Промышленные ИБП компании «Густав Кляйн», также как и ИБП общего назначения других производителей, удовлетворяют принятым в Европе стандартам для электротехнического оборудования в целом и ИБП в частности. Однако оборудование «Густав Кляйн» изначально проектируется и предназначено для работы на промышленных объектах для обеспечения электроснабжения различных нагрузок в технологических процессах. Поэтому ИБП этой компании соответствуют более жестким отраслевым стандартам. Доказательством тому служит, например, успешное тестирование и эксплуатация оборудования «Густав Кляйн» на трех российских атомных электростанциях (Белоярской, Курской, Кольской), на заводе по производству аммония в Тольятти, Московском НПЗ, не говоря уже о многочисленных зарубежных промышленных объектах.
ИБП общего назначения разрабатываются главным образом для офисов, торговых и других зданий. Для таких применений важны, прежде всего, компактность, небольшой вес, высокий КПД, зачастую, внешний вид ИБП. Надежность не настолько критична, поскольку недолгий перебой в электропитании не приведет к угрозе жизни и здоровья людей, нарушению экологии или миллиардным убыткам. При выходе из строя ИБП у персонала всегда есть время просто заменить его новым. Для более важных применений, например, дата-центров, используется резервирование N+1. Отчасти поэтому производители ИБП общего назначения стараются максимально «сжать» внутренний объем, использовать минимально допустимые размеры зазоров и силовых элементов, облегченные корпуса, более дешевую элементную базу. Для охлаждения используются вентиляторы, что также уменьшает надежность работы устройств этого класса.
Представленные выше конструктивные решения оправданы для систем общего применения, но часто приводит к преждевременному выходу из строя при эксплуатации таких неиндустриальных ИБП в промышленных условиях. В любом случае первоначальная экономия при покупке обернется повышением стоимости владения.
Некоторые отличительные характеристики промышленных систем электропитания (ИБП):
•Конструкция должна в максимальной степени облегчать эксплуатацию, техническое обслуживание, диагностику и ремонт. Для проведения работ обслуживающий персонал должен затрачивать минимальное время на разборку (демонтаж) компонентов. Должен использоваться фронтальный доступ.
•Выбранные компоненты должны обеспечивать длительный срок службы в условиях воздействий негативных внешних факторов: ухудшения показателей качества электроэнергии, импульсных помех, изменения температуры, наличия пыли и т.д. Работоспособность системы должна быть подтверждена испытаниями при более жестких уровнях воздействия, чем предусматривается стандартными требованиями.
•Системы электропитания, использующие аккумуляторные батареи, должны обеспечивать гальваническую развязку цепей постоянного и переменного тока. Оборудование должно предусматривать различные режимы заряда АКБ (ускоренный, поддерживающий, выравнивающий заряд), а методика тестирования АКБ должна позволять оценить реальную емкость АКБ.
•Для ИБП крайне желательной является возможность применения стационарных внешних АКБ, являющихся частью системы оперативного тока на объекте (напряжением 110 или 220В=). Такие системы АКБ заряжаются отдельными мощными выпрямительными системами и обеспечивают большой запас электроэнергии для питания технологических и управляющих систем на случай аварии внешней системы электроснабжения.
•Система управления должна обеспечивать максимальную устойчивость в условиях повышенного уровня электромагнитных помех. Применяемые схемотехнические решения должны поддерживать функционирование основных блоков даже при отказе централизованной микропроцессорной системы.
Вследствие требования по уменьшению веса, габаритов и снижения стоимости современные офисные ИБП строятся по бестрансформаторной технологии инвертора. В индустриальной среде требование о полной гальванической развязке внутренней шины постоянного тока от сетей переменного тока является обязательным, поэтому ИБП «Густав Кляйн» всегда построены по трансформаторной технологии инвертора, и кроме того, имеют трансформатор выпрямителя. Благодаря трансформаторному выходу ИБП «Густав Кляйн» обеспечивают более высокий ток в режиме короткого замыкания, имеют более высокую перегрузочную способность. Для сравнения: размер и вес устройства «Густав Кляйн» будет в два раза больше, чем у ИБП общего назначения той же мощности.
При изготовлении каждого конкретного ИБП «Густав Кляйн» могут учитываться особенности объекта заказчика и его специфические требования (расположение шкафов, дополнительные защитно-коммутационные аппараты, устройства контроля изоляции, стрелочные приборы и так далее). Готовое оборудование испытывается в более жестких условиях (вход/земля, выход/земля – 2кВ; вход/выход – 3,75кВ), чем предусмотрено общими стандартами.
