不間斷電源自動(dòng)充放電可行性分析及自控裝置研究

鄧 軍 甘德順 陳智勇 舒明聰鄭天力劉 川

1.西南油氣田分公司重慶氣礦開州作業(yè)區(qū) 重慶405400

2.西南油氣田分公司重慶氣礦規(guī)劃計(jì)劃科 重慶400707

一、概況

1.1 不間斷電源簡介 不間斷電源主要為SCADA自動(dòng)控制系統(tǒng)作為后備電源使用,用于天然氣開采及輸送過程中自動(dòng)監(jiān)控設(shè)備的電源保障,確保在市電故障情況下,天然氣生產(chǎn)井站自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行,是天然氣安全生產(chǎn)保障的重要元件。

1.2 目前管理存在問題 根據(jù)重慶氣礦兩化融合過程管理實(shí)施細(xì)則(2019年版)重礦信管〔2019〕2號(hào)要求,脫水站、增壓站待停產(chǎn)時(shí)對(duì)蓄電池組進(jìn)行充放電作業(yè),其余RCC、中心站、有人值守站、無人值守站每季度對(duì)蓄電池組進(jìn)行充放電作業(yè)。目前各類蓄電池充放電主要依靠人工方式進(jìn)行。通過不間斷電源歷史使用情況記錄,不間斷電源人工放電存在一些問題。

①不間斷電源充放電不及時(shí),對(duì)電池組性能造成傷害。井站目前所用不間斷UPS電源主要采用后備式電源,在市電正常供電時(shí),市電通過交流旁路通道再經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)直接向負(fù)載供電,機(jī)內(nèi)的逆變器處于停機(jī)工作狀態(tài)。其特點(diǎn)是:除了對(duì)市電電壓的幅度波動(dòng)有改善外,對(duì)市電的頻率及串入的電網(wǎng)干擾等不良影響幾乎沒有任何改善;只有當(dāng)市電中斷或低于170 V 時(shí),蓄電池才通過逆變器,向負(fù)載提供穩(wěn)壓、穩(wěn)頻的交流電。UPS電池主要采用閥控式密封鉛酸蓄電池,正確對(duì)蓄電池組的維護(hù)保養(yǎng),確保合理的放電率、放電深度以及及時(shí)對(duì)電池充放電,是延長UPS蓄電池組使用壽命的關(guān)鍵,其對(duì)使用要求有嚴(yán)格的規(guī)定。

②設(shè)備完好性無法保障,關(guān)鍵時(shí)刻可能無法供電。目前所使用UPS電源電池使用情況缺乏有效監(jiān)測,存在電池壽命到期時(shí),市電故障導(dǎo)致無法及時(shí)有效對(duì)井站自控設(shè)備提供充足電源,造成生產(chǎn)現(xiàn)場自控設(shè)備無法監(jiān)控。

③周期性充放電執(zhí)行情況監(jiān)督難度較大。目前,為了確保記錄準(zhǔn)確性和及時(shí)對(duì)電池進(jìn)行充放電,需要人員原地守候觀察,耗時(shí)較長。該項(xiàng)工作執(zhí)行情況監(jiān)督難度較大。

二、不間斷電源自動(dòng)充放電可行性分析

若開展不間斷電源放電測試自動(dòng)恢復(fù)研究,則可大大縮短現(xiàn)場留守時(shí)間,減輕相關(guān)人員工作量。

1.不間斷電源自動(dòng)充放電控制器件分析及工作原理。不間斷電源自動(dòng)充放電改造,其技術(shù)成熟,改造簡單,設(shè)備采購易得,后期運(yùn)行維護(hù)成本低,其自動(dòng)充放電設(shè)計(jì)流程如圖1。

