Безперебійне енергопостачання важливе як окремого верстата на промисловому підприємстві, так великого виробничого комплексу загалом. Сучасні енергетичні системи досить складні та надійні, але вони не завжди справляються з цим завданням. Які типи ДБЖ застосовуються для промислових об'єктів? Яким вимогам вони мають відповідати? І чи є особливі умови експлуатації такого обладнання?
Вимоги до промислових ДБЖ
Враховуючи призначення, можна виділити основні характеристики, які мають бути у джерел безперебійного живлення для промислових об'єктів:
- Високий показник вихідної потужності. Він визначається потужністю обладнання, що використовується на підприємствах.
- максимальна надійність. Вона закладається ще етапі розробки конструкції джерел. При їх виготовленні використовуються компоненти, що дозволяють багаторазово підвищити надійність пристроїв. Це, звичайно, підвищує вартість ДБЖ, але одночасно збільшує термін служби як самих джерел, так і обладнання, яке вони забезпечують електроенергією.
- Продумана конструкція, що полегшує діагностику, обслуговування та ремонт джерел безперебійного живлення. Такий підхід забезпечує вільний доступ до всіх блоків системи та мінімізує час, необхідний для розбирання або заміни компонентів ДБЖ.
- Можливість масштабування та плавного нарощування потужності. Це необхідно зі збільшенням потреби в електроживленні.
Види промислових ДБЖ
Для промислових цілей використовуються три основні типи джерел безперебійного живлення:
- Резервні (по-іншому Off-Line чи Standby). Такі джерела оснащуються автоматичними комутаторами, які за порушення електропостачання перемикають навантаження на акумуляторні батареї. Це прості та недорогі системи, але вони не комплектуються мережними стабілізаторами напруги (а значить, батареї зношуються швидше) і вимагають певного часу для перемикання живлення на акумулятори (близько 4 мс). Подібні ДБЖ справляються лише з короткочасними перебоями в електроживленні та застосовуються для обслуговування невідповідального виробничого обладнання.
- Лінійно інтерактивні (Line-interactive). Такі джерела комплектуються трансформаторами для стабілізації вихідної напруги. В результаті скорочується кількість перемикань живлення навантаження на акумулятори та забезпечується економія ресурсу батарей. При цьому ДБЖ не призначені для фільтрації перешкод та контролю форми напруги. Вони є оптимальними для безперебійного електропостачання обладнання, для якого важлива тільки величина вхідної напруги.
- Онлайн (On-Line). У таких джерелах відбувається подвійне перетворення напруги. Спочатку зі змінного в постійне (воно подається на акумулятори), а потім знову в змінне, яке використовується для електроживлення промислового обладнання. У цьому чітко контролюється як величина напруги, а й фаза, частота і амплітуда змінного струму. Деякі виробники замість подвійного перетворення застосовують двоспрямовані інвертори, які виконують по черзі функції випрямляча або інвертора. Онлайн-ДБЖ економлять електроенергію і відрізняються підвищеним ККД. Такі джерела підходять для захисту потужного та чутливого до параметрів мережі обладнання.
Крім цього, промислові ДБЖ можна розбити на дві групи залежно від виду навантаження:
- До першої відносяться джерела безперебійного живлення, які використовуються для захисту від перебоїв в електропостачанні виробничих процесів та робочого обладнання. Для цієї мети можуть застосовуватися ДБЖ резервного або лінійно-інтерактивного типу.
- До другої – ДБЖ, які використовуються для безперебійного електропостачання ІТ-інфраструктури: систем зберігання даних або серверів. І тому підходять джерела On-Line типу.
Умови експлуатації промислових ДБЖ
Підприємства різних галузей промисловості мають свою специфіку, а отже, і до джерел безперебійного харчування пред'являються різні вимоги. По суті кожен такий проект унікальний і потребує оптимізації обладнання під свої умови. Наведемо лише кілька прикладів виробничої специфіки:
- ДБЖ, задіяні на нафтопереробних заводах задля забезпечення безпечної роботи ректифікаційних колон, використовуються для аварійного електроживлення як систем контролю, а й виконавчих механізмів. Відповідно, вони повинні мати високу потужність.
- На станціях виробництва геотермальної енергії виділяється побічний продукт: газоподібний діоксид сірки. При контактах з атмосферною вологою він утворює пари сірчаної кислоти. Вона здатна швидко зруйнувати матеріали, які використовуються виготовлення джерел безперебійного живлення.
- На морських нафтовидобувних платформах інша небезпека – підвищена вологість, сіль та можливість горизонтальних або вертикальних переміщень основи, на якій встановлені ДБЖ.
- На металургійних комбінатах присутні сильні електромагнітні поля, які можуть викликати перешкоди та спричиняти спрацювання автоматичних вимикачів джерел.
Наведений перелік можна поповнити десятками інших прикладів. При цьому, незалежно від специфіки промислового підприємства, джерел безперебійного харчування потрібна надійна робота протягом 15–25 років. Ми можемо виділити два основних фактори, що впливають на функціонування ДБЖ:
- Розміщення. Джерела категорично не рекомендується розміщувати поряд із споживачами енергії. Вони мають бути захищені від впливу високої температури, забрудненого повітря чи механічних впливів. Для ДБЖ оптимальною є температура 20–25 °С, але вони продовжують працювати при температурі до 45 °С. Подальше її підвищення скорочує термін служби батарей, тому що всі хімічні процеси прискорюються.
Запилене повітря теж шкідливе. Дрібнодисперсний пил відіграє роль абразиву і призводить до зношування робочих поверхонь вентиляторів і виходу з ладу їх підшипників. Можна спробувати використовувати ДБЖ без вентиляторів, але значно надійніше спочатку убезпечити їх від подібних впливів. Для цього обладнання необхідно розміщувати в окремому приміщенні з температурним режимом, що підтримується, і чистим повітрям.
- Рекуперація електроенергії Сама ідея повернення частини електроенергії до мережі та її повторне використання, безумовно, корисна. Вона дозволяє знизити енерговитрати. Системи рекуперації активно застосовуються, наприклад, на залізничному транспорті, але джерел безперебійного харчування вони шкідливі. З використанням зворотної енергії зростає напруга на шині постійного струму. В результаті спрацьовує захист та ДБЖ переходить у режим байпасу. Цілком виключити наслідки рекуперації не можна. Їх можна лише мінімізувати, використовуючи трансформаторні джерела безперебійного живлення.
Джерело: habr.com