Специализируясь на изготовлении оборудования для промышленных объектов, «Густав Кляйн» еще на этапе проектирования рассчитывает технические характеристики каждого элемента так, чтобы обеспечить многократно повышенную надежность, что, безусловно, влечет за собой увеличение их стоимости, но в то же время повышает надёжность и срок службы оборудования.
Кроме того, для обеспечения более длительного срока эксплуатации и малой потребности в периодическом техническом обслуживании очень важным является отсутствие механических деталей, например вентиляторов, внутри ИБП. «Густав Кляйн» добился естественного охлаждения ИБП мощностью до 80 кВА при работе в стандартном диапазоне внешней температуры за счет особенностей конструкции, свободного расположения силовых элементов, качества каждого контактора, выключателя и др.
«Диссолт» готов предоставить заказчикам заверенные производителем, компанией «Густав Кляйн», технические и эксплуатационные характеристики каждого поставляемого устройства.
Особенности промышленных ИБП
Промышленные (industrial) ИБП предназначены для защиты критических процессов на производственных предприятиях, комплексах нефтедобычи и переработки, нефтехимии, на электростанциях и другие объектах энергетики, на военных базах, транспорте и пр. При этом они обеспечивают электропитание не только систем контроля и автоматики, но и различных исполнительных механизмов.
Нарушение электроснабжения указанных объектов чреваты серьезными последствиями. Представьте, например, к чему может привести сбой автоматики на расположенном в пределах крупного мегаполиса нефтеперерабатывающем заводе или на военной базе. Это может быть катастрофа национального масштаба! Поэтому к системам ИБП для таких объектов предъявляются гораздо более строгие требования, нежели к продуктам, предназначенным для защиты ИТ-систем.
В промышленных решениях основное внимание уделяется надежности и функциональным свойствам ИБП, и в меньшей степени, по сравнению с обычными «айтишными»
системами, — уровню шума, массогабаритным характеристикам,
дизайну.
Вот некоторые характеристики, которые должны быть
присущи промышленным решениям
• Высокая надежность и
отказоустойчивость
• Удобный доступ ко всем компонентам –для быстрой
диагностики и замены
• Возможность работы в неблагоприятной
электромагнитной среде
• Устойчивость к ударным и вибрационным нагрузкам
• Работа в расширенном температурном диапазоне
• Поддержка нестандартных значений напряжения
и частот
Рассмотрим некоторые моменты более подробно.
Высокая надежность
Обеспечение высокой надежности системы складывается из нескольких условий: это высокое качество и надежность комплектующих ИБП, продуманный дизайн ИБП с минимизацией точек отказа, а также применение внешних схем отказоустойчивости, например включение источников бесперебойного питания в параллель по схеме N+1, N+2 или с еще более высокой степенью избыточности.
Все компоненты промышленных ИБП, как правило, разрабатываются с большим запасом прочности, чтобы источник обеспечивал время наработки на отказ не менее 100 тыс. ч при эксплуатации при температуре +40 град. С и даже выше. Специализирующаяся на выпуске таких ИБП компания «Густав Кляйн» все свои изделия 100%-но тестирует на заводе. Более того, для дополнительных гарантий безопасности она проводит высоковольтные испытания продукции: между входом (или выходом) и землей напряжением 2 кВ, между входом и выходом-- 3,75 кВ.
Важное значение для обеспечения высокой надежности имеют особенности конструкции ИБП. Так, в ИБП «Густав Кляйн» микропроцессоры используются только для задач мониторинга – основные силовые блоки ИБП работают и без микропроцессоров. Это означает, что даже при выходе из строя плат микропроцессоров, ИБП по-прежнему будет обслуживать нагрузку.
Отличительная особенность решений «Густав Кляйн» -- построение системы охлаждения ИБП малой и средней мощности (до 80 кВА) без вентиляторов. Охлаждение силовых элементов ИБП «Густав Кляйн» осуществляется методом естественное конвекции, а для повышения эффективности отвода тепла применяется специальный вертикальный радиатор.
