綜合錄井儀不間斷電源的選配及使用

摘要：本文結合現場(chǎng)實(shí)際，對綜合錄井儀選配UPS電源提出要求，并對使用提出了注意事項。
關(guān)鍵詞：UPS電源，綜合錄井儀，蓄電池

　　綜合錄井儀作為綜合地質(zhì)錄井的主要工具，在石油工業(yè)中，對于尋找和發(fā)現油氣田具有重要的作用。該儀器通過(guò)計算機對多種傳感器進(jìn)行控制，記錄地層有關(guān)信息，判斷地層中是否含有油氣層。[1>為保證其正常工作，記錄準確信息，它對電源的要求相當嚴格。但由于它的主要工作場(chǎng)所是鉆井施工現場(chǎng)，電源是由鉆井隊的柴油發(fā)電機提供，受井場(chǎng)多種干擾因素的影響，電源質(zhì)量較差，極有可能影響到錄井儀器獲得的資料準確性和安全性。為了解決該問(wèn)題，不間斷電源（Uninterruptible Power Supply以下簡(jiǎn)稱(chēng)UPS電源）便被廣泛使用。

　　一 UPS電源概述
　　UPS電源是一種能夠為特殊設備提供高質(zhì)量電源，并能夠在一定時(shí)間內，即使市電因某種原因而斷電，但它仍能為設備繼續提供電源的設備。目前市場(chǎng)上的UPS電源品牌眾多，主要分為三類(lèi)，它們的部分性能參數如表（一）：   

　　通過(guò)表（一）可以看出：后備式UPS電源的輸出質(zhì)量相對而言較差，在線(xiàn)式UPS電源的輸出質(zhì)量最高； UPS電源既能對市電起著(zhù)穩壓作用，又有凈化電源的作用，還能保證在市電中斷時(shí)及時(shí)為用電設備繼續提供高質(zhì)量的電源；同時(shí)，UPS電源對使用環(huán)境有一定的要求。
　　UPS電源的原理框圖如圖（1）[2>：

　　在UPS電源中，電池組是其重要組成部分，選用電池質(zhì)量的高低，直接影響著(zhù)UPS的供電時(shí)間，一旦電池質(zhì)量出現問(wèn)題，UPS的功能將大幅降低，僅能起著(zhù)凈化電源和穩壓器的作用。目前，UPS用電池主要有是鉛酸蓄電池，尤其是閥控式密封鉛酸（VRLA）蓄電池已被廣泛應用。

　　二綜合錄井儀工作的電源環(huán)境

　　綜合錄井的過(guò)程貫穿于整個(gè)鉆井過(guò)程，由于井場(chǎng)多處于野外，井場(chǎng)的電力供應來(lái)源于鉆井隊的柴油發(fā)電機。這種電源通常由于受到負載的影響，其電壓、頻率波動(dòng)較大。

　　另一方面，隨著(zhù)鉆井技術(shù)的進(jìn)一步提高，節能發(fā)電機在鉆井隊也得到了應用，為降低鉆井成本，在正常鉆井施工過(guò)程中，井場(chǎng)的電力通常由節能發(fā)電機而不是柴油發(fā)電機提供。由于節能發(fā)電機的動(dòng)力來(lái)源于鉆機，隨著(zhù)鉆機負載劇烈變化，它輸出電源的電壓、頻率受負載的影響就更加嚴重，電源的質(zhì)量也就更加難以保證，電壓波動(dòng)范圍通常為：160-240V；頻率的波動(dòng)范圍通常為：45-55Hz。

　　綜合錄井儀的核心組成部分主要包括：由計算機組成的采集工作站、應用工作站、監控工作站，和氣體分析單元，而這些部分均對電源有較高的質(zhì)量要求，電壓為220V±10V、頻率為50Hz±5Hz。

　　由此可見(jiàn)，井場(chǎng)電源由于質(zhì)量低下，難以滿(mǎn)足綜合錄井儀的要求。

　　三 UPS常見(jiàn)故障及原因分析

　　在大量的運行的UPS中，故障有多種現象，但是結合到綜合錄井儀，則主要表現為以下幾種常見(jiàn)現象：

　　1.井場(chǎng)電源正常時(shí)，UPS輸出正常，而無(wú)井場(chǎng)電源時(shí)，UPS無(wú)輸出
　　對于該故障，其主要原因可能是蓄電池電壓不足，難以啟動(dòng)逆變器工作；逆變器出現故障，UPS整機出現故障；
　　2.蓄電池電壓偏低，但開(kāi)機充電十幾小時(shí)后，蓄電池電壓仍充不上去
　　可以判斷故障原因極有可能存在于UPS的充電電路；
　　3.在每次打開(kāi)UPS電源開(kāi)關(guān)時(shí)，聽(tīng)到繼電器反復的動(dòng)作聲，UPS面板指示電池電壓過(guò)低
　　該故障的原因可能是由于蓄電池放電時(shí)間過(guò)長(cháng)而導致電壓過(guò)低，需要對蓄電池均衡充電處理；
　　4.有井場(chǎng)電源時(shí)，UPS只是工作于逆變狀態(tài)而不能轉換到市電狀態(tài)
　　應考慮市電保險絲是否受到損壞；
　　5.井場(chǎng)電源正常，UPS蜂鳴器報警且只工作于逆變狀態(tài)

