咨询QQ:
      杂志订阅

      编辑

      网管

      培训班

      市场部

      发行部

电话服务:
 010-82024981
欢迎, 客人   会员中心   帮助   合订本   发布信息
设为首页 | 收藏本页
工业UPS和商业UPS的区别
  • 不间断电源系统(以下简称:UPS)是为关键的设备提供稳定,不间断的电能,在商业和工业应用中,越来越多的重要关键设备依赖于UPS保证电源和数据的连续不间断。
  •   不间断电源系统(以下简称:UPS)是为关键的设备提供稳定,不间断的电能,在商业和工业应用中,越来越多的重要关键设备依赖于UPS保证电源和数据的连续不间断。
      
      根据统计,每10个UPS系统中大约有8个UPS系统(80%)为信息科技应用而设计。所以很多人对UPS有一个错误的认识,认为UPS是计算机信息系统的附属设备,是专门用来保护IT设备的;而所谓的工业UPS是一个技术落后、被边缘化的产品,工业UPS是一些厂家炒作出来的名称或概念。这种认识是片面的。UPS作为不间断保护电源,其作用不仅仅是保护计算机IT设备或信息数据,它的应用非常广泛。
      
      其实,UPS在工业领域(非IT领域)的应用比比皆是。正是由于UPS在这些非IT领域的广泛应用,UPS技术和众多UPS厂商才得以提高和发展,保持持续向上的生命力。这块蛋糕正在越做越大,竞争也日趋激烈。
      
      选用商业级UPS,还是选用工业级UPS,需要综合考虑很多因素。首先因素就是高可靠性。高可靠性是以系统的设计、工艺、配置来休现的。工业级UPS,元器件选型采用工业级甚至是军品级,对关键元器件留有充分的冗余度,来加强系统的抗冲击力性能。其次,对工业环境的超强适应性、产品的较长设计寿命等也是工业级UPS的优势之一。
      
      我们从以下五个方面来对工业UPS和商业UPS做一下区分和对比。
      
      1.根据UPS的应用领域来区分工业和商业UPS
      
      对大多数工业UPS用户来说识别商业机和工业机的关键区别是非常困难的。商业UPS和工业UPS主要是从UPS的应用领域来划分的。
      
      一般说来,在线式UPS系统大概可分成三个主要的应用领域:
      
      (1)信息技术(IT):
      
      商业UPS已经与信息技术(IT)紧密融合在一起,信息技术的UPS设备的招标规格不需要特殊的技术要求。电信、银行、保险公司和大型企业的数据中心是典型商业UPS应用的例子。在这些应用中,交流电源的中断可能会导致数据处理和电讯传输的中断,但通常不会造成对人或财产的直接的伤害。
      
      (2)关键的程序或过程控制:
      
      数十年以来,工业UPS系统对关键的程序或过程控制应用的设计和应用,已经积累了丰富的经验。在这些领域的应用中,负载端的交流电源的中断或不稳定,可能造成危险的化学过程不稳定性故障,或者造成对生产系统甚至周边环境的巨大的破坏。石化合成物和电力发电站是使用化学或蒸汽加工操作的典型例子。这种加工过程如果控制电源中断了,就会发生危险。由于来自控制电源所的可能产生的风险和损失巨大,必须面对工业环境的应用设计专门的UPS系统,并且比商业机有更加严格的性能测试。
      
      例如:核电厂核级UPS需要通过核级认证,欧盟有RCC-E标准,中国有核安全合格供应商认证。
      
      RCCE标准明确要求UPS可在地震荷载下安全工作。
      
      海上平台UPS需要通过船级认证。如中国的CCS,美国的ABS,挪威的DNV,法国的BV,英国的LR等。船级认证标准对倾摇、振动、高低温和盐雾试验有明确要求。
      
      (3)普通的程序或过程控制: 
      
      我们把这中间部分的应用称为轻工业。即使交流电源在处理操作中被中断,这些应用类型也没有致命的危险。在这些过程中,UPS的故障或不稳定,可能会导致成品的损失或者重新安排产品设备的数百人工小时。药品和食物饮料工业将会是轻工业类型的例子。在这些领域,工业UPS系统的高可靠性,将有效避免上述情况。当然由于商业UPS的普及性,在这些领域也有应用。
      
      根据上面的分析,我们把UPS的应用领域做如下图示(图1)。相对于商业UPS,工业UPS是为了满足不间断供电的客户需求和特殊的应用环境而产生的。
      

               图1   UPS的应用领域
      2.根据UPS的技术类型来区分工业和商业UPS:
      
      商业UPS的负载多为需要交流电源的IT设备,所以其产品类型为典型的交流输出UPS,包括后备式,在线互动式和双变换在线式,都有应用。在电信领域有广泛应用的通信电源(高频开关整流器),也可以理解为商业UPS范畴。
      
      工业UPS的产品概念更为广义,既包括交流输出UPS,也包括了直流输出的DCUPS,甚至是多种产品类型的组合。在不同的工业领域,ACUPS和DCUPS所占的比重是不一样的,具体见图2。
      
