1、淺議不間斷電源系統(tǒng)在煤礦工作中設(shè)計及管理【摘要】煤礦開采中的安全生產(chǎn)是煤礦企業(yè)發(fā)展的基本 保證，而安全技術(shù)保障是避免礦難發(fā)生的重要措施。煤礦風(fēng) 機(jī)的不間斷電源的應(yīng)用對提高電量的穩(wěn)定性、可靠性，保障 煤礦開采中的人身財產(chǎn)安全具有重要意義。本文介紹了不間 斷電源系統(tǒng)的內(nèi)容以及類型，著重介紹了線式不間斷電源系 統(tǒng)，并對煤礦開采作業(yè)中不間斷電源系統(tǒng)的核心一蓄電池的 管理提出了相關(guān)建議。【關(guān)鍵詞】煤礦；不間斷電源系統(tǒng)；在線式；蓄電池； 可編程序控制器1、不間斷電源系統(tǒng)概介不間斷電源系統(tǒng) uinterruptible power system （簡 稱ups）,是一種含有儲能裝置，并以整流器、逆變器為主要

2、 組成部分，穩(wěn)壓、穩(wěn)頻地輸出的一種保護(hù)設(shè)備，可以解決當(dāng) 電力系統(tǒng)斷電、電壓不穩(wěn)定等現(xiàn)象出現(xiàn)而造成的故障。它是 隨著計算機(jī)的誕生而出現(xiàn)，并在微型計算機(jī)發(fā)展的基礎(chǔ)得到 迅速地發(fā)展，主要應(yīng)用在對供電質(zhì)量要求高、可靠性強(qiáng)、連 續(xù)性高的行業(yè)，如供電行業(yè)的電力系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、通 訊系統(tǒng)等。煤礦是一個用電大戶，而其開采中的電力保障主要是用 雙路或多路供電來保證供電安全，但隨著電量負(fù)荷增大，會 影響供電質(zhì)量。而煤礦開采中，產(chǎn)生大量的瓦斯等易燃易爆 氣體，而保證井下風(fēng)量通暢則可以在短時間內(nèi)減少爆炸的危 險，為人員的撤離爭取到時間。ups的發(fā)展經(jīng)歷了旋轉(zhuǎn)式和靜態(tài)變換式兩個階段。現(xiàn)階 段，常見的不間斷電源靜態(tài)變

3、換式電源有三類：離線式（也 稱后備式）、在線式、在線互動式。在線式的核心部件是逆 變器，也包含有蓄電池、充電器、整流器、穩(wěn)壓裝置等。而 逆變器一直處于工作狀態(tài)，輸出電壓總是由逆變器提供。在 線互動式電源控制約在15-260v范圍內(nèi)，它向用戶提供經(jīng) 過穩(wěn)壓器或經(jīng)過變壓器抽頭調(diào)壓處理的一般市電電源。而離 線式電源平時處于冷備狀態(tài)，它向用戶提供經(jīng)變壓器抽頭調(diào) 壓處理的一般市電電源。2、不間斷電源系統(tǒng)在煤礦工作中的設(shè)計與管理2.1可編程序控制器的設(shè)計2. 1.2可編程序控制器可編程序控制器的英文縮寫是pc,為了不與個人計算機(jī) 混淆，通常簡稱為plco它是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計 算機(jī)、半導(dǎo)體、自動控

4、制、數(shù)字以及通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)而發(fā)展起 來的一種工業(yè)自動控制裝置，已成為自動化系統(tǒng)的基本裝 置。它具有數(shù)字量控制、模擬量控制、數(shù)量計算控制、實時 監(jiān)測、閉環(huán)過程控制、數(shù)據(jù)處理、通信及互聯(lián)網(wǎng)等功能。可 靠性高、抗干擾性能強(qiáng)；靈活性好、功能齊全；模塊化結(jié)構(gòu)、 使用方便；安裝方便、調(diào)試方便；體積小、能耗低是其具有 的特點(diǎn)。使用plc進(jìn)行故障檢測，可以簡單、準(zhǔn)確地對電源 模塊、輸入與輸出模塊進(jìn)行檢測。目前，煤礦機(jī)電系統(tǒng)控制 的主流控制設(shè)備就是plc。2. 1. 2plc在提升機(jī)電控系統(tǒng)中的設(shè)計礦用提升機(jī)被稱為煤礦開采工作的咽喉，在井上與井下 的聯(lián)系中有著非常重要的作用。由于工作性質(zhì)和特殊的環(huán)境 性，在設(shè)計中

