山东山大华天科技股份有限公司            朱树文
　　
　　中海石油建滔化工有限公司              冯叶亮
　　
　　摘要介绍了动力型EPS无扰供电控制系统的构成,以及EPS在润滑油泵上的应用。
　　
　　随着社会与科技的进步和发展,在工业生产过程中,一些重要动力设备对电力的稳定性要求越来越高,一旦停电则会造成巨大经济损失。与传统的UPS、普通EPS相比,动力型EPS供电系统在关键动力设备的供电控制中具有独特的优势,既能直接驱动设备电机解决用户供电波动问题,又能与用户控制系统有机结合。具有优良的后备无扰切换供电功能、变频启动功能、电机保护功能和众多辅助功能,在工业生产中得到越来越广泛的应用。
　　
　　1 动力型EPS供电系统的构成
　　
　　动力型EPS一般由充电器、蓄电池组、逆变器、电池检测装置、控制器、显示器和操控装置、远程接口、维护旁路等部分组成,如图1所示。

　　
　　1.1充电器
　　
　　采用恒压限流的充电方式,保证蓄电池组保持满荷电状态并能反复循环使用。
　　
　　1.2蓄电池
　　
　　蓄电池是动力型EPS应急供电的能量来源,是决定EPS可靠性的关键部件。EPS一般采用额定电压12V免维护阀控铅酸蓄电池,经过串联达到所需的额定直流电压,在较大功率的EPS系统中则采取多组电池并联,达到所需容量。该电池技术成熟,价格较低,维护简单。
　　
　　1.3逆变器
　　
　　逆变器是EPS的核心部件,市电整流后和蓄电池存储的直流电通过它转换成供电机负载使用的交流电。为提高动力型EPS的可靠性,选用变频技术成熟的日本富士公司生产的低噪音、高性能、多功能FRN系列变频器作为EPS的逆变器,它能够接收市电交流与电池存储的直流电两路供电输入,经系统控制完成两种电能无扰切换,并能变频启动用户负载电机,为负载电机提供可靠而平稳的电能,满足用户生产工艺要求。
　　
　　1.4电池检测装置
　　
　　电池检测装置可实时巡检蓄电池组中每节电池的电压、电池组总电压、充放电电流、电池温度、内阻等参数,并通过总线上传控制器完成电池组的过充放电、正负极反接保护，电池维护方便快捷。
　　
　　1.5控制器和远程接口
　　
　　本公司研发的EPS供电系统控制器由MCU为核心的控制电路构成,除完成必须的市电电压、输出电压、负载电流、电池状态、充电器状态、逆变器状态、转换状态等多项参数的实时监测和设置,按照正确的逻辑向各功能单元发出控制指令外;还具有电气隔离的远程接口,接收用户远程的DCS等指令的功能,并提供开放的标准MODBUS协议的RS485数字通讯接口,实现EPS的远程计算机集中监控和管理。
　　
　　1.6状态显示器和操控装置
　　
　　状态显示器和操控装置提供了EPS的人机界面,实时显示标准要求的主要参数。操控装置由按钮、设置开关、强制钥匙开关等组成,为用户提供就地手动后备操作指令,方便用户操作和对电池组的放电激活维护。
　　
　　1.7维护旁路
　　
　　为保证用户生产的连续性和动力型EPS的高可靠性,特设检修维护旁路。该旁路由高可靠的器件空气开关、接触器、热继电器等组成,与逆变回路可靠联锁,可实现手动自动转换。
　　
　　2 动力型EPS的应用
　　
　　中海石油建滔化工有限公司年产60万吨甲醇，采用世界先进的德国鲁奇工艺技术。其中100单元转化部分有两台蒸汽透平驱动的转化炉的燃烧空气鼓风机和引风机等设备，对润滑油系统的连续平稳性有很高的要求，这样就对润滑油泵电机供电控制的平稳可靠性提出了更高的标准。自投产以来,曾因为电网电压波动造成了润滑油泵电机停转，当电网恢复正常时，主设备电机自启动后，却因油压的快速降低而致使转化炉的鼓引风机停车，进而导致整套生产工艺的波动，使生产的连续性受到干扰，给公司带来了巨大的经济损失。
　　
　　中海石油建滔化工有限公司的润滑油系统由两台15kW电机P1/1#和P1/2#电机带动的润滑油泵实现,两台电机互为备用,电机启停和阀门开度由DCS控制。原来为解决控制系统两台泵在工作电压异常时引起系统油压的波动,曾用UPS给电机控制回路供电,保证电网波动时接触器不释放,市电正常时电机自启后再切除UPS供电,但这样的方式存在很大的安全隐患,曾造成生产设备和人身伤害,给生产带来较大影响。
　　
　　为彻底解决此问题,公司接受了对润滑油系统进行动力型EPS技术系统改造的方案。该方案采用一台共用直流母线的双逆变器动力型EPS供电系统,分别控制P1/1#和P1/2#两台油泵电机,P1/2#油泵电机作为备用使用。动力型EPS供电系统与DCS有机结合,接受DCS系统的有机调度指令,其输入信号通过信号隔离器与DCS构成一个闭环控制系统,做到安全可靠,互不干扰。系统的控制原理如图2所示。

