國(guó)產(chǎn)UPS首次應(yīng)用于海洋采油平臺(tái)

＊張清偉

（中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司 廣東 524057）

國(guó)產(chǎn)UPS首次應(yīng)用于海洋采油平臺(tái)

＊張清偉

（中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司 廣東 524057）

UPS（Uninterrupted Power Supply，即不間斷電源）系統(tǒng)是海洋石油平臺(tái)核心電氣設(shè)備之一，UPS運(yùn)行情況直接影響平臺(tái)的安全和正常生產(chǎn)。隨著海洋石油規(guī)模的不斷擴(kuò)大，越來(lái)越多的UPS被用于海上平臺(tái)。長(zhǎng)期以來(lái)UPS的供貨都采用國(guó)外進(jìn)口品牌，普遍存在著交貨周期長(zhǎng)、采辦和維護(hù)費(fèi)用高等問(wèn)題。本項(xiàng)目（文昌13-6平臺(tái)）首次與國(guó)內(nèi)UPS廠商合作，在海洋采油平臺(tái)成功應(yīng)用國(guó)產(chǎn)UPS，既滿足海上生產(chǎn)要求，同時(shí)又降低了開(kāi)發(fā)和維護(hù)成本，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

UPS；國(guó)產(chǎn)化；降低成本

引言

UPS系統(tǒng)作為海洋采油平臺(tái)最重要的電氣設(shè)備之一，為平臺(tái)的PCS（生產(chǎn)控制系統(tǒng)）、ESD（緊急關(guān)斷系統(tǒng)）、F＆G（火氣系統(tǒng)）、通信系統(tǒng)、空壓機(jī)系統(tǒng)或設(shè)備等提供控制電源，UPS的運(yùn)行是否穩(wěn)定直接影響平臺(tái)生產(chǎn)的安全和穩(wěn)定。

之前海油平臺(tái)使用的UPS基本都為國(guó)外品牌，普遍存在供貨周期長(zhǎng)、采辦費(fèi)用和維護(hù)成本高等問(wèn)題。近些年國(guó)產(chǎn)UPS經(jīng)過(guò)技術(shù)研發(fā)和革新后，不僅技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定，而且供貨周期短、費(fèi)用低、服務(wù)響應(yīng)快；最重要的是經(jīng)過(guò)專門針對(duì)海洋環(huán)境進(jìn)行升級(jí)設(shè)計(jì)后，國(guó)產(chǎn)UPS已經(jīng)能夠完全適用于海洋環(huán)境。

1.技術(shù)方面優(yōu)勢(shì)

(1)UPS主機(jī)對(duì)海上電網(wǎng)的適應(yīng)性

UPS一般是由發(fā)電機(jī)通過(guò)低壓配電盤直接供電，由于受發(fā)電機(jī)的頻率振蕩（一般在±5%以內(nèi)）影響較大，UPS可能會(huì)處于頻繁切換的狀態(tài)，甚至不能正常工作。

本項(xiàng)目所用EPI 30KVA產(chǎn)品具有很寬的旁路頻率范圍及快速的同步速率，對(duì)頻率漂移的適應(yīng)性比一般UPS好，且具有超寬的輸入電壓范圍，可以最大程度上適應(yīng)發(fā)電機(jī)組的電壓不穩(wěn)定、頻率波動(dòng)大的問(wèn)題。

(2)UPS與網(wǎng)電切換的可靠性

網(wǎng)電切換到電池比較容易實(shí)現(xiàn)。而網(wǎng)電與旁路之間的切換，由于牽涉到太多的不確定因素，問(wèn)題會(huì)比較多。為保證逆變器與旁路電源的轉(zhuǎn)換不間斷，國(guó)內(nèi)廠家近些年進(jìn)行了多項(xiàng)技術(shù)升級(jí)，目前常用的是靜態(tài)開(kāi)關(guān)。靜態(tài)開(kāi)關(guān)一般是由2個(gè)反向并聯(lián)的可控硅組成，通過(guò)控制可控硅的導(dǎo)通或斷開(kāi)，來(lái)控制旁路電源的接通或斷開(kāi)。為了保證轉(zhuǎn)換的不間斷，廠家在設(shè)計(jì)時(shí)一般都采用了逆變器輸出跟蹤旁路的方式，來(lái)保證逆變器與旁路的同步狀態(tài)。逆變器的頻率/相位與旁路電網(wǎng)的頻率/相位完全相同，而旁路電網(wǎng)電壓需在規(guī)定范圍內(nèi)（UPS超寬電壓輸入范圍），這種條件下的轉(zhuǎn)換是不間斷轉(zhuǎn)換的。

