Zastosowanie czujnika prądu Halla w zdalnym monitorowaniu ciągłego ładowania baterii UPS
Streszczenie: W związku ze zjawiskiem nadmiernego ładowania podtrzymującego baterii UPS platformy bezzałogowej, przedstawiono konstrukcję i zasadę działania systemu UPS. Dzięki zastosowaniu czujnika prądu Halla i konfiguracji DCS, możliwe jest zdalne monitorowanie ładowania podtrzymującego baterii UPS i alarmowanie o nieprawidłowym prądzie, co usprawnia proces automatycznego zarządzania platformą bezzałogową.
Słowa kluczowe: czujnik prądu Halla; UPS; bateria; DCS
1 Przegląd
Platforma produkcyjna ropy naftowej bez nadzoru jest wyposażona w zestaw urządzeń UPS o mocy 20 kVA. Od momentu uruchomienia platformy, prąd ładowania podtrzymującego baterii UPS był wielokrotnie zbyt wysoki, co powodowało, że bateria przez długi czas znajdowała się w nienormalnie wysokiej temperaturze. Ma to ogromny wpływ na prawidłowe użytkowanie UPS-a, poważnie zagrażając bezpieczeństwu zasilania platformy wiertniczej i może spowodować uszkodzenie sprzętu, a nawet pożar. Istnieją również bardzo poważne potencjalne zagrożenia bezpieczeństwa. Aby uniknąć potencjalnych zagrożeń dla sprzętu i bezpieczeństwa spowodowanych tym problemem, zainwestowano znaczne koszty ludzkie i materiałowe, zwiększono częstotliwość przeglądów platform bezzałogowych, a wartość prądu ładowania podtrzymującego baterii jest regularnie mierzona w celu oceny jej stanu roboczego. Za pomocą środków technicznych sygnał prądu ładowania podtrzymującego baterii jest zdalnie przesyłany do systemu DCS w centralnej sterowni, co ułatwia monitorowanie wartości prądu w czasie rzeczywistym i alarmowanie o awariach prądu.
2 Budowa i zasada działania UPS-a
2.1 struktura UPS
Zasilacz UPS zamontowany na platformie znajduje się w rozdzielni awaryjnej na antresoli platformy i ma moc 20 kV · A. Składa się on z dwóch szaf UPS, jednej szafy zasilania obejściowego, jednej szafy dystrybucji obciążenia oraz zestawu akumulatorów składającego się ze 170 akumulatorów niklowo-kadmowych. Zestaw akumulatorów jest zainstalowany w akumulatorni, a jego główne elementy to prostownik, falownik, przełącznik statyczny, akumulator i inne podzespoły.
1) Prostownik. Jest to element, który przetwarza prąd przemienny na prąd stały. Prostownik jest sterowany przez wewnętrzny mikroprocesor, który przekształca prąd przemienny z szafy rozdzielczej w wysokiej jakości prąd stały, który jest filtrowany i dostarczany do falownika, gdzie ładuje akumulator w trybie podtrzymującym.
2) Falownik. W przeciwieństwie do prostownika, falownik przetwarza prąd stały przetworzony przez prostownik na prąd przemienny, a jego źródłem zasilania jest prostownik lub akumulator. Prąd falownika dostarcza do obciążenia wymagane, wysokiej jakości, trwałe i stabilne napięcie sinusoidalne prądu przemiennego.
3) Przełącznik statyczny. Jego funkcją jest zapobieganie chwilowym przerwom w zasilaniu, iskrzeniu styków przekaźnika, zapłonowi i innym zjawiskom spowodowanym przełączaniem między prądem normalnym a prądem obejściowym. Po zastosowaniu przełącznika statycznego, czas przełączania przełącznika ulega znacznemu skróceniu do 0,2 ms.
4) Akumulator. W przypadku awarii głównego źródła zasilania lub prostownika, akumulator działa jako źródło zasilania awaryjnego i dostarcza energię do odbiorników za pośrednictwem falownika.
2.2 Zasada działania ładowania i rozładowywania baterii systemu UPS
Proces ładowania i rozładowywania baterii systemu UPS jest również procesem konwersji energii. Przy normalnym napięciu sieciowym energia elektryczna jest przekształcana w energię chemiczną baterii. Główne źródło zasilania zasila obciążenie i ładuje baterię. Schemat ładowania baterii systemu UPS przedstawiono na rysunku 1. W przypadku nagłej awarii zasilania głównego, energia chemiczna baterii jest przekształcana w energię elektryczną, a rozładowanie baterii zapewnia zasilanie ważnych odbiorników, minimalizując wpływ na produkcję. Schemat rozładowania baterii systemu UPS przedstawiono na rysunku 2. Po pełnym naładowaniu bateria ma wystarczającą pojemność, aby zasilać wszystkie urządzenia elektryczne zasilane przez UPS przez 30 minut.
