Pierwszym krokiem powinno być określenie oczekiwanego zachowania zasilacza UPS w przypadku zaniku zasilania lub niedopuszczalnego pogorszenia jego parametrów. Czy produkcja ma być kontynuowana, czy wystarczy podtrzymać funkcje krytyczne? A może najważniejsze jest zapewnienie czasu na kontrolowane zatrzymanie procesu? Odpowiedź wpływa zarówno na zakres chronionych odbiorów, jak i wymaganą moc UPS-a oraz dobór odpowiedniej pojemności akumulatorów, zapewniając wymagany czas autonomii systemu.
KOLEJNE FAZY ANALIZY
Analizę warto rozpocząć od wskazania punktów, których wyłączenie prowadzi do utraty kontroli nad procesem. Mogą to być sterowniki PLC, komputery przemysłowe, systemy SCADA, aparatura pomiarowa, układy komunikacyjne, systemy kontroli jakości, a w określonych zastosowaniach również napędy lub inne elementy wykonawcze. Nie zawsze uzasadnione jest podtrzymywanie całej linii technologicznej. Często ważniejsze okazuje się zasilenie układów sterowania i nadzoru, które pozwalają zachować informacje o stanie instalacji, przeprowadzić procedurę kontrolowanego zatrzymania oraz wykonać ją w określonej kolejności.
Sama identyfikacja odbiorów krytycznych również nie wystarcza. Trzeba sprawdzić ich wzajemne zależności funkcjonalne. Podtrzymanie sterownika nie rozwiąże problemu, jeśli urządzenie wykonawcze nie będzie mogło zakończyć rozpoczętego cyklu. Podobnie zasilanie systemu nadrzędnego traci znaczenie, jeśli przestanie działać niezbędna infrastruktura komunikacyjna. Granicę zasilania gwarantowanego należy więc wyznaczać dla całego łańcucha funkcjonalnego, a nie dla pojedynczych urządzeń.
Kolejny etap to analiza charakteru obciążenia. Oprócz mocy czynnej i pozornej należy uwzględnić współczynnik mocy oraz charakter odbiorników, prądy rozruchowe, chwilowe przeciążenia i kolejność załączania urządzeń. Ważne są także wymagana rezerwa oraz przewidywana rozbudowa instalacji. W przypadku napędów, zasilaczy impulsowych, prostowników czy innych odbiorników energoelektronicznych istotne mogą być również przebiegi prądu oraz ich wpływ na pracę UPS-a.
W praktyce dane znamionowe urządzeń nie zawsze odzwierciedlają rzeczywiste warunki pracy. Dlatego w przypadku bardziej złożonych układów wartościowym elementem projektu są pomiary i analiza profilu obciążenia. Pozwalają one określić nie tylko średnie zapotrzebowanie na moc, lecz także wartości szczytowe, dynamikę zmian obciążenia oraz charakter występujących zaburzeń.
Osobnego określenia wymaga czas autonomii. Nie powinien on wynikać z przyjętej umownie wartości „kilkanaście minut”, lecz z rzeczywistego scenariusza pracy instalacji. Jeżeli zadaniem UPS-a jest jedynie podtrzymanie sterowania do czasu kontrolowanego zatrzymania, czas autonomii może być stosunkowo krótki. Jeżeli natomiast system ma utrzymać bezpieczną pracę całego procesu do czasu uruchomienia dodatkowego źródła zasilania, wymagania będą zupełnie inne.
Warto przy tym rozdzielić dwa parametry: moc UPS-a oraz energię dostępną w akumulatorach. Moc UPS-a określa jego zdolność do zasilania określonego obciążenia, natomiast pojemność baterii wpływa przede wszystkim na czas podtrzymania przy określonym obciążeniu. Takie podejście pozwala uniknąć zarówno zbyt krótkiego czasu autonomii, jak i nieuzasadnionego przewymiarowania pojemności akumulatorów. Projekt systemu zasilania gwarantowanego powinien uwzględniać również warunki środowiskowe, m.in. sposób chłodzenia pomieszczenia, w którym będzie zainstalowany UPS oraz wymagania dotyczące monitoringu i komunikacji urządzenia z systemem automatyki.
W praktyce istotne są również kwestie związane z zachowaniem UPS-a przy przeciążeniu i zwarciu oraz możliwością jego współpracy z agregatem prądotwórczym. Dodatkowo ważna jest integracja UPS-a z systemem automatyki. W zależności od zastosowania przydatne mogą być sygnały informujące o pracy bateryjnej, niskim poziomie energii czy przeciążeniu, a także interfejsy komunikacyjne umożliwiające przekazywanie tych informacji do systemów nadrzędnych. Dzięki temu UPS staje się elementem całego systemu sterowania i nadzoru, a nie tylko niezależnym źródłem zasilania.
Bez współdziałania technologa, automatyków, utrzymania ruchu, projektanta i dostawcy nawet poprawnie obliczona moc UPS-a może nie odpowiadać potrzebom procesu.
SERIA DO OCHRONY
Przykładem rozwiązania przeznaczonego do ochrony trójfazowych odbiorów i infrastruktury krytycznej jest UPS online POWERLINE GREEN 33 PRO firmy EVER. Seria obejmuje jednostki o mocy od 10 do 40 kVA, przy mocy czynnej odpowiadającej mocy pozornej – od 10 do 40 kW.
Seria ta oferuje również funkcje istotne z punktu widzenia instalacji przemysłowych, w tym kompensację mocy biernej oraz pracę hybrydową. Dzięki temu dobór UPS-a może uwzględniać nie tylko wymagania dotyczące ciągłości zasilania, lecz także sposób współpracy urządzenia z całą instalacją elektryczną. Nie zmienia to podstawowej zasady: o wyborze mocy UPS-a, jego konfiguracji oraz wymaganym czasie autonomii powinny decydować wyniki analizy odbiorników i przyjęty scenariusz pracy procesu, a nie sama suma mocy znamionowych urządzeń.
UPS dobrany do procesu nie zabezpiecza po prostu określonej liczby kilowatów. Realizuje konkretne zadanie: utrzymuje ciągłość produkcji, chroni funkcje krytyczne albo zapewnia czas potrzebny do bezpiecznego zatrzymania całego procesu technologicznego.
Źródło: EVER Sp. z o.o.
Więcej na ever.eu