當(dāng)UPS控制邏輯板的控制電路在執(zhí)行轉(zhuǎn)換操作命令時(shí)，它首先發(fā)出控制命令，立即封鎖原來(lái)處于導(dǎo)通狀態(tài)中的靜態(tài)開(kāi)關(guān)可控硅的控制極，以觸發(fā)脈沖；與此同時(shí)，并隨時(shí)檢測(cè)流過(guò)該可控硅的電流；當(dāng)控制電路檢測(cè)到該可控硅的電流為零時(shí)，立即向原來(lái)處于關(guān)斷狀態(tài)中的靜態(tài)開(kāi)關(guān)可控硅控制極發(fā)送觸發(fā)脈沖，從而實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)靜態(tài)開(kāi)關(guān)之間的轉(zhuǎn)換操作。在此過(guò)程中，有原處于導(dǎo)通狀態(tài)的可控硅電流過(guò)零與新導(dǎo)通的可控硅完全導(dǎo)通之間的中斷；但是，因?yàn)榭焖倏煽毓璧膶?dǎo)通時(shí)間僅為微秒級(jí)，所以在實(shí)際應(yīng)用中體現(xiàn)為不間斷轉(zhuǎn)換。

(3)單機(jī)UPS與蓄電池1:1配置，提高穩(wěn)定性

海洋平臺(tái)傳統(tǒng)使用的UPS一般為2臺(tái)單機(jī)共用一組蓄電池。在使用過(guò)程中，一旦蓄電池組出現(xiàn)問(wèn)題（如：接觸不良造成短路、電解質(zhì)泄露等），則極大地威脅到平臺(tái)的正常生產(chǎn)，急需要在最短的時(shí)間內(nèi)更換蓄電池組。蓄電池組屬于危險(xiǎn)品，從國(guó)外采辦周期相當(dāng)長(zhǎng)，而從國(guó)內(nèi)采辦又不一定適用。

本項(xiàng)目UPS單機(jī)與蓄電池組采用1:1配置，兩組蓄電池組相互獨(dú)立，互不干擾，大大提高了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性；且采用的為新型膠體蓄電池組，價(jià)格便宜、運(yùn)行穩(wěn)定。

(4)蓄電池組方面優(yōu)勢(shì)

目前，海洋采油平臺(tái)UPS使用的蓄電池組多為鎳鎘蓄電池組，鎳鎘蓄電池組價(jià)格昂貴、需要定期維護(hù)。本次采用新型膠體電池（GEL），抗惡劣環(huán)境性能強(qiáng)，散熱性能好，循環(huán)和浮充壽命長(zhǎng)，最重要的是運(yùn)行安全、可靠。

膠體電池的電解質(zhì)呈固態(tài)，密封結(jié)構(gòu)，電池可傾斜放置。電解質(zhì)可對(duì)極板周圍形成固態(tài)保護(hù)層，保護(hù)極板可避免因震動(dòng)或碰撞而產(chǎn)生損壞，防止極板被腐蝕；同時(shí)，也減少了蓄電池在大負(fù)荷使用時(shí)產(chǎn)生極板彎曲和極板間的短路，不至于導(dǎo)致容量下降，具有很好的物理及化學(xué)保護(hù)作用。此外，使用快捷方便，無(wú)需日常維護(hù)

(5)海洋平臺(tái)環(huán)境的適應(yīng)性

海洋平臺(tái)的工作環(huán)境比較特殊，空氣潮濕、鹽分大，帶有腐蝕性，對(duì)UPS的安全可靠性要求很高。

本項(xiàng)目中我方與廠商提前溝通、交流，我方技術(shù)工程師充分參與到廠商的設(shè)計(jì)中，具體問(wèn)題具體分析。生產(chǎn)廠商成立專項(xiàng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，針對(duì)海洋平臺(tái)的使用環(huán)境采用眾多新型結(jié)構(gòu)和工藝，在原有技術(shù)成熟的產(chǎn)品上，進(jìn)行多項(xiàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，具體包括：

