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摘要：UPS电源有着稳定/补偿电压、掌控浪涌等特点，能够促进炼化设备的安全运行，被广泛应用于炼化工业中。本文简单介绍了UPS电源及其常见的故障和维护手段，总结了它在炼化企业中的应用的必要性以及重要性，并针对UPS使用在炼化行业中存在的问题，提出了改进的意见，具有一定的参考价值。
关键词：UPS；炼化企业；应用；发展
随着我国经济水平的快速提高，炼化行业的发展也越来越快，做为社会工业中的关键组分，在国民生产中居于十分重要的位置。当前的炼化工业中，自动化水平持续增加，对炼化设备的要求也逐步提升。为了保障炼化生产的安全、长期、稳定的进行，将UPS做为控制系统的电源，既能保障电源的质量，又能在突发故障时为炼化设备提供不间断的供电，及时备份炼化设备的数据，避免数据的丢失或预防其它问题的发生。所以，探讨UPS在炼化企业的应用与发展具有十分重要的意义。
1.UPS概述极其常见故障
1.1 UPS简介
不间断电源（uninterruptible power system，UPS）是由功率器件等电子技术发展而来的，它的工作模式是在线状态的，主要是在发生供电异常或断电等突发状况时，持续为用户的设备输出高质量的电力。它的主要优势体现在：稳定或补偿电压、掌控浪涌以及稳定输出频率等等。UPS的应用比较广泛，其中主要的有服务器、计算机以及弱电等等。UPS系统主要组成部分有开关、储能、整流、变换4大部分，其工作原理见图1。
1.2 UPS电源常见的故障分析
不间断电源UPS被广泛使用在炼化设备中，在实际的应用中，通常发生的故障有以下几种：
（1）电瓶放电过度。一旦逆变器的运行时间过长，就会导致电瓶放电过度现象的发生。若不间断电源UPS是正常的运行状况，同时市电的供应情况较稳定，该种情况下的电瓶的状态为抗电状态。一旦不间断电源UPS进行放电，就算将电源接通，也不可以自动进入充电的状态。总之，电瓶做为不间断电源UPS内部的控制电源，它的状态的好坏或者没有电现象，均会导致不间断电源UPS的非正常运行，所以，在实际应用中，要时刻预防电瓶放电过度问题的产生。
（2）蓄电池产生故障。在蓄电池正常、稳定的工作状态下，不间断电源UPS才能起到更大的作用。不间断电源UPS正常运行时需要的充电电压是相当严格的，过低或者过高都不行。若充电电压过低，那么UPS电池内的活性物质不能充分展示自己的作用，致使不间断电源UPS的功能不能启用；若充电电压高出正常水平，UPS电池内部有可能发生电解现象，破坏UPS电池，另外，电解过程中有可能会产生某些气体，这些气体可能会致使UPS电池报废。
通常，外部的供电体系会在短时间内产生大量的波动现象，不间断电源UPS发生放电，若连续放电时不能获得尽快的补充，那么UPS电池的电容量就会降低。另外，若长时间内UPS电池没有进行放电，那么就会降低电池内部的活性流体，进而蓄电情况得不到满足，因此，应该在使用一定期限后，对UPS电池实施放电操作。
（3）压敏电阻、电源保险管受到损坏。就不间断电源UPS而言，压敏电阻以及电源保险管受到破坏是出现频率较高的问题。就电源保险管来说，因为它与市电的接入口处在相同的位置，倘若市电的电压处于非正常范围，即过高或过低状态时，不间断电源UPS就可能遭到破坏，则第一个受到影响的结构将是压敏电阻。从实质上来说，压敏电阻属于电压敏感器的一种，倘若施加在它两端的电压高于它可以负担的额定值，就会极易将压敏电阻击穿，进而烧坏不间断电源UPS的保险管。
1.3 UPS的维护
一般说来，随着UPS 本身可靠性的逐渐提高，其设备中除了冷却风扇和断路器开关具有机械移动部件外，其主要还是由大量的电子元件组成的，基本上不会出现机械方面上的问题。所以只要保证UPS 安装的工作地点能达到其的技术要求，对UPS 进行的维护和保养的工作量并不是很大。然而，为了保证UPS 能长期地工作在最佳运行状态中和及时发现可能出现的故障苗头，以防止故障隐患扩大，从而达到提高UPS 供电可靠性的目的。
（1）强化蓄电池的日常维护工作。第一，每日都要进行全面、细致以及规范的巡检。通常，主要检测的指标是蓄电池的温度。另外，蓄电池一旦发现变形、渗漏、腐蚀或者连接处松弛的情况，就要尽早解决，使设备进行正常的运行。第二，一般来说，每隔3至6个月就要对蓄电池两端的电阻以及电压进行检查，倘若检查结果发现其不能满足相关的规定，就要尽早更换，预防市电突然中断时，UPS不能及时供电。第三，放电的测试要至少每年一次。
