ІБП для морських та офшорних установок

Обладнання, встановлене на морських суднах або офшорних установках, зазвичай працює в жорстких умовах, і будь-які можливі збої у роботі обладнання можуть призвести до дуже серйозних витрат. Незважаючи на це, обладнання, яке насправді не підходить для таких умов, дуже часто обирається на основі початкових витрат, а не загальної вартості експлуатації.

Одним з прикладів є використання модульного морського ІБП змінного струму та використання модифікованого комерційного стандартного ІБП для критично важливих систем бортових кораблів та офшорних установок. Той самий принцип, звичайно, стосується і будь-якого іншого вимогливого промислового обладнання.

Особливо це стосується невеликих ІБП, до 20 кВт, тому що це, як правило, є саме тим діапазоном потужності, коли у процесі придбання обладнання існує тенденція більше зважати на початкову ціну, ніж на загальну вартість експлуатації.

Традиційні ІБП

Як правило, традиційний ІБП має конструкцію моноблока. Це означає, що він має фіксований випрямляч та інверторну потужність, а також акумуляторну батарею з достатнім енергозберігачем, щоб підтримувати навантаження до тих пір, поки це буде потрібно для забезпечення альтернативного енергозабезпечення, а також для усунення несправності, яка спричиняє відключення електроживлення.

Традиційний ІБП доступний у різних варіаціях і може працювати в різних режимах. Як правило, для морських систем потрібно, щоб ІБП працював в режимі онлайн, що означає, що живлення завжди подається від інвертора, і у разі несправності в роботі інвертора вмикається bypass-система.

Використовуючи модульні ІБП, задовольнити майбутні вимоги в енергії дуже легко, адже модулі можна легко додати або прибрати.

Модульні ІБП

Для критично важливих промислових установок, що працюють на постійному струмі, модульні системи можуть працювати протягом десятиліть, забезпечуючи високу надійність енергосистем. ІБП змінного струму ніколи не відрізнялися такою високою надійністю, беручи до уваги зниження їх потужності у зв’язку зі складністю системи та проблемам синхронізації. Нещодавно стали доступні технології, що дозволяють працювати з модульними ІБП змінного струму з дуже високою надійністю та продуктивністю.

Модульний ІБП має таку кількість слотів для силових модулів, якої вимагає максимальна очікувана потужність. Система буде оснащена необхідною кількістю слотів, щоб підтримувати поточне навантаження плюс один (або більше) надлишковий модуль (або модулі) з метою забезпечення безперебійної роботи системи, якщо у модулі станеться збій.

Модульні ІБП також доступні у багатьох різних конфігураціях з повними паралельними модулями ІБП зі власним випрямлячем, інвертором та акумуляторами або модульними випрямлячами та інверторами, підключеними до спільного акумулятора. Останнім часом поява двонаправлених перетворювачів, що поєднують випрямляч, інвертор та статичну bypass-систему в одному корпусі, додатково зменшили складність, вартість та розмір системи, одночасно підвищуючи загальну надійність та ефективність.

Використовуючи модульні ІБП, задовольнити майбутні вимоги в енергії дуже легко, адже модулі можна легко додати або прибрати. Це означає, що у випадку збою в роботі системи навіть некваліфікована людина може легко замінити модуль.

Переваги модульних ІБП

Коли всі роботи по установці системи завершуються, часто це не найкраще середовище на борту деяких суден. Пил, вологість, металеві стружки від різання, шліфування або зварювання або інші елементи, не є гарним середовищем для електроніки.

У модульній системі шафу або раму з усіма зовнішніми з'єднаннями, кріпленнями тощо можна повністю встановити на початку процесу, що захищає електроніку під час фази будівництва. Вся критично важлива частина може бути підключена вже після завершення будівництва, коли потрібна потужність для підключеного обладнання.

Масштабованість

У модульному ІБП дуже легко підвищити ємність системи або додати резерв шляхом простого додавання додаткових модулів. Звичайно, це вимагає наявності додаткових модульних слотів, а також правильних розмірів запобіжників та кабелів.

Більша масштабованість дає змогу точно налаштувати систему відповідно до поточних вимог, а також спростити з'єднання додаткового обладнання з модульним ІБП у майбутньому. Для традиційного ІБП потрібно було б спочатку встановити ІБП необхідного розміру, щоб керувати зростанням навантажень, або встановити повністю новий ІБП.