      即使是ACUPS,工业UPS的技术也多为传统的可控硅整流+IGBT逆变器的技术结构。这种传统的双变换在线式的UPS的高可靠性,普遍得到工业客户的认可。
      

    UPS类型

    商业UPS

    工业UPS

    交流输出UPS

    AC UPS

    后备式

    ü           

    --

    在线互动式

    ü           

    --

    双变换在线式

    ü           

    ü           

    逆变器

    --

    ü           

    直流输出UPS

    (DC UPS)

    高频开关整流型

    ü           

    ü           

    工频整流型

    --

    ü           


      3.根据UPS的生产厂家来区分工业和商业UPS:
      
      工业UPS和商业UPS的应用领域是不同的,各UPS厂家基于发展历史、市场策略、技术优势等原因,到现在也基本形成了工业和商业两极分立的局面。
      
      在商业UPS市场中,UPS品牌众多,竞争激烈;在工业UPS市场中,市场容量相对较小,基本由几个品牌占据了大半份额。这些品牌有EMERSON/CHLORIDE、AEG、GUTOR、AMETEK、BENNING等,它们专注于工业领域达五十年以上,积累了丰富的专业经验和工程经验,得到了客户的广泛认可。
      
      4.工业UPS和商业UPS的产品配置的对比:
      
      我们从客户需求角度,来详细看一下工业UPS是如何满足客户需求的,从中也可以对比出它与商业UPS的不同之处。
      

    客户需求

    CHLORIDE工业UPS解决方案

    1) 机械结构:

     

    Ø         承受顶部吊装

    Ø         0.5g 5g的抗震能力

    Ø         柜体高度客户定制

              整体型钢结构设计

              两种钢结构柜体:抗地震柜和通用柜

              20多种柜体尺寸

    2)电池/充电器

     

    Ø         铅酸电池或镍镉电池

    Ø         更长的后备时间

    Ø         电池电压可选

              多种可选的电池电压等级

              100 多种充电器容量可选

              充电器为分立组件,可独立成柜

    3) 逆变器

     

    Ø         单相输出或三相输出

    Ø         短路承受能力强

    Ø         逆变器要适应不同的电池电压等级

              150 种的逆变器容量等级

              逆变器为分立组件,可独立成柜

     

    4) 静态开关

     

    Ø         2组静态开关(必须)

    Ø         过载能力强

    Ø         可组合为单旁路、共用旁路或双旁路并联等多种形式

              40种静态旁路容量等级

              静态开关可通过分立柜实现物理隔离    (共用旁路型)

    5) 冷却方式

     

    Ø         自然冷却

    Ø         强制风冷 n+1风扇冗余

    Ø         强制风冷 1+1风扇冗余

              特殊设计的风扇组件实现冗余冷却

     

    6) 电气隔离

     

    Ø         输入隔离

    Ø         输出隔离(必须)

    Ø         3相或1相,标准或非标电压等级

              5000多种变压器型号 (输入, 输出, 旁路)

              其中90种变压器设计已经能满足90% 的需求

    7) 输入和输出保护

     

    Ø         熔断器、隔离开关、断路器保护

    Ø         承受 kA级的短路电流

    Ø         脱扣曲线按需可选

              多达 4000个输入和输出保护

    8) 人机交互和通讯

     

    Ø         继电器干接点/PLC

    Ø         多种通讯协议可选 (ModbusProfibusDF1…)

    Ø         可视化操作和指示

    Ø         客户定制的报警信息

              4000小时/年的工程设计研发能力

              在客户SCADA 系统基础上的可定制通讯方案

    9) 电气控制

     

    Ø         适应不同的DC直流电压 (48 500Vdc)

    Ø         数字控制

    Ø         模拟控制 (核级)

              500多种PCB

              其中80种已经能满足90% 的需求

              核电应用产品需要模拟控制技术以满足核级鉴定要求

    10) 旁路要求

     

    Ø         旁路并联配置

    Ø         电气隔离/稳压调节

    Ø         输出电压范围宽

    Ø         旋转型手动旁路开关

              50 种旁路柜配置

     

    11) IP防护等级和钣金要求

     

    Ø         IP 21 IP54 + 防爆设计

    Ø         钣金厚度要求

    Ø         柜体颜色要求多样(柜内和柜外)

    Ø         漆层厚度要求(50 to 300µm)

              标准设计,IP等级根据要求可定制

              300种柜体选件

              其中100种已经能满足80% 的需求

     

    12) 附件

              50 种附件选件,涵盖:

              电池类型和电池柜/

              电池智能管理BMS

              配电柜

              稳压器

              电池防爆开关

              项目管理 


      基于工业需求的多样性和应用环境的复杂性,工业UPS可按需订制是其重要特点之一。
      
      5.工业UPS和商业UPS的技术对比:
      

    客户需求

     

    对比项目

     

    客户需求

    Commercial 商业UPS 

     