Использование вентиляторов имеет массу недостатков. Так, их надо регулярно обслуживать и заменять – периодичность замены определяется установленным поставщиком регламентом или состоянием вентилятора. Еще чаще приходиться менять фильтры в системе вентиляции – иногда каждый месяц (в зависимости от уровня загрязнений). Особенно «тяжело» вентиляторам приходится в условиях высоких температурных перепадов и запыленности. Например, сопровождающая многие производства мелкодисперсная пыль действует как абразив, из-за чего происходит быстрый износ лопастей вентиляторов и подшипников. Это приводит к тому, что вентиляторы часто выходят из строя. Поэтому для критических применений предпочтительны системы без вентиляторов: увеличивается надежность (время наработки на отказ -- MTBF), снижаются операционные расходы.
Удобный доступ ко всем компонентам
Для ИБП промышленного исполнения требования к компактности отходят на второй план. Гораздо важнее удобство обслуживания, что в некоторых случаях может потребовать увеличение габаритов шкафов.
Все обслуживания ИБП «Густав Кляйн» осуществляется с фронтальной части, поэтому замена даже силовых элементов производится очень быстро. Достаточно открыть шкаф и вы сразу получаете доступ ко всем платам и модулям – можно быстро определить причину проблемы и устранить ее.
Все управляющие платы идентичны – вне зависимости от мощности конкретного ИБП.Используются независимые платы контроля для выпрямителя, инвертора и байпаса. Их замена осуществляется очень просто и быстро – естественно, с фронтальной панели устройства.
Изолирующие трансформаторы
Промышленным ИБП приходится работать в неблагоприятных электромагнитных условиях. Часто они «сидят» на одной шине с мощными агрегатами, например двигателями с регуляторами скорости вращения приводов, вносящими серьезные искажения. Поэтому на входе выпрямителя промышленного ИБП почти всегда устанавливают изолирующий трансформатор. При его отсутствии всплески напряжения и высокий уровень искажений переменного тока могут спровоцировать, например, неадекватное срабатывание автоматических переключателей из-за увеличения температуры их внутренних компонентов.
Компания «Густав Кляйн» практикует установку изолирующего трансформатора и на выходе ИБП. Он не только обеспечивает гальваническую развязку, но и гарантирует отсутствие постоянной составляющей в выходном сигнале (наличие такой составляющей вполне может вывести нагрузку из строя). Кроме того, ИБП с выходным трансформатором универсальны: могут быть задействованы для защиты нагрузки различного типа, включая технологическое, медицинское либо иное оборудование.
Внимание к АКБ
К температурным условиям наиболее чувствительны аккумуляторные батареи (АКБ). Так, повышение температуры на 10 град. С сокращает срок их службы вдвое. Для оптимизации срока службы и характеристик при подзарядке необходимо соблюдать режим температурной компенсации, т. е. обеспечить корректировку зарядного напряжения на элемент в соответствии с рекомендациями для каждого типа батарей. Также «не любят жару» и ряд других элементов ИБП, например применяемые в фильтрах конденсаторы. Поэтому в промышленных ИБП используются специальные высокотемпературные конденсаторы.
Еще одной особенностью промышленных ИБП может быть наличие мощного зарядного устройства (работа с большой емкостью АКБ) и возможность подключения ИБП к стационарным батареям, имеющимся на производствах (нестандартное для ИБП напряжение на шине постоянного тока 110/220 В).
Отраслевая специфика
В общем случае, индустриальные среды характеризуются повышенным уровнем вибрации и запыленности, расширенном диапазоном рабочих температуры и влажности, наличием сильных электромагнитных полей. При этом имеется и «отраслевая специфика».
Например, на морских нефтяных платформах к числу неблагоприятных факторов добавляются постоянная влага, соль, неустойчивость самой платформы. На электростанциях часто встречается нестандартное напряжение (220 В постоянного тока) и очень высок уровень вибраций, что может потребовать дополнительно закрепление внутренних деталей ИБП (особенно трансформатора) и усиление разъемов.Особенность железнодорожного транспорта, включая метрополитен, — высокая степень вибраций, большое разнообразие специфических видов напряжения, нестандартные частоты. Так, тяговое напряжение может достигать значения 650 В, а подключенный к двигателю локомотива генератор может вырабатывать электроэнергию с частотой до 400 Гц.
Поскольку промышленные ИБП часто эксплуатируются в нестандартных условиях, важна отработанная производителем методика изготовления оборудования на заказ – с соблюдением целого ряда специфических требований. Такой методикой в полной мере владеет компания «Густав Кляйн», которая готова как адаптировать свои типовые решения под заказчика (от выбора типа, размера и цвета шкафов до подбора их «начинки»), так и создавать индивидуальные решения на базе отработанных узлов.