Якщо існує висока ймовірність того, що система потребуватиме додаткової потужності протягом усього терміну служби, також розумно буде заздалегідь відвести місце для додаткових акумуляторів у проекті системи.

Сервісне обслуговування

У модульному ІБП, призначеному для резервування, потенційний збій у електроніці не матиме оперативного впливу. Відмова модуля ініціюватиме аварійний сигнал, і будь-хто із співробітників, незалежно від того, пройшов він спеціальне тренування чи ні, може замінити несправний модуль за лічені секунди.

Для традиційного ІБП це, як правило, означає, що весь блок потребує сервісного обслуговування сертифікованим техніком або весь ІБП потрібно замінити. Це може бути надзвичайно дорого на борту корабля або офшорної установки.

Модулі Випрямляч / Інвертор (або Rectiverter), як правило, мають дуже високий середній час відмови (MTBF), і невисокі вимоги до запчастин.

Термін служби

У модульному ІБП для морських установок легко вибрати компоненти з більш високими характеристиками якості та довшим терміном служби. Модулі енергоживлення, як правило, призначені для промислових застосувань з тривалим очікуваним терміном служби та високим середнім часом відмови (MTBF).

Акумулятори також доступні в різних варіаціях проектного терміну служби. Це залежить від товщини мідних пластин, міцності електроліту та інших параметрів, які впливають як на термін служби, так і на вартість. У традиційному ІБП, як правило використовуються батареї з проектним терміном служби від 3 до 5 років, це означає, що батареї необхідно буде замінити 2-3 рази протягом очікуваного терміну служби.

У модульному ІБП встановлюються батареї з довшим терміном служби, таким чином вони повинні працювати впродовж всього очікуваного терміну служби без заміни.

Модульна система також оснащена більш вдосконаленою системою контролю за батареями, що також сприяє додатковому терміну служби акумулятора.

Розроблений для морських установок

Обладнання, призначене для використання на борту суден, розроблене у відповідності до вимог у електроенергії, з урахуванням вібрації, а також інших елементів, що впливають на термін служби продукту. У модульному ІБП ці вимоги зазвичай задовольняються на більш низькому рівні – рівні компонентів та будівельних блоків – а не на системному рівні.

Це впливає на загальну якість системи та спрощує процес сертифікації суден.

Двонаправлений Випрямляч / Інвертор

Компанія Eltek запустила двонаправлений перетворювач потужності (Rectiverter), який поєднує функцію випрямляча та інвертора в одному модулі. Крім того, він також включає в себе функціональність статичного обхідного перемикача в традиційному ІБП змінного струму.

Rectiverter – це 3-портовий пристрій (вхід змінного струму, вихід змінного струму та вхід / вихід постійного струму), в якому порт постійного струму двонаправлений. Це означає, що модуль, який працює в нормальному режимі, забезпечить вихідний струм, як змінний, так і постійний. У випадку втрати вхідного змінного струму, пристрій негайно переключиться на чистий режим інвертора, який перетворює енергію в постійний струм та живить вхід / вихід змінного струму без переривань у роботі.

Результат призводить до значного зниження загальної вартості експлуатації, і ви маєте надійну та швидку систему, яка відповідає всім очікуванням у морській галузі.

Такі продукти значно спрощують складність модульних систем. Надійність поліпшується, вартість та розмір зменшуються, а загальна вартість експлуатації зводиться до мінімуму.

Загальна вартість грає ключову роль

При прийнятті рішення щодо забезпечення живлення для критично важливих систем на борту суден, важливо розглянути загальну вартість експлуатації. Існує безліч альтернатив, які здаються привабливими на основі початкової ціни покупки.

Модульний ІБП може мати трохи більшу початкову вартість, але перераховані нижче переваги, залишають далеко позаду всі інші аргументи:

⦁ Масштабованість – легко збільшити потужність, шляхом простого додавання модулів або резерву

⦁ Сервісне обслуговування – заміна модуля займає лічені секунди за наявності запчастин

⦁ Термін служби – з високоякісними компонентами система буде працювати набагато довше

⦁ Установка може бути завершена без використання будь-якої чутливої електроніки (за необхідності модулі можна виймати та зберігати у належному місці, якщо під час установки створюються не дуже сприятливі умови).

⦁ Надійність – окрім витрат, все вищезазначене, очевидно, впливає на надійність подачі живлення для критично важливих бортових систем.

Результат призводить до значного зниження загальної вартості експлуатації, і ви маєте надійну та швидку систему, яка відповідає всім очікуванням у морській галузі.

Ця стаття була вперше