不間斷電源自動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)井站自動監(jiān)控系統(tǒng)能夠正常運行,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施細則(2019年版)重礦信管〔2019〕2號要求,脫水站、增壓站待停產(chǎn)時對蓄電池組進行充放電作業(yè),其余RCC、中心站、有人值守站、無人值守站每季度對蓄電池組進行充放電作業(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,對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,市電通過交流旁路通道再經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)直接向負載供電,機內(nèi)的逆變器處于停機工作狀態(tài)。其特點是:除了對市電電壓的幅度波動有改善外,對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;只有當市電中斷或低于170 V 時,蓄電池才通過逆變器,向負載提供穩(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,正確對蓄電池組的維護保養(yǎng),確保合理的放電率、放電深度以及及時對電池充放電,是延長UPS蓄電池組使用壽命的關(guān)鍵,其對使用要求有嚴格的規(guī)定。

②設(shè)備完好性無法保障,關(guān)鍵時刻可能無法供電。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,市電故障導致無法及時有效對井站自控設(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,為了確保記錄準確性和及時對電池進行充放電,需要人員原地守候觀察,耗時較長。該項工作執(zhí)行情況監(jiān)督難度較大。

二、不間斷電源自動充放電可行性分析

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

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

圖1 不間斷電源自動充放電設(shè)計流程圖

2.不間斷電源自動充放電適應性分析。隨著UPS電源使用時間的延長,總有部分電池的充放電性能減弱,進入惡化狀態(tài),這種變化趨勢在后備式UPS電源中尤為突出。因此應定期對每個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。而自動充放電設(shè)計可以對UPS電池組使用情況進行及時監(jiān)控,提供發(fā)現(xiàn)故障電池的參考數(shù)據(jù);另方面,針對UPS自動放電控制器件適應UPS定期充放電的周期性要求。

三、不間斷電源實現(xiàn)自動充放電改造措施

1.自控設(shè)備邏輯控制。不間斷電源自動充放電設(shè)計流程圖(圖1)所示,當需要對不間斷電源電池定期放電時,在時間繼電器上設(shè)置相應的每月放電時間(放電控制器用于手動對市電關(guān)斷),使市電關(guān)斷,不間斷電源電池自動逆變放電,當UPS電池放電至設(shè)定低電壓時,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,此時,工作運行器動作導通綜合控制器電路,自動對UPS電池充電,當電池自動充放電系統(tǒng)故障時,手動開旁通電路控制器對自控生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)供電。在電池充放電過程中,放電時間累計器記錄電池放電時間、放電次數(shù),并將數(shù)據(jù)留存在儲存器中作為歷史放電時間記錄。

四、不間斷電源自動充放電效果

在維持人工恢復的情況下,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344小時,按照正常工作8小時/天、一組3人計算,一年共需要勞動時間:

344小時÷8小時/天×4×3=13天×12=516天/人

不間斷電源安裝上放電自動恢復裝置后,預計每年可減少人工勞動516天/人。

(2)直接經(jīng)濟花費:

每季度差旅補貼=駕駛員安全公里數(shù)補貼+(出差補貼/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

每季度車輛費用=車輛燃油費+車輛損耗折舊費

=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)濟花費=4×(每季度差旅補貼+每季度車輛費用)

4×(2700元+4293元)=27972元

1.減輕勞動強度,利于制度執(zhí)行。大幅減少人員在現(xiàn)場等待時間,減輕人員勞動強度,更有利于制度精準執(zhí)行,保障不間斷電源的定期維護和設(shè)備完好性,提高不間斷電源可靠性。

2.經(jīng)濟效率

(1)人工勞動時間:

五、結(jié)論

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

②設(shè)備性能測試及時性得到改善

③每年預計節(jié)約成本2.79萬元