圖1 不間斷電源自動(dòng)充放電設(shè)計(jì)流程圖

2.不間斷電源自動(dòng)充放電適應(yīng)性分析。隨著UPS電源使用時(shí)間的延長,總有部分電池的充放電性能減弱,進(jìn)入惡化狀態(tài),這種變化趨勢在后備式UPS電源中尤為突出。因此應(yīng)定期對(duì)每個(gè)電池作快速充放電測量,檢查電池的蓄電能力和充放電特性,檢測出不合格的電池,給予更換,防止不合格電池與合格的蓄電池混合使用,以免影響其它蓄電池的性能。而自動(dòng)充放電設(shè)計(jì)可以對(duì)UPS電池組使用情況進(jìn)行及時(shí)監(jiān)控,提供發(fā)現(xiàn)故障電池的參考數(shù)據(jù);另方面,針對(duì)UPS自動(dòng)放電控制器件適應(yīng)UPS定期充放電的周期性要求。

三、不間斷電源實(shí)現(xiàn)自動(dòng)充放電改造措施

1.自控設(shè)備邏輯控制。不間斷電源自動(dòng)充放電設(shè)計(jì)流程圖(圖1)所示,當(dāng)需要對(duì)不間斷電源電池定期放電時(shí),在時(shí)間繼電器上設(shè)置相應(yīng)的每月放電時(shí)間(放電控制器用于手動(dòng)對(duì)市電關(guān)斷),使市電關(guān)斷,不間斷電源電池自動(dòng)逆變放電,當(dāng)UPS電池放電至設(shè)定低電壓時(shí),電池電壓監(jiān)測器檢測到低電壓,并向綜合控制器發(fā)出電池電壓低的信號(hào),此時(shí),工作運(yùn)行器動(dòng)作導(dǎo)通綜合控制器電路,自動(dòng)對(duì)UPS電池充電,當(dāng)電池自動(dòng)充放電系統(tǒng)故障時(shí),手動(dòng)開旁通電路控制器對(duì)自控生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)供電。在電池充放電過程中,放電時(shí)間累計(jì)器記錄電池放電時(shí)間、放電次數(shù),并將數(shù)據(jù)留存在儲(chǔ)存器中作為歷史放電時(shí)間記錄。

四、不間斷電源自動(dòng)充放電效果

在維持人工恢復(fù)的情況下,每季度完成作業(yè)區(qū)86套不間斷電源測試需要車輛行駛3180公里,單人人工耗時(shí)344小時(shí),按照正常工作8小時(shí)/天、一組3人計(jì)算,一年共需要?jiǎng)趧?dòng)時(shí)間:

344小時(shí)÷8小時(shí)/天×4×3=13天×12=516天/人

不間斷電源安裝上放電自動(dòng)恢復(fù)裝置后,預(yù)計(jì)每年可減少人工勞動(dòng)516天/人。

(2)直接經(jīng)濟(jì)花費(fèi):

每季度差旅補(bǔ)貼=駕駛員安全公里數(shù)補(bǔ)貼+(出差補(bǔ)貼/天)×出差天數(shù)×人員數(shù)量

=車輛行駛公里數(shù)×0.25元+60×出差天數(shù)×人員數(shù)量

=3180公里×0.25元+60元×15天×3人=2700元

每季度車輛費(fèi)用=車輛燃油費(fèi)+車輛損耗折舊費(fèi)

=車輛行駛公里數(shù)×0.01×(16公升/100公里×7.5 元/公升+15元/100公里)

=3180公里×0.01×(16×7.5 +15)=4293元

每年直接經(jīng)濟(jì)花費(fèi)=4×(每季度差旅補(bǔ)貼+每季度車輛費(fèi)用)

4×(2700元+4293元)=27972元

1.減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,利于制度執(zhí)行。大幅減少人員在現(xiàn)場等待時(shí)間,減輕人員勞動(dòng)強(qiáng)度,更有利于制度精準(zhǔn)執(zhí)行,保障不間斷電源的定期維護(hù)和設(shè)備完好性,提高不間斷電源可靠性。

2.經(jīng)濟(jì)效率

(1)人工勞動(dòng)時(shí)間:

五、結(jié)論

①該裝置改造后能準(zhǔn)確、可靠的完成UPS電源自動(dòng)充放電,杜絕了人工操作的一些問題及失誤,從而保障自控設(shè)備的正常運(yùn)行。

②設(shè)備性能測試及時(shí)性得到改善

③每年預(yù)計(jì)節(jié)約成本2.79萬元