5、應(yīng)考慮抗干擾性、結(jié)構(gòu)組成等因素，一般采用 冗余機(jī)構(gòu)形式和模塊結(jié)構(gòu)。前者，一旦發(fā)生故障，備用裝置 可以立即投入使用；后者能在故障出現(xiàn)的時候，做到及時更 換，并使系統(tǒng)恢復(fù)正常化。提升機(jī)電控系統(tǒng)由主控系統(tǒng)、輔助控制系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)、 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等組成。主控系統(tǒng)砸控制過程中，可以將速 度、電流大小等情況與其它控制子系統(tǒng)進(jìn)行相互交換，共同 完成控制工作。輔控系統(tǒng)屬于模擬量控制，由各種回路如深 度指示器回路、各種電路回路、測速回路等組成。上位機(jī)監(jiān) 控系統(tǒng)可以將風(fēng)機(jī)等運(yùn)行狀態(tài)直接顯示出來。關(guān)于主控系統(tǒng)，使用plc繼承高速計數(shù)輸入口，安裝編 碼器在電機(jī)主軸進(jìn)行采集信息，同時監(jiān)視速度與深度。通過 對井筒、深度

6、指示器的各階段進(jìn)行行程開關(guān)和磁開關(guān)，來確 定罐籠位置，以實現(xiàn)精確的停車位。對于上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，采用工業(yè)控制計算機(jī)與plc,并 配備打印機(jī)與顯示器共同來完成智能化的后臺運(yùn)行和管理， 并顯示運(yùn)行信息等監(jiān)視功能；下位機(jī)要承擔(dān)信號、數(shù)據(jù)采集 和控制任務(wù)。提升機(jī)的信號如運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)、操作信號、保護(hù)信號 等來自于不同環(huán)節(jié)，將這些信號引入到主控系統(tǒng)中，通過邏 輯運(yùn)算和閉鎖，產(chǎn)生控制指令。這些信號分為輕、中、送回 安全回路與plc,有系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)算與判斷，最后通過機(jī)械結(jié) 構(gòu)，如施閘、電氣制動等來執(zhí)行不同類型的故障處理。2.2蓄電池的管理蓄電池作為一種儲能設(shè)備，具有穩(wěn)定、可靠、方便等多 種特點(diǎn)，廣泛用在煤礦、不

7、間斷電源等國民經(jīng)濟(jì)的各個部門。 蓄電池的作用是通過數(shù)據(jù)采集而實行實時監(jiān)測，并盡量保證 各個監(jiān)測點(diǎn)所采集的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。目常使用的蓄電池有三 種，它們能在短時間內(nèi)輸出大流量：經(jīng)濟(jì)型hs蓄電池、長 時間放電型的cs型、小型密封式m型電池。蓄電池故障或 失效一般表現(xiàn)為內(nèi)電阻增大、端電壓不夠、容量不足、瞬間 放電電流不滿足負(fù)載啟動要求等，而這些失效是造成不間斷 電源系統(tǒng)故障的最重要的原因，它工作的可靠性直接影響到 整個系統(tǒng)的可靠性，因此，對蓄電池的管理至關(guān)重要。2. 2. 1充電、放電要有規(guī)律。蓄電池長期閑置或者是使 用不當(dāng)會造成蓄電池長期不放電而處于浮充狀態(tài)，會造成“硫酸鹽化”（大量的硫酸鉛吸附到電

8、池的陰極表面），這 些對電池的充電、放電造成不好的影響而導(dǎo)致電池"活性" 下降，縮短電池的使用壽命。要想保持一個良好的電池使用 度，應(yīng)該每隔34個月就應(yīng)該進(jìn)行一次充電、放電。2. 2. 2控制放電的深度。放電深度是指在蓄電池的使用 中，電池放電的安時數(shù)占標(biāo)稱容量安時數(shù)的百分比。蓄電池 的使用壽命與電池放電的深度有著密切的關(guān)系。深度放電會 使內(nèi)阻增大，這是蓄電池內(nèi)部極板表面硫酸鹽化的結(jié)果，甚 至?xí)斐?quot;反極"現(xiàn)象和電池的永久性損壞。所以，在電池 放電過程中，一定要控制電池放電的程度，切勿進(jìn)行深度放 電。2. 2.3保持一個合適的溫度。蓄電池的最佳使用溫度是

9、 攝氏2025度，這個溫度可以延長電池的使用壽命。當(dāng)溫 度較高的時候，電池的容量會下降，會造成永久性的損壞。 同時，過高的環(huán)境溫度又會加速電池內(nèi)部化學(xué)活性的活動， 產(chǎn)生大量的熱能；熱能過高的排放，又會讓周圍的環(huán)境溫度 上升，如此循環(huán)反復(fù)會加速縮短電池的壽命。而當(dāng)溫度較低 時，鉛板容易粉化而失去蓄電性能。2. 2.4禁止新、舊電池的混用，避免過電流、過電壓充 電。新電池電阻比較小，舊電池的電阻相對增大，如果混合 使用，不同的電阻會造成不同的電壓，而不同的電壓又會對 影響電流：電阻大，分壓大，會有過壓充電現(xiàn)象發(fā)生；電阻 小，分壓小，容易造成過流問題出現(xiàn)。過流充電是由于電池 內(nèi)部正負(fù)極板彎曲，表面的活性物質(zhì)脫落，電池可使用容量 下降；過壓充電會造成電解液中的水被分解而變成氣體，所 以，要提高電池的使用壽命，切