3. Zastosowanie czujnika prądu Halla w zdalnym monitorowaniu prądu ładowania podtrzymującego baterii UPS
3.1 Zasada działania czujnika prądu Halla
Czujnik prądu Halla znajduje zastosowanie głównie w izolacji i konwersji sygnałów AC, DC, impulsowych i innych złożonych. Dzięki zasadzie efektu Halla, przetworzone sygnały mogą być bezpośrednio zbierane przez różne urządzenia akwizycyjne, takie jak DCS, AD, DSP, PLC, urządzenia wtórne itd. Charakteryzuje się on krótkim czasem reakcji, szerokim zakresem pomiaru prądu, wysoką dokładnością, dużą przeciążalnością, dobrą liniowością, wysoką odpornością na zakłócenia itd.
3.2 parametry techniczne czujnika prądu Halla
3.3 Czujnik prądu Halla podłączony do DCS
Czujnik prądu Halla może bezpośrednio konwertować mierzony prąd obwodu głównego na sygnał wyjściowy prądu stałego 4 ~ 20 mA w sposób liniowy. Czujnik prądu Halla jest zainstalowany w dolnym porcie wyłącznika obwodu akumulatora w szafie rozdzielczej UPS w pomieszczeniu awaryjnej dystrybucji zasilania. Może on konwertować prąd ładowania buforowego akumulatora na sygnał prądu stałego 4 ~ 20 mA, który może być akceptowany przez kartę analogową DCS.
Zdefiniuj nowo uzyskany kanał wejściowy analogowy 4 ~ 20 mA w komputerze nadrzędnym centralnej sterowni, aby skonfigurować zakres parametrów, wartość alarmu i trend historyczny, a następnie przypisz go do odpowiedniego sterownika. Użyj oprogramowania do konfiguracji obrazów, aby skonfigurować parametry, obrazy i grafiki, a następnie zainstaluj program, aby zrealizować funkcję zdalnego monitorowania prądu ładowania buforowego akumulatora UPS w centralnej sterowni. Na koniec, porównując wartość prądu ładowania buforowego akumulatora zmierzoną na miejscu z wartością prądu ładowania buforowego wyświetlaną na interfejsie człowiek-maszyna DCS, potwierdza się dokładność wartości zebranej przez DCS.
3.4 efekt zastosowania
Dzięki dodaniu czujnika prądu Halla zrealizowano zbieranie prądu ładowania podtrzymującego akumulatora UPS platformy bezzałogowej, a zdalne monitorowanie online prądu ładowania podtrzymującego akumulatora za pomocą układów DC zrealizowano poprzez ułożenie kabli i skonfigurowanie centralnej sali sterowania, co usprawniło zarządzanie ważnym sprzętem platformy bezzałogowej.
Dane dotyczące prądu podtrzymującego akumulatora są przesyłane zdalnie do systemu DCS, co ułatwia personelowi dyżurującemu w centrali monitorowanie wartości prądu podtrzymującego akumulatora już przy pierwszym uruchomieniu. Jednocześnie, dzięki ustawieniu wartości alarmu parametru, w przypadku odbiegającego od normy prądu podtrzymującego akumulatora, zostanie wysłany alarm, co pozwoli na uzyskanie informacji od razu i pozostawi wystarczająco dużo czasu na podjęcie działań ratunkowych. Projekt skutecznie zmniejsza częstotliwość przeglądów platformy bezzałogowej, redukuje koszty ludzkie i materialne związane z jej zarządzaniem, zapobiega uszkodzeniom akumulatorów spowodowanym przez odbiegający od normy prąd podtrzymujący, a nawet pożar platformy, a także usprawnia proces automatycznego zarządzania platformą bezzałogową.
4. Wnioski
Czujnik prądu Halla służy do konwersji prądu ładowania buforowego akumulatora na sygnał prądowy 4 ~ 20 mA, który może być odbierany przez analogową kartę pomiarową DCS, umożliwiając zdalne przesyłanie prądu ładowania buforowego akumulatora UPS do DCS. Operator może szybko i intuicyjnie obserwować wartość prądu ładowania buforowego na ekranie operacyjnym DCS. Projekt opiera się na solidnych podstawach teoretycznych i technicznych. Ma on nie tylko bardzo wysoką wartość aplikacyjną, ale również szerokie znaczenie promocyjne, stanowiąc praktyczne źródło odniesienia do monitorowania online urządzeń terenowych w przyszłości.
Czas publikacji: 01-11-2022
