sa kalikasan (ang huling dalawang katangian ay hindi nalalapat sa mga kagamitan sa data center);
Walang mga distortion sa system na dulot ng paglipat ng mga reaktibong elemento.

Upang buod, ang mga sumusunod na rekomendasyon ay maaaring buuin:

Paghiwalayin ang mga power supply system ng engineering at IT equipment, at hatiin ang huli sa mga subsystem para mabawasan ang impluwensya ng isa't isa.
Magtalaga ng isang hiwalay na network upang matiyak ang kakayahang magserbisyo sa isang pag-install na may kakayahang kumonekta sa isang panlabas na test load na may kapasidad na katumbas ng isang pag-install. Ihanda ang site at mga pasilidad ng cable para sa koneksyon para sa mga layuning ito.
Patuloy na subaybayan ang balanse ng pagkarga sa pagitan ng mga power bus, indibidwal na pag-install at mga yugto.
Iwasang gumamit ng mga step-down na transformer na konektado sa output ng DDIBP.
Maingat na subukan at itala ang pagpapatakbo ng mga automation at power switching device upang makakolekta ng mga istatistika.
Para i-verify ang kalidad ng power supply sa load, subukan ang mga installation at system gamit ang non-linear load.
Kapag nagseserbisyo, i-disassemble ang mga starter na baterya at subukan ang mga ito nang paisa-isa, dahil... Sa kabila ng pagkakaroon ng mga tinatawag na equalizer at isang backup start panel (RSP), dahil sa isang sira na baterya, maaaring hindi magsimula ang DD.
Gumawa ng mga karagdagang hakbang upang mabawasan ang kasalukuyang mga harmonika ng pagkarga.
Idokumento ang tunog at thermal na mga patlang ng mga pag-install, ang mga resulta ng mga pagsubok sa panginginig ng boses para sa isang mabilis na pagtugon sa mga unang pagpapakita ng iba't ibang uri ng mga problema sa makina.
Iwasan ang pangmatagalang downtime ng mga pag-install, gumawa ng mga hakbang upang pantay na ipamahagi ang mga mapagkukunan ng motor.
Kumpletuhin ang pag-install gamit ang mga vibration sensor para maiwasan ang mga emergency na sitwasyon.
Kung nagbabago ang sound at thermal field, lumilitaw ang vibration o dayuhang amoy, agad na alisin sa serbisyo ang mga installation para sa karagdagang diagnostics.

PS Ang may-akda ay nagpapasalamat para sa puna sa paksa ng artikulo.

Pinagmulan: www.habr.com

Mga tampok ng power supply system gamit ang DDIBP