    Battery 电池

     

    Industrial 工业UPS

    24 – 48 hrs

     

    电池回充时间(to 90%)

     

    8 hrs – 15 hrs

    10 min – 1h30 min

     

    后备时间

     

    30 min – 10h min

    5/7 (10 年以下) (VRLA)

     

    电池寿命

     

    10 (VRLA) – 20 (NiCd)

    90%

     

    放电深度

     

    60 – 80%

     

     

    UPS electrical features 电气特性

     

     

    AC

     

    UPS类型

     

    AC DC

    0-10 kVA

     

    单相输出UPS容量

     

    0-160 kVA

    0-800kVA

     

    3相输出UPS容量

     

    0-500kVA

    静态开关损坏

     

    负载故障恢复

     

    逆变器和静态开关特殊设计能承受最坏的负载情况,正面维护

    客户不要求

     

    输入/ 输出隔离变压器

     

    客户要求 / 必选配置

    整合在UPS一体柜内

     

    旁路开关

     

    单独的旁路输入连接,可装在独立的柜体内实现物理分隔

    不可选

     

    DC直流电压可选

     

    可选/ 可定制

    数量固定

     

         干接点

     

    数量可选,可定制

     

     

    UPS design features 设计

     

     

    5 – 7

     

    设备运行寿命

     

    15 – 30

    仅型式试验

     

    设备测试

     

    100%测试,定制测试项目,FAT

     

     

    UPS environmental features 环境适应

     

     

    25 – 35°C

     

    运行环境温度

     

    0 – 55°C

    10 – 55%

     

    相对湿度

     

    10 – 98%

    IP 20 à IP31

     

    防护等级(IP等级)

     

    IP 20 à IP54

    标准

     

    结构设计

     

    加强的结构设计,钢板厚度2mm以上,经受承重、起吊、撞击、振动、地震等试验

     

     

    Services 服务

     

     

    不需要

     

    项目管理,客户确认图纸

     

    设备和文件交付计划,项目管理

    标准的操作说明书

     

    文件交付

     

    客户定制文件且需要客户审核确认

    厂家服务工程师

     

    售后服务能力

     

    厂家服务工程师+客户的维护工程师+培训

    通常 5 – 10

    (产品寿命周期)

     

    备品备件

     

    15 – 25 年的备件支持能力


      5.1关于UPS的应用环境和使用寿命:
      
      许多工业UPS环境,尤其是在某些发电应用中,可能是在较高环境温度条件下(>30摄氏度)和空气中的微粒污染物的场合。所以要求工业UPS,能在大量非传导性的灰尘和较高的环境温度下正常工作。至少在40摄氏度的环境温度下正常工作,有些场合甚至要求50~55摄氏度的设计。
      
      相反,普通商业UPS的应用环境几乎总是控制在30℃以内,并且保持非常干净。任何UPS系统的寿命都会在高温度环境下降低,最易受到高温环境影响的UPS的关键部件是内部UPS部件(如直流电容)和蓄电池。在高温环境下可能会使他们的寿命缩短,除非选择高温电容器。
      
      在商业UPS应用中,UPS应用商可能不会要求UPS有较长的使用寿命。但是在关键处理控制中,通常要求UPS要有15-20年的寿命。工业UPS系统有内置的设计边际,来保证实际的运行寿命达到客户要求。除此之外,工业UPS设备也会有预见性的零部件更换计划,来确保UPS在较高的平均无故障运行时间超过整个15-20年。
      
      5.2关于UPS电池&充电器:
      
      一般来说,商业UPS的电池后备时间不像在工业应用中那样长,通常在10-30分钟左右,充电容量不需要进行增容设计。UPS电池充电器一般设计为能把15-30分钟后备时间的铅酸电池,在8-10小时内回充到95%的容量。
      
      与商业UPS相比,在工业应用中,充电容量必须有更高的能力,因为电池后备时间能从60分钟到8小时或者更多,这就要求UPS系统的充电器里有足够的电池回充能力。在工业应用中,很多情况下选用后备时间为4-8小时的电池配置。
      
      在工业UPS领域,为了更好的适应高、低温恶劣环境需求,镍镉电池也被广泛应用,工业UPS的充电器除了满足铅酸电池之外,还需要满足镍镉电池的充放电特性。
      
      总结:
      
      工业UPS按工业现场的多样化需求和恶劣环境设计制造,在充分满足客户需求的过程中,体现了项目管理的运用。所以在这里我们对工业UPS的理解应不仅停留在产品层面,它实际上是在对客户需求充分理解的基础上,为客户提供整体的电源保护解决方案(见图4),并把此方案作为一个工程项目,与客户充分合作一同进行项目工程设计、项目管理、现场服务和运行维护的动态过程(见图5)。从一定意义上看,可以把工业UPS供应商理解为一个工程公司。

     

    图4   EMERSON/CHLORIDE工业电源保护解决方案

      
                 图5  UPS Engineering
      
                   编辑:Harris  

  •