Anwendung des Hall-Stromsensors zur Fernüberwachung des kontinuierlichen Ladens der USV-Batterie
Zusammenfassung: Angesichts des Phänomens, dass die schwebende Ladung der USV-Batterie einer unbemannten Plattform oft zu hoch ist, werden die Struktur und das Funktionsprinzip des USV-Systems vorgestellt.Durch den Einsatz eines Hall-Stromsensors und einer DCS-Konfiguration werden die Fernüberwachung der Erhaltungsladung der USV-Batterie und ein Alarm bei abnormalem Stromfehler realisiert, was den automatischen Managementprozess einer unbemannten Plattform fördert.
Schlüsselwörter: Hall-Stromsensor;USV； Batterie;DCS
1. Übersicht
Eine unbeaufsichtigte Offshore-Ölförderplattform ist mit einem Satz 20-kVA-USV-Geräte ausgestattet.Seit der Inbetriebnahme der Plattform war der Erhaltungsladestrom der USV-Batterie viele Male zu hoch, was dazu führte, dass sich die Batterie lange Zeit in einem ungewöhnlich hohen Temperaturzustand befand, was große Auswirkungen auf die normale Nutzung der USV hatte , was die Stromversorgungssicherheit der Ölförderplattform ernsthaft beeinträchtigt und zu Schäden an der Ausrüstung oder sogar einem Brand führen kann, und es bestehen sehr große potenzielle Sicherheitsrisiken.Um potenzielle Geräte- und Sicherheitsrisiken zu vermeiden, die durch dieses Problem verursacht werden, wurden hohe Personal- und Materialkosten investiert, die Inspektionshäufigkeit unbemannter Plattformen erhöht und der Schwebestromwert der Batterie regelmäßig erfasst, um den Betriebszustand zu beurteilen der Batterie.Mit technischen Mitteln wird das Signal des schwebenden Ladestroms der Batterie aus der Ferne an das DCS des zentralen Kontrollraums übertragen, was für die Echtzeitüberwachung des Stromwerts und den Alarm bei anormalen Stromfehlern praktisch ist.
2 Aufbau und Funktionsprinzip der USV
2.1 Aufbau der USV
Das auf der Plattform ausgestattete USV-Gerät befindet sich im Notschaltraum auf dem Zwischendeck der Plattform und hat eine Kapazität von 20 kV · A. Es besteht aus zwei USV-Schränken, einem Bypass-Stromschrank, einem Lastverteilungsschrank und einem Batteriepaket bestehend aus 170 Nickel-Cadmium-Batterien.Der Batteriesatz wird im Batterieraum installiert und seine Hauptkomponenten umfassen Gleichrichter, Wechselrichter, statischen Transferschalter, Batterie und andere Teile.
1) Gleichrichter.Es ist ein Element, das Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt.Der Gleichrichter wird von seinem internen Mikroprozessor gesteuert, um den Wechselstrom aus dem Verteilerschrank in hochwertigen Gleichstrom umzuwandeln, der gefiltert und dann dem Wechselrichter zugeführt wird und den Batteriesatz mit Erhaltungsladung auflädt.
2) Wechselrichter.Im Gegensatz zur Funktion des Gleichrichters wandelt der Wechselrichter den vom Gleichrichter umgewandelten Gleichstrom in Wechselstrom um und seine Stromquelle stammt aus dem Gleichrichter oder der Batterie.Der Wechselrichterstrom versorgt die Last mit der erforderlichen hochwertigen, dauerhaften und stabilen AC-Sinusspannung.
3) Statischer Transferschalter.Die Funktion besteht darin, eine plötzliche Unterbrechung der Stromversorgung sowie Lichtbögen, Zündungen und andere Phänomene des Relaiskontakts zu verhindern, die durch das Umschalten zwischen Normalstrom und Bypass-Strom verursacht werden.Nach der Einführung des statischen Schalters wird die Übergangszeit des Übertragungsschalters innerhalb von 0,2 ms erheblich verkürzt.
4) Akku.Bei einem Ausfall der Hauptstromversorgung oder des Gleichrichters fungiert die Speicherbatterie als Notstromversorgung und versorgt die Last über den Wechselrichter mit Strom.
2.2 Funktionsprinzip des Ladens und Entladens der Batterie des USV-Systems
Der Lade- und Entladevorgang der Batterie des USV-Systems ist auch der Prozess der Energieumwandlung.Bei normaler Netzspannung wird die elektrische Energie in die chemische Energie der Batterie umgewandelt.Das Hauptnetzteil versorgt die Last mit Strom und lädt die Batterie.Das Ladediagramm der Batterie des USV-Systems ist in Abbildung 1 dargestellt.Bei einem plötzlichen Stromausfall der Hauptstromversorgung wird die chemische Energie der Batterie in elektrische Energie umgewandelt und die Batterieentladung liefert Strom für wichtige Verbraucher, um die Auswirkungen auf die Produktion zu verringern.Das Batterieentladungsdiagramm des USV-Systems ist in Abbildung 2 dargestellt. Nachdem die Batterie vollständig aufgeladen ist, reicht ihre Kapazität aus, um alle von der USV versorgten elektrischen Geräte 30 Minuten lang gleichzeitig mit Strom zu versorgen.
3. Anwendung des Hall-Stromsensors bei der Fernüberwachung des schwebenden Ladestroms der USV-Batterie
3.1 Funktionsprinzip des Hall-Stromsensors
Der Hall-Stromsensor eignet sich hauptsächlich zur Isolierung und Umwandlung von Wechselstrom-, Gleichstrom-, Impuls- und anderen komplexen Signalen.Durch das Hall-Effekt-Prinzip können die transformierten Signale direkt von verschiedenen Erfassungsgeräten wie DCS, Anzeige, DSP, SPS, Sekundärinstrumenten usw. erfasst werden.Es bietet die Vorteile einer schnellen Reaktionszeit, eines großen Strommessbereichs, einer hohen Genauigkeit, einer starken Überlastfähigkeit, einer guten Linearität, einer starken Entstörungsfähigkeit usw.
3.2 Technische Parameter des Hall-Stromsensors
3.3 Hall-Stromsensor an DCS angeschlossen
Der Hall-Stromsensor kann den gemessenen Hauptstromkreisstrom direkt in ein 4 ~ 20 mA DC-Stromsignal umwandeln, das im linearen Verhältnis ausgegeben wird.Am unteren Anschluss des Batterieschutzschalters des USV-Verteilerschranks im Notverteilerraum ist ein Hall-Stromsensor installiert, der den schwebenden Ladestrom der Batterie in ein 4 ~ 20 mA Gleichstromsignal umwandeln kann, das von der USV akzeptiert werden kann DCS-Analogkarte.
Definieren Sie den neu aufgerufenen analogen 4-20-mA-Eingangskanal im oberen Computer des zentralen Kontrollraums, um den Parameterbereich, den Alarmwert und den historischen Trend zu konfigurieren, und weisen Sie ihn dem entsprechenden Controller zu.Verwenden Sie die Bildkonfigurationssoftware, um die Parameter, Bilder und Grafiken zu konfigurieren, und installieren Sie das Programm, um die Fernüberwachungsfunktion des zentralen Kontrollraums für den schwebenden Ladestrom der USV-Batterie zu realisieren.Schließlich wird durch den Vergleich des vor Ort gemessenen Erhaltungsladestromwerts der Batterie mit dem auf der DCS-Mensch-Maschine-Schnittstelle angezeigten Erhaltungsladestromwert bestätigt, dass der vom DCS erfasste Wert korrekt ist.
3.4 Anwendungseffekt
Durch das Hinzufügen eines Hall-Stromsensors wird die Erfassung des schwebenden Ladestroms der USV-Batterie einer unbemannten Plattform realisiert, und die Online-Fernüberwachung des schwebenden Ladestroms der Batterie durch Gleichstromgeräte wird durch das Verlegen von Kabeln und die Konfiguration des zentralen Kontrollraums realisiert, was die Verwaltung wichtiger Dinge stärkt Ausrüstung der unbemannten Plattform.
Die Betriebsdaten des Batterieerhaltungsstroms werden aus der Ferne an DCS übertragen, was es für das diensthabende Personal im zentralen Kontrollraum bequem macht, den Batterieerhaltungsstromwert zum ersten Mal zu überwachen.Gleichzeitig wird durch Einstellen des Parameters „Alarmwert“ ein Alarm gesendet, wenn der Batterieerhaltungsstrom abnormal ist, um beim ersten Mal Informationen zu erhalten und genügend Zeit für eine Notfallbehandlung zu lassen.Das Projekt reduziert effektiv die Inspektionshäufigkeit der unbemannten Plattform, reduziert die Personal- und Materialkosten für die Verwaltung der unbemannten Plattform, vermeidet Batterieschäden, die durch den abnormalen Schwebestrom und sogar den Plattformbrand verursacht werden, und fördert den automatischen Verwaltungsprozess der unbemannten Plattform unbemannte Plattform.
4. Fazit
Der Hall-Stromsensor wird verwendet, um den schwebenden Ladestrom der Batterie in ein 4–20-mA-Stromsignal umzuwandeln, das von der DCS-Analogmengenkarte akzeptiert werden kann, um den schwebenden Ladestrom der USV-Batterie aus der Ferne an DCS zu übertragen.Der Bediener kann den Wert des schwebenden Ladestroms schnell und intuitiv auf dem Betriebsbildschirm des DCS beobachten.Das Projekt verfügt über eine starke theoretische Grundlage und eine fundierte Hardware-Bedingung.Es hat nicht nur einen sehr hohen Anwendungswert, sondern auch eine breite Werbebedeutung, die praktische Referenzerfahrungen für die zukünftige Online-Überwachung von Feldgeräten bietet.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 01.11.2022