（2）强化UPS主机的日常维护工作。第一，维持机房的良好环境条件，放置某些有害的物质对不间断电源UPS的内部结构会产生腐蚀，致使UPS的主机失常；第二，详细观察不间断电源UPS报警信息及其显示情况，通过所有参数的细微变动找出问题所在；第三，详细检测UPS输出电压的情况，及其负荷是否正常；第四，及时更换使用寿命已经到期的UPS主机[1]。
2.使用UPS在炼化企业中的必要性及其重要作用
2.1使用UPS在炼化企业中的必要性
根据相关的规定，仪表及其控制体系所使用的电力负荷应该是一级，且是其中尤为关键的负荷。为了保障这类负荷在发生供电中断时，不对仪器设备、人身安全以及经济造成威胁，能够安全的停止工作进行故障处理，应当配备不间断电源UPS。
在设计生产设备的时候，设计人员肯定已经想到了在极端状态时，设备的安全情况，其中包括在突然发生断电、停水、停风或者停气等情况时，保障设备不会发生爆炸或者火灾。所以，当没有动力供应的时候设备会发生泄压的部位安设了风关阀，在会发生关闭的部位安设了风开阀，在不能提供动力风的情况下，这些阀门将会被自动打开或者关闭。此外，对于某些比较特别的阀门，比如催化设备的特别阀门，还应当安设压缩空气钢瓶类的装置，可以在没有动力源的情况下起到一定的作用。这种情况下，仪表电源就会发挥相关规定中指定的作用，为安全停止工作以及故障的处理提供了保障，避免了不必要的损失，时刻监控设备的情况，在需要的时候关闭或者打开相应的阀门，把因设备停止造成的损失减小到最低程度，同时提高安全停工的系数。
2.2使用UPS在炼化企业中重要作用
石油化工企业作为一种工业行业，选择、使用不间断电源UPS的标准也应当按照工业级别来考虑。与商业的不间断电源UPS相对比，工业级别的UPS的全部构件统统按照工业级别的标准，并且应用的设计理念是模块化的，此外，UPS的输入和输出端都设置了隔离的变压器。
在石化企业中，不间断电源UPS通常是为仪表控制装置提供后备电力的，因此，必须保障不间断电源UPS的安全、稳定、持续正常的工作，石化企业生产的长期不间断地安全运行才能得到有力保证。虽然不间断电源UPS装置的成本在总投入中所占的比例较小，但是其发挥的作用是不容忽视的。若没有重视采购、设计、以及施工等环节中不间断电源UPS的重要影响，那么一旦在运行中外部电源出现问题，不间断电源UPS不能马上为DCS控制装置供电，就可能会导致炼化企业的生产发生间断，从而产生经济上的损失，严重时还会威胁人身安全[2]。
3.炼化生产设备仪表中UPS电源的配置原则及推荐使用的方式
3.1炼化生产设备仪表中UPS电源的配置原则
经归纳总结，可以得出以下几点配置的原则：
（1）根据一类负荷的标准，配置生产设备的仪表电源，通常，其配置应该维持在二回之上；
（2）应当保障在所有的状况下，设备的仪表电源不可以一起失电；
（3）保障不间断电源UPS发生突发状况时也不会对设备仪表的供电产生影响，其中包含不间断电源UPS自身。此外，在将装置拆除进行离线状态检测与修复时，也不应当对设备的供电产生影响；
（4）应当对仪表、电气的操作人员进行明确的分工以及相应承担的责任，同时共同协作，保障队设备仪表的供电正常。倘若对设备仪表供电的电源发生一起失电的故障，应当由电气操作人员在管理与技术层面上来调查分析，并给出相应的措施；倘若在一路供电的时候，发生单个设备仪表失电的故障，使设备失去正常状态，则应由仪表操作人员来调查分析，同时给出相应的解决办法。
（5）在对设备仪表的电源进行配置的操作过程中，不能将一些非该过程种的 仪表电源接进去，比如插座、柜内照明等等。
3.2炼化生产设备仪表中UPS电源的配置推荐方式
在炼化生产设备中建议使用的UPS方式有以下2种：
（1）单台的UPS
这里所说的单台不间断电源UPS指的是通过隔离变压器，把UPS中的旁路电源变成另一路电源。其中将不间断电源UPS的主路电源输出之后，会产生第二段电源。这种形式能够确保UPS的旁路电源即使不经过UPS也可以自主产生一段新的电源，形成真实的2路电源，并同时为设备仪表提供电源。这种方式需要在两路电源上安设SSY，一种电源自动互投设备。该推荐方式对于不是很重要的生产设备较为适用。其优点是实现了2路电源同时为装置仪表提供电源，又省去了一台UPS，降低了成本。
4.UPS使用在炼化行业中存在的问题及改进意见
4.1保证UPS配出线系统的上、下级开关的容量相配
在不间断电源的配出线体系中，不能让上级开关的暂时性的延迟行为的灵敏度高于下级开关的，避免因为开关不配合导致的越级跳闸的问题，破坏UPS，将故障的范围扩大化。现阶段，在炼化企业中，通常大量的UPS配出体系中的开关是未经过检验校正的，因此，上、下级开关的匹配程度不能得到保障，若下级的馈线发生短路等故障，那么总输出的开关就可能跳闸，严重时也许导致UPS开关跳闸。所以，应当在合适的条件下，对UPS配出体系的全部空气开关的暂时性延迟的动作值进行检查，确保上下级开关的匹配程度，避免越级跳闸现象的发生。
4.2推荐应用双逆变电压补偿在线式的UPS
对于配电网而言，双逆变电压补偿在线式的UPS是绿色环保的，它的应用不仅能降低不间断电压UPS自身产生的谐波污染，与现阶段使用的双变化在线式的相比较，还拥有耗损小、功率较高以及零件使用时间长的特点，可以说是一种节能型的电源，可以被广泛推广[4]。
4.3控制UPS运行环境的温度
现阶段，在炼化行业中，大多数的UPS是安置在配电室中的，但是仅有少量的配电室是配备冷风机的，这种不良的运行环境，直接影响着UPS内在的构件以及蓄电池等。若外界的温度过高，可能致使蓄电池发生过量的充电现象，从而产生较多的气体，减小蓄电池的容量；若外界的温度较低时，就会导致蓄电池发生充电不足的现象，从而缩短蓄电池的使用时间，所以，通常UPS中蓄电池的工作环境温度在20至25℃时最为合适。此外，蓄电池的质量对不间断电源UPS提供电量的时间具有一定的影响，而蓄电池发生故障较为频繁，因此，对整个UPS而言，确保蓄电池质量也是非常重要的。
4.4远程监视、报警功能亟待实现
现阶段，炼化行业中各种设备的UPS很多安置在没有值班人员的变电所内，大多数也没有安装报警装置，只有少量的工艺控制室可以接收到UPS报警信息，因此，只有相关工作人员巡查变电所时，才有可能获取UPS的工作情况。通常，UPS的蓄电池基本上是标准型，进行放电的时间是有限度的，所以，不间断电源UPS发生故障时，在下一轮的巡查中才有可能被发现，故障得不到及时的处理，而且，若在这个阶段内供电网又发生别的故障，将极大威胁着UPS。目前，已经在应用的大多数UPS设有RS485或者RS232型接口，能够传达UPS工作状态的相关数据和报警信号。所以，建议在合适的值班处增设监控设备，远程监控UPS的工作情况，一旦发生故障，能够及时采取相关的措施[5]。
4.5 运行管理
由于UPS 在正常工作时，利用其本身的“自诊断”功能不断地对它本身及市电电源的输入情况进行监视，如果UPS 在运行中检测到任何异常工作情况时，一般会以蜂鸣器、指示灯及出现在显示屏上的文字等形式向用户提供相关的信息。因此，遇到任何故障时，切勿匆忙地搬动任何开关和按操作按钮，应先把出现在UPS 显示屏上的各种显示信息，工作状态指示灯，各种运行参数值及UPS 的各断路器开关所处的工作状态等都详细记录下来，便于对故障进行分析、判断、处理。这就要求维护的员工能熟练地操作UPS 的控制面板，并熟识UPS 的各类报警代码。但因绝大多数UPS的控制面板及故障信息都是英文或者是简写代码，这就对炼化企业维护员工的日常检查带来了很大的困难。所以，作为一个炼化企业基层维护单位的管理单元，建议应当将其所辖区域的全部UPS 都根据各自的设备型号及操作说明，编写出一份适用于自己员工日常操作和维护的简要说明，可做成类似于铭牌一类的说明，张贴或悬挂于设备本身或者安装地点内，便于员工日常的操作规范统一，避免误操作；同时，在设备出现故障报警的时候，也便于维护员工能尽可能快的识别故障类型，从而迅速地做出应急处置，节省应急处理的时间。
结语
总之，不间断电源UPS在炼化企业的装置设备中被广泛应用，目前，已经对UPS的工作原理、应用中常见的故障以及维护手段等有了很好的掌握。随着现代化科技的迅猛发展，UPS技术也在持续的进步。本文简单介绍了UPS在炼化企业中的应用的相关问题，具有一定的参考价值。
参考文献：
[1]贾犇,冯广英.UPS在化工装置中的应用研究[J].化学工程与装备,2013,03:157-158.
[2]祁桂花.关于石油化工企业UPS可靠性的探讨[J].机电信息,2016,15:3-4.
[3]谢路国,孔维华.不间断电源UPS在化工DCS系统上的应用及改造小结[J].化工设计通讯,2012,04:19-23.
[4]李建平.化工企业不间断电源技术简介及闭环回路供电的探讨[J].化工设计通讯,2014,03:46-48.
[5]林海舒.UPS在化工生产中的使用及改进意见[J].电气时代,2004,10:126-127.
论文作者:王炯钿
论文发表刊物:《防护工程》2017年第4期
论文发表时间:2017/7/7
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