①頂部增加擋板，用于防護(hù)濕氣凝結(jié)產(chǎn)生的垂直滴水，擋板采用防銹鋼板并噴漆處理。

②內(nèi)部PCB板采用噴三防漆處理，防止因海上鹽霧而引起的電路板銅箔腐蝕，以及灰塵堆積引起的電氣短路。

③主要的功率器件采用密封安裝，密封箱門增加橡膠墊，將潮濕及鹽霧對(duì)元器件的影響度降到最低。

④在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，風(fēng)道與器件隔離，防止灰塵由進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入機(jī)器內(nèi)部的半導(dǎo)體器件及PCB板上。

⑤由于變壓器及電感等磁性元件需要散熱，無(wú)法對(duì)其做密封處理，因而改為對(duì)其表面噴涂變壓器專用的防腐漆，使其在海上裸露環(huán)境下也能保證其使用壽命。

⑥由于海上電網(wǎng)容量低，為避免UPS自身產(chǎn)生的諧波污染電網(wǎng)，在輸入端增設(shè)濾波器控制諧波電流。

⑦針對(duì)海上電網(wǎng)中性點(diǎn)絕緣的特點(diǎn)，UPS旁路變壓器采用三相變單相變壓器；以滿足一次側(cè)輸入電源為三相三線中性點(diǎn)不接地、二次側(cè)輸出電源為單相兩線制（無(wú)零線和火線之分）的要求。

2.采辦方面優(yōu)勢(shì)

蓄電池組采用新型膠體電池，單機(jī)和蓄電池組按照1:1設(shè)置。整套UPS配置高、性能好，其成本卻只有進(jìn)口品牌相同容量UPS價(jià)格的40-50%左右，節(jié)約成本優(yōu)勢(shì)明顯。

國(guó)內(nèi)廠商服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)多，響應(yīng)速度快，設(shè)備采辦和備件訂購(gòu)周期短，可使后期的維護(hù)保養(yǎng)成本大為降低，因此平臺(tái)關(guān)鍵設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化是發(fā)展趨勢(shì)。

3.供應(yīng)商方面優(yōu)勢(shì)

此次我方選擇的供應(yīng)商為國(guó)內(nèi)上市公司，其產(chǎn)品品牌為國(guó)內(nèi)一線品牌，UPS的研發(fā)技術(shù)和制造工藝水平與國(guó)際一線廠商基本已無(wú)差別，并在產(chǎn)品定制化、服務(wù)本地化方面凸顯出優(yōu)勢(shì)。

4.結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)廠商的不斷努力和技術(shù)創(chuàng)新，目前國(guó)內(nèi)一線品牌的UPS在技術(shù)方面已與進(jìn)口品牌UPS不相上下，某些方面甚至已經(jīng)進(jìn)行反超，另外在成本、采辦周期以及售后服務(wù)方面更是具有優(yōu)勢(shì)。

總體而言，國(guó)產(chǎn)UPS設(shè)備性能可靠、運(yùn)行穩(wěn)定、成本低，在海洋石油開(kāi)發(fā)中具有很大的應(yīng)用和推廣價(jià)值。

(責(zé)任編輯 盧鳳英)

The Successful Application of the Domestic UPS on Offshore Oil Production Platform

Zhang Qingwei
（Zhanjiang Branch Of fice, CNOOC(China) Co., ltd, Guangdong, 524057）

UPS (Uninterrupted Power Supply) system is one of the most important equipment on offshore oil platform, the regular operation of UPS directly affect the platform-safety and normal production . With the continuous development of the ocean oil, more and more UPS is used on the offshore platform. Long-term since all the supply of UPS is from the imported product, basic monopolization for foreign manufacturers, there are problems of long delivery cycle, high cost of the purchase and maintenance , after sale service etc.. The project (WC13-6 platform) is for the first time in cooperation with domestic UPS manufacturers, successfully using domestic UPS on offshore oil production platform , which can meet the requirement of offshore production, but also reduces the cost of development and maintenance, the economic bene fit is obvious.

UPS；domestic；cost reduction

T

A

張清偉（1981～）男，中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司；研究方向：海洋石油相關(guān)工程項(xiàng)目的技術(shù)及管理。