　　引起該故障的原因可能是由于井場(chǎng)電源的質(zhì)量難以符合UPS的輸入要求，此時(shí)應測量和觀(guān)察井場(chǎng)電源的電壓、頻率，一旦超出UPS的輸入要求，應及時(shí)要求鉆井對電氣工程師予以協(xié)調。

　　四綜合錄井儀UPS電源的配置要求

　　通過(guò)前文分析，為保證綜合錄井儀正常運轉，為其配置的UPS電源應滿(mǎn)足以下條件：

　　1.電壓輸入范圍大
　　結合井場(chǎng)電力系統實(shí)際，電壓變化幅度大的特點(diǎn)，該UPS電源的輸入電壓范圍一定要滿(mǎn)足節能發(fā)電機的輸出要求，即輸入電壓范圍為160-240V；
　　2.頻率輸入范圍大
　　適應錄井現場(chǎng)的工作要求，主要一個(gè)原因就是輸入頻率的范圍過(guò)小，從而導致現場(chǎng)不能正常工作，近爾影響到綜合錄井儀的工作。因此，配置的UPS電源的輸入頻率范圍至少應在45Hz到55Hz之間。
　　3.輸出功率要大于綜合錄井儀的額定功率
　　只有保證UPS的輸出功率大于綜合錄井儀的額定功率，才能保證井場(chǎng)斷電的瞬間不影響綜合錄井儀的正常工作。
　　4.電池的質(zhì)量高、容量大

　　電池的容量定義為：Q=I*t

　　上式中，電流I的單位是安培（A），時(shí)間t的單位是小時(shí)（h），則電池容量（Q）的單位是安時(shí)（Ah），

　　其意義就是：以1安培的電流放電1小時(shí)，電池放出的能量就是1安時(shí)。根據錄井現場(chǎng)工作需要，通常要有半個(gè)小時(shí)的時(shí)間處理有關(guān)資料，則選用的電池要保證能使UPS在井場(chǎng)停電時(shí)仍能正常工作30分鐘以上。

　　綜上所述，應為綜合錄井儀選配一臺在線(xiàn)式UPS電源，電池組應根據綜合錄井儀的額定功率大小來(lái)選配，做到既能滿(mǎn)足工作要求，又不浪費成本。

　　五綜合錄井儀UPS電源使用時(shí)的注意事項

　　UPS電源在配置到綜合錄井儀后，如何充分發(fā)揮其作用是每位使用者要解決的問(wèn)題，為保證其能正常工作，我們應注意以下幾個(gè)方面：

　　1.盡量滿(mǎn)足其工作環(huán)境要求，保證其應有良好的通風(fēng)系統和散熱空間，尤其是對電池組更需如此。
　　2.在工作閑暇之余，應主動(dòng)斷開(kāi)綜合錄井儀的外部電源，使用電池組工作，并盡可能的放完電池組的電量，然后再接通外部電源對電池組充電。這樣，有利于保持電池組的能量活性。
　　3.發(fā)現井場(chǎng)電源的電壓或頻率波動(dòng)不正常時(shí)，要及時(shí)同鉆井隊有關(guān)人員聯(lián)系，盡可能使井場(chǎng)電源的有關(guān)參數滿(mǎn)足UPS電源的輸入范圍。
　　4.使用一定時(shí)期后，應對UPS電源的電池組進(jìn)行檢查，一旦發(fā)現個(gè)別電池電壓異常要及時(shí)更換，保證電池組內單體電池的電壓基本一致，有利于延長(cháng)電池的壽命。

　　六結束語(yǔ)

　　通過(guò)對綜合錄井儀中UPS電源的分析，有利于石油行業(yè)地質(zhì)錄井工作者進(jìn)一步了解UPS的作用，能夠更好地保護和利用綜合錄井儀，為石油工業(yè)發(fā)展服務(wù)。
   
參考文獻
[1> SLZ-2A綜合錄井儀用戶(hù)手冊 信息產(chǎn)業(yè)部電子第二十二研究所 2002年
[2> 廣東省科普器材公司編 UPS不間斷電源的工作原理與使用維修技術(shù) 科學(xué)普及出版社1993年
[3> 李成章 智能化UPS供電系統原理與維修 電子工業(yè)出版社1999年