　　
　　该动力型EPS供电系统有强制信号、手动、自动三种控制模式。强制信号模式为优先级最高的,不受市电电压、电池电压、DCS指令等一些外围监控信号的限制,只要闭合此钥匙开关,EPS就会屏蔽掉一切外围逻辑指令信号,直接启动输出,直至电池耗尽或市电异常停车,断开此钥匙开关,设备进入实时监测逻辑判断工作状态。选择手动或自动模式时,必须断开强制信号钥匙开关。选择手动模式时,需要检测判断市电电压、电池组电压、逆变器等状态,依靠操控装置的启停按钮信号分别启停1#和2#油泵电机,不受DCS等外围远程自动信号限制。远程自动模式下,需要检测判断市电电压、电池组电压、逆变器等状态,接受DCS等外围远程信号控制。
　　
　　为了与DCS系统联动运行,选择动力型EPS工作在远程自动模式下。该供电控制系统为两泵一用一备,热备定时轮换工作。当市电正常时,市电一方面通过充电器、经KM1、QF1给EPS蓄电池组充电，另一方面给两台逆变器供电,EPS处于市电等待工作状态，并把状态上传给DCS系统，DCS系统经过对润滑系统油位、油压、油温、阀门开度等判断后，给EPS发出启泵指令，EPS接收到启泵指令后，接触器KM11吸合，逆变器AP1由0到50Hz，按照设定时间变频启动1#油泵作为当前泵,投入工作，2#油泵接触器KM21吸合，AP2逆变器处于等待工作状态，当EPS检测到1#油泵运行中出现异常时，AP2逆变器便自动由30Hz转为50Hz，变频启动2#油泵投入工作,停掉1#油泵;反之亦然。当油泵运行中，EPS系统检测到市电异常时，晶闸管GK立即导通，投入电池组存储的备用电能给逆变器，检测到市电正常时GK关断，系统又自动切回市电供电输出，完成市电到电池备电和电池备电到市电给逆变器供电的无扰切换，实现逆变器输出供电的连续性，从而实现油泵电机的平稳运行,保证主设备润滑油系统的稳定。两台油泵正常轮换工作时，为保证设备润滑油系统的稳定，EPS将先启动备用泵,再停掉当前泵,以达到不影响生产的目的。当DCS启泵信号撤除后，EPS进入实时监测逻辑判断工作状态。同时系统自动监测电池组状态，通过QF1和KM1实现对电池组过充放电、正负极反接保护。两泵供电都设有检修维护旁路,以便每路逆变供电回路的检修。
　　
　　该系统改造完成后,经过一年多的使用,运行状态良好,使生产的平稳运行得到了保证,达到了变频节能、安全和生产平稳的目的。
　　
　　3动力型EPS电源系统的技术特点
　　
　　(1)本系统运行安全可靠,与DCS有机结合,构成一个闭环控制系统,做到了安全可靠,互不干扰。
　　
　　(2)本系统实现了市电与电池存储电能的无扰切换,消除了市电电压波动对油泵电机平稳运行的影响,保证了生产工艺要求,改善了生产质量。
　　
　　(3)逆变器功能齐全,逆变器的变频启动减少对油泵电机的冲击,延长设备维护周期和使用寿命,节约了电能;逆变器具有过流、过压、欠压、失速堵转等故障保护功能,可以很好地保障设备安全运行。
　　
　　(4)本系统除对油泵电机有效控制外，还可用于其它流体(如水、风、粉尘等)关键电机的控制场合。
　　
　　4结束语
　　
　　动力型EPS系统的无扰切换供电控制,可有效控制生产的波动,且具有变频节能、减少对电网冲击和保护电机等诸多优点,可满足生产中工艺要求较高的化工生产等行业,因此将广泛用于对电力依赖程度较高,动力设备一旦有电压波动和断电就会造成重大经济损失的工业生产中。

【红尘有你】