大連宏力德科技發(fā)展有限公司
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普通 會(huì)員 | 注冊(cè)時(shí)間: 2009-12-11主營(yíng)業(yè)務(wù): 發(fā)電機(jī)類
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大連宏力德科技發(fā)展有限公司專業(yè)從事大功率變頻電源（船用UPS電源，船用蓄電池）設(shè)備的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、銷售、安裝調(diào)試一條龍服務(wù)的電源設(shè)備工程公司。我公司船用變頻電源（船用UPS電源，船用蓄電池）廣泛應(yīng)用在國(guó)內(nèi)各大工業(yè)制造工廠、碼頭、修造船廠、浮船塢、海洋鉆井平臺(tái)及外國(guó)輪船上 ；公司本著“專業(yè)、專心、專注、專一”的工作態(tài)度，提供技術(shù)先進(jìn)、性能可靠的大功率變頻電源（船用UPS電源，船用蓄電池）設(shè)備系列產(chǎn)品及提供最完整的端到端一體化整體大功率變頻電源解決方案及服務(wù)。我公司所經(jīng)營(yíng)船用UPS電源，船用蓄電池 在修造船廠、浮船塢取得了極好的信譽(yù)度
近幾年來，隨著海洋石油在海上勘探、開發(fā)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，海上鉆采生產(chǎn)對(duì)通信的要求越來越高，除常規(guī)的短波通信設(shè)備外，TES衛(wèi)星系統(tǒng)、程控交換機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等通信手段在海上作業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。通信是生產(chǎn)和指揮系統(tǒng)的中樞，也是船臺(tái)應(yīng)急、安全的重要保證。船用UPS就是要對(duì)上述設(shè)備提供優(yōu)質(zhì)、可靠的不間斷電源，所以通信電源系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性對(duì)船臺(tái)是非常重要的。
一般的進(jìn)口鉆井平臺(tái)電源是由船用發(fā)電機(jī)提供的，而且采用60Hz頻率，發(fā)電機(jī)的容量對(duì)負(fù)荷而言，設(shè)計(jì)冗余偏小，經(jīng)常造成供電電壓波動(dòng)大。然而，普通UPS在鉆井平臺(tái)使用中常會(huì)出現(xiàn)以下情形：UPS不能正確跟蹤供電頻率以及UPS電源工作時(shí)嚴(yán)重干擾短波通信等，更為嚴(yán)重的是UPS在使用中經(jīng)常損壞。這樣就對(duì)正常的通信和安全保障工作造成了很大的威脅。
一、鉆井平臺(tái)供電環(huán)境的特點(diǎn)
經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，鉆井平臺(tái)與陸地供電環(huán)境有很大的不同，主要表現(xiàn)在于：船電無接地系統(tǒng)；鉆井平臺(tái)電站容量小，相對(duì)載荷有時(shí)變化較大，電壓存在大范圍陡升陡降的變化；負(fù)載類型復(fù)雜，電源波形畸變大且有寄生脈沖等干擾存在；鉆井平臺(tái)的供電頻率變化大，而且標(biāo)稱頻率也有區(qū)別等。
可見鉆井平臺(tái)短波通信對(duì)電源有著特殊的要求，鉆井平臺(tái)短波通信系統(tǒng)對(duì)電源的要求除了一般指標(biāo)以外，還有更高的要求：（1）要求干擾小，短波通信對(duì)環(huán)境的要求高是因?yàn)槎滩ń邮諜C(jī)的靈敏度高（1μv以下），接收頻率相對(duì)其他通信設(shè)備更容易受到干擾；（2）空間小，通信設(shè)備的布局受空間限制，因?yàn)殂@井平臺(tái)的空間限制所有的通信設(shè)備都必須集中在報(bào)房?jī)?nèi)，不可能有足夠的空間距離，所以對(duì)短波通信設(shè)備來說，必須解決電源的電磁兼容問題。
二、解決的方法與途徑
針對(duì)以上存在的問題，分析普通陸用UPS和鉆井平臺(tái)的UPS工作環(huán)境，對(duì)比后發(fā)現(xiàn)：（1）陸上供電系統(tǒng)都有接地系統(tǒng)；（2）陸上供電頻率是固定的而且較穩(wěn)定；（3）普通UPS電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)低，而且目前國(guó)內(nèi)對(duì)EMI沒有作為強(qiáng)制執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。在上述原因中，（1）、（2）兩項(xiàng)是引起設(shè)備故障的主要原因。考慮到電源接地體制是與各項(xiàng)保護(hù)措施密切相關(guān)的，其中包括濾波器的平衡設(shè)計(jì)、過壓保護(hù)、過零檢測(cè)等環(huán)節(jié)，而在線式UPS的工作頻率是與電網(wǎng)頻率同步的，即跟蹤電網(wǎng)頻率，一般情況下跟蹤的范圍是一定的。如果電網(wǎng)的工作頻率超過UPS的跟蹤范圍，UPS便作出相應(yīng)反映并——進(jìn)入BAYPASS狀態(tài)，此時(shí)便有可能出現(xiàn)“環(huán)流”；而在第（3）項(xiàng)中，電磁兼容更是一個(gè)復(fù)雜的問題，首先是前面提到的EMI標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行情況。另外研究相關(guān)測(cè)試方法時(shí)發(fā)現(xiàn)，所有的電磁干擾測(cè)試都是在大于3m距離的測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行的，與報(bào)房的空間相比顯然測(cè)試條件不適用于這種環(huán)境，而且不但存在UPS干擾短波通信接收，同時(shí)短波發(fā)射也干擾UPS的正常工作。
