艾默生:工业UPS和商业UPS的区别

2013-05-15 17:51出处:IT专家网作者:孙福军 温顺理我要评论

[导读]不间断电源系统(以下简称:UPS)是为关键的设备提供稳定,不间断的电能,在商业和工业应用中,越来越多的重要关键设备依赖于UPS保证电源和数据的连续不间断。

  不间断电源系统(以下简称:UPS)是为关键的设备提供稳定,不间断的电能,在商业和工业应用中,越来越多的重要关键设备依赖于UPS保证电源和数据的连续不间断。

  根据统计,每10个UPS系统中大约有8个UPS系统(80%)为信息科技应用而设计。所以很多人对UPS有一个错误的认识,认为UPS是计算机信息系统的附属设备,是专门用来保护IT设备的;而所谓的工业UPS是一个技术落后、被边缘化的产品,工业UPS是一些厂家炒作出来的名称或概念。这种认识是片面的。UPS作为不间断保护电源,其作用不仅仅是保护计算机IT设备或信息数据,它的应用非常广泛。

  其实,UPS在工业领域(非IT领域)的应用比比皆是。正是由于UPS在这些非IT领域的广泛应用,UPS技术和众多UPS厂商才得以提高和发展,保持持续向上的生命力。这块蛋糕正在越做越大,竞争也日趋激烈。

  选用商业级UPS,还是选用工业级UPS,需要综合考虑很多因素。首先因素就是高可靠性。高可靠性是以系统的设计、工艺、配置来休现的。工业级UPS,元器件选型采用工业级甚至是军品级,对关键元器件留有充分的冗余度,来加强系统的抗冲击力性能。其次,对工业环境的超强适应性、产品的较长设计寿命等也是工业级UPS的优势之一。

  我们从以下五个方面来对工业UPS和商业UPS做一下区分和对比。

  1. 根据UPS的应用领域来区分工业和商业UPS

  对大多数工业UPS用户来说识别商业机和工业机的关键区别是非常困难的。商业UPS和工业UPS主要是从UPS的应用领域来划分的。

  一般说来,在线式UPS系统大概可分成三个主要的应用领域:

  (1) 信息技术 (IT) :

  商业UPS已经与信息技术(IT)紧密融合在一起,信息技术的UPS设备的招标规格不需要特殊的技术要求。电信、银行、保险公司和大型企业数据中心是典型商业 UPS应用的例子。在这些应用中,交流电源的中断可能会导致数据处理和电讯传输的中断,但通常不会造成对人或财产的直接的伤害。

  (2) 关键的程序或过程控制:

  数十年以来,工业UPS系统对关键的程序或过程控制应用的设计和应用,已经积累了丰富的经验。在这些领域的应用中,负载端的交流电源的中断或不稳定,可能造成危险的化学过程不稳定性故障,或者造成对生产系统甚至周边环境的巨大的破坏。石化合成物和电力发电站是使用化学或蒸汽加工操作的典型例子。这种加工过程如果控制电源中断了,就会发生危险。由于来自控制电源所的可能产生的风险和损失巨大,必须面对工业环境的应用设计专门的UPS系统,并且比商业机有更加严格的性能测试。

  例如:核电厂核级UPS需要通过核级认证,欧盟有RCC-E标准,中国有核安全合格供应商认证。

  RCCE标准明确要求UPS可在地震荷载下安全工作。

  海上平台UPS需要通过船级认证。如中国的CCS,美国的ABS, 挪威的DNV,法国的BV,英国的LR等。船级认证标准对倾摇、振动、高低温和盐雾试验有明确要求。

  (3) 普通的程序或过程控制:

  我们把这中间部分的应用称为轻工业。即使交流电源在处理操作中被中断,这些应用类型也没有致命的危险。在这些过程中,UPS的故障或不稳定,可能会导致成品的损失或者重新安排产品设备的数百人工小时。药品和食物饮料工业将会是轻工业类型的例子。在这些领域,工业UPS系统的高可靠性,将有效避免上述情况。当然由于商业UPS的普及性,在这些领域也有应用。

  根据上面的分析,我们把UPS的应用领域做如下图示(图1)。相对于商业UPS,工业UPS是为了满足不间断供电的客户需求和特殊的应用环境而产生的。

  图1

  2. 根据UPS的技术类型来区分工业和商业UPS:

