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浅谈UPS在工业生产中的应用 作 者：李国安 论文指导：潘怡忠 2005年 12月 第一章 概述 目前石化系统绝大多数生产装置采用DCS（Distribute control systerm）进行生产过程的控制和操作。为提高可靠性，DCS及相关仪表的供电采用不间断电源——UPS（Uninterruptible power supply）。UPS电源是一种能够为计算机、生产过程控制系统等重要负载提供不间断的优质安全电源的装置。当电网发生任何异常状况时，它能确保计算机等重要负载在一定时间内仍然正常工作，有效抵御因电网扰动引起的数据丢失、生产过程失控等危险。因此UPS可为DCS提供稳定的电源为工艺操作人员进行装置应急停车赢得了时间，可以有效的避免生产装置的非计划停车。 第二章 UPS的重要性 UPS的负载主要是分散控制系统DCS，报警、保护、调节设备，计算机监测系统，以及其他自动和保护装置等。DCS是装置控制，操作监视的核心，一些重要的数据，图像和文字都是由DCS系统来进行处理，存储和传送。DCS系统时时都要对生产过程中的工艺变量（温度、压力、流量、物位、浓度等）进行监测监控，因此DCS一旦失电，整个生产装置将陷入一片混乱，操作人员无法对装置进行控制，操作和监视。轻则造成装置停车，重则就会出现爆炸等恶劣事故，造成设备损坏及人身伤亡。此外一些像电网波动、谐波污染等状况都会多DCS系统产生较大的影响，为了避免这些情况的出现，DCS需要一个纯净、稳定、不间断的电源系统——UPS。因此，UPS的不稳定或性能不能将直接影响到DCS的正常工作，进而影响到整套装置的运行。 UPS从最初提供后备时间的单一功能发展到今天不仅提供后备时间，而且还能改善电网质量的双重功能。在保护计算机数据，改善电网质量，防止停电和电污染对用户造成危害等方面起着重要的作用。它有以下几个显著特点： （1）供电可靠性 （2）供电质量高 （3）效率高，损耗低 （4）故障低，维护容易 第三章 UPS 的结构及原理 UPS电源一般由整流器、逆变器、静态开关、蓄电池、旁路开关等部份组成。 UPS的内部结够图 整流充电器 此单元可以把交流电变为直流电。为逆变器和蓄电池提供能量。其性能的优 劣直接影响UPS输入指标，目前的UPS主要采用两种整流器。 可控硅整流器 可控硅整流器输出容量大，可靠性高，工作频率低，滤波器体积大，噪声大，适用于输入电压低，攻率大的UPS。 二极管与绝缘栅双极晶体管（IGBT）组合型整流器 二极管与IGBT组合型整流器的工作频率高，具有功率因数校正功能，滤波器体积小，噪声低，可靠性高，适用于中小功率的UPS。 蓄电池 此单元用来为UPS提供一定的后备时间的电能输出（其后备时间一般以用户 要求可以自行制定）当市电正常时由整流充电器为其提供电能并转换为化学能。在主电源中断时，蓄电池将化学能转换为电能，为逆变器提供能量。 静态开关 为了实现交流旁路与逆变器之间快速切换，在UPS的逆变器输出通道上和交 流旁路输出通道上各设置一对由两只反相并联的快速可控硅组成的静态开关（图3） 说明： a。当可控硅阳极电位高于阴极电位时，在可控硅的栅极加上触发信号，可控硅 即进入导通状态，由于快速可控硅的开通时间是微秒级的，因此静态开关的接通时间可以认为几乎是零。 可控硅一旦导通，即使将它的栅极触发信号扯掉它也没有自关断的能力，继续处于 导通状态，这种状态一直到维持到它的阳极与阴极间的正弦波电源进入负半周，使其阳极电位低于阴极电位为主。因此对50HZ交流电源，静态开关的关断时间为0－10ms。 逆变器 逆变器用以把市电经整流后的直流电能或蓄电池的直流电能转换为电压和频率 都比较稳定的交流电能。 第四章 乙二醇前后几套UPS的对比 4．1 一期工程中的UPS 乙二醇装置原UPS是日本富士公司80年代的产品，技术本身不算特别成熟，当UPS故障时，静态开关切换时间大于仪表DCS要求的最长失电时间，导致仪表DCS黑屏，此外装置通过二次增量改造后，原设计的UPS容量已跟不上新的DCS及相关仪表的容量而且UPS其本身也存在寿命问题，经过十几年的运行故障率提高了很多，对生产造成很大的不稳定性。所以在增量改造时已进行了更换。 现有乙二醇装置的UPS运行状况 现在乙二醇装置使用的为美国【电源先锋】（GTS1－40K）UPS，GTS1－40K是一台容量为40KVA，三相输入单相输出（380/110V）的在线式UPS。所谓在线式，是指不管电网电压是否正常，负载所用的交流电压都要经过逆变电路，一般都为双变换式，既UPS在工作时电能经过了AC/DC、DC/AC的两次变换后再供给给负载。 当电网供电正常时，电网输入的电压一路经过噪声滤波器去除电网中的