表1是UPS廠商提供的EMI檢測(cè)報(bào)告，很顯然廠商給出了不完整的檢測(cè)報(bào)告，即對(duì)我們最關(guān)心的頻率段1～30MHz略去了。查找相關(guān)資料有1～30MHz的磁場(chǎng)騷擾的限值是：A類UPS 12-1.5dB（μV/m）；B類UPS 0-（-10.5）dB（μV/m）。測(cè)試條件是：用環(huán)行天線，在3m距離處測(cè)試，此限值適用于額定輸出電流小于或等于25A的UPS電源。
通過分析比較，在定型的UPS產(chǎn)品中選擇適合鉆井平臺(tái)使用的UPS比較困難，必須針對(duì)上面的問題進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，而且必須滿足以下要求：1）充電器、逆變器和控制器：要求工作頻率（50、60Hz可選）60Hz±10%；工作電壓：額定輸入電壓220V±20%，額定輸出電壓220V±3%，且輸出正弦波。2）電路平衡設(shè)計(jì)：要求適應(yīng)船舶供電環(huán)境即不接地系統(tǒng)。3）電磁兼容設(shè)計(jì)：包括解耦設(shè)計(jì)、濾波器選擇、屏蔽措施等，必要時(shí)使用雙層金屬外殼屏蔽。由于我們自己設(shè)計(jì)制造受到各種條件限制，不宜采用。所以必須選擇合適的廠家，委托設(shè)計(jì)制造，樣機(jī)出廠后進(jìn)行實(shí)地運(yùn)行考驗(yàn)。經(jīng)過協(xié)商、考察，大連宏力德有能力設(shè)計(jì)并生產(chǎn)適用于船舶環(huán)境應(yīng)用的UPS電源。
下面就以大慶 鉆井平臺(tái)UPS為例進(jìn)行說明。大慶鉆井平臺(tái)通信用UPS是以前船上安裝性能最好的一種。它是美國(guó)FE公司生產(chǎn)的，額定工作頻率60Hz，額定功率4.3kvA。但UPS干擾SKANIT 8757（一種單邊帶通信設(shè)備）單邊帶接收機(jī)正常工作，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量分析后結(jié)論如下：
①測(cè)試中發(fā)現(xiàn)輸出正弦波形嚴(yán)重失真。②UPS機(jī)殼對(duì)平臺(tái)的保護(hù)“地”之間有96V的電位差，使UPS機(jī)殼不能與平臺(tái)“地”線相接，這說明船電無電氣“0”線與普通市電的三相四線（有電氣“0”線）之間有差別。而由于機(jī)殼不接地，逆變器工作過程中產(chǎn)生的高頻分量得不到有效屏蔽，使輻射干擾明顯增加。③大慶報(bào)房中UPS和SKANT8757單邊帶電臺(tái)之間距離僅1m，前面提到的測(cè)試條件顯然和實(shí)際工作環(huán)境不符，即電磁干擾要求比標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)酷的多。④海洋氣象環(huán)境和船上的特殊負(fù)載環(huán)境都比陸上惡劣。大慶平臺(tái)上的美國(guó)UPS設(shè)備使用不到五年，設(shè)備無論外觀還是機(jī)內(nèi)都已嚴(yán)重腐蝕，無維修價(jià)值。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和分析大連宏力德專門設(shè)計(jì)并生產(chǎn)適合于鉆井平臺(tái)的船用特種通信UPS電源，已于近期在大慶鉆井平臺(tái)投入試運(yùn)行，到目前為止運(yùn)行情況良好。設(shè)計(jì)方案中的幾點(diǎn)技術(shù)措施分別如下。
該廠生產(chǎn)的UPS其技術(shù)總原則是，封兩端、罩中間、電路平衡以及船用標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)。具體措施是：在UPS輸入端加雙級(jí)濾波器，以隔離電源干擾；在電池的輸入端加單級(jí)濾波器，防止通過電池輻射；在UPS輸出端加裝4級(jí)濾波器，以減弱傳導(dǎo)干擾；在UPS輸出端加隔離變壓器，在減弱高頻干擾的同時(shí)可將負(fù)載與逆變器功率輸出級(jí)隔離，安全可靠性增強(qiáng)；機(jī)殼對(duì)輸入輸出均隔離以保證機(jī)殼能與船臺(tái)保護(hù)“地”有效連接；UPS總體采用平衡設(shè)計(jì)以適應(yīng)船電無“0”線的電環(huán)境；機(jī)殼采用雙層結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)雙層屏蔽，用以減小輻射干擾；整機(jī)按船用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，外殼防護(hù)等級(jí)為IP20；電池備用時(shí)間大于30分鐘，實(shí)際可達(dá)1.5小時(shí)；逆變器設(shè)計(jì)輸出波形失真小于3%。UPS電氣性能指標(biāo)見表2。
綜上所述，大慶鉆井平臺(tái)通信特種UPS的使用徹底改善了大慶通信用電質(zhì)量，使報(bào)房?jī)?nèi)UPS和通訊設(shè)備的電磁兼容問題得到了根本解決，同時(shí)也使系統(tǒng)的可靠性有了保證。
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