  商业UPS的负载多为需要交流电源的IT设备,所以其产品类型为典型的交流输出UPS,包括后备式,在线互动式和双变换在线式,都有应用。在电信领域有广泛应用的通信电源(高频开关整流器),也可以理解为商业UPS范畴。

  工业UPS的产品概念更为广义,既包括交流输出UPS,也包括了直流输出的DC UPS,甚至是多种产品类型的组合。在不同的工业领域,AC UPS和DC UPS所占的比重是不一样的,具体见图2。

  即使是AC UPS,工业UPS的技术也多为传统的可控硅整流+IGBT逆变器的技术结构。这种传统的双变换在线式的UPS的高可靠性,普遍得到工业客户的认可。

  图2

  3. 根据UPS的生产厂家来区分工业和商业UPS:

  工业UPS和商业UPS的应用领域是不同的,各UPS厂家基于发展历史、市场策略、技术优势等原因,到现在也基本形成了工业和商业两极分立的局面。

  在商业UPS市场中,UPS品牌众多,竞争激烈;在工业UPS市场中,市场容量相对较小,基本由几个品牌占据了大半份额。这些品牌有EMERSON/CHLORIDE、AEG、GUTOR、AMETEK、BENNING等,它们专注于工业领域达五十年以上,积累了丰富的专业经验和工程经验,得到了客户的广泛认可。

  4. 工业UPS和商业UPS的产品配置的对比:

  我们从客户需求角度,来详细看一下工业UPS是如何满足客户需求的,从中也可以对比出它与商业UPS的不同之处。

  基于工业需求的多样性和应用环境的复杂性,工业UPS 可按需订制是其重要特点之一。

  5. 工业UPS和商业UPS的技术对比:

  5.1 关于UPS的应用环境和使用寿命:

  许多工业UPS环境,尤其是在某些发电应用中,可能是在较高环境温度条件下(>30摄氏度)和空气中的微粒污染物的场合。所以要求工业UPS,能在大量非传导性的灰尘和较高的环境温度下正常工作。至少在40摄氏度的环境温度下正常工作,有些场合甚至要求50~55摄氏度的设计。

  相反,普通商业UPS的应用环境几乎总是控制在30℃以内,并且保持非常干净。任何UPS系统的寿命都会在高温度环境下降低,最易受到高温环境影响的UPS的关键部件是内部UPS部件(如直流电容)和蓄电池。在高温环境下可能会使他们的寿命缩短,除非选择高温电容器。

  在商业UPS应用中,UPS应用商可能不会要求UPS有较长的使用寿命。但是在关键处理控制中,通常要求UPS要有15-20年的寿命。工业UPS系统有内置的设计边际,来保证实际的运行寿命达到客户要求。除此之外,工业UPS设备也会有预见性的零部件更换计划,来确保UPS在较高的平均无故障运行时间超过整个15-20年。

  5.2 关于UPS电池&充电器:

  一般来说,商业UPS的电池后备时间不像在工业应用中那样长,通常在10-30分钟左右,充电容量不需要进行增容设计。UPS电池充电器一般设计为能把15-30分钟后备时间的铅酸电池,在8-10小时内回充到95%的容量。

  与商业UPS相比,在工业应用中,充电容量必须有更高的能力,因为电池后备时间能从60分钟到8小时或者更多,这就要求UPS系统的充电器里有足够的电池回充能力。在工业应用中,很多情况下选用后备时间为4-8小时的电池配置。

  在工业UPS领域,为了更好的适应高、低温恶劣环境需求,镍镉电池也被广泛应用,工业UPS的充电器除了满足铅酸电池之外,还需要满足镍镉电池的充放电特性。

  总结:

  工业UPS按工业现场的多样化需求和恶劣环境设计制造,在充分满足客户需求的过程中,体现了项目管理的运用。所以在这里我们对工业UPS的理解应不仅停留在产品层面,它实际上是在对客户需求充分理解的基础上,为客户提供整体的电源保护解决方案(见图4),并把此方案作为一个工程项目,与客户充分合作一同进行项目工程设计、项目管理、现场服务和运行维护的动态过程(见图5)。从一定意义上看,可以把工业UPS供应商理解为一个工程公司。

  图4 EMERSON/CHLORIDE工业电源保护解决方案

  图5 UPS Engineering

ups 艾默生
[责任编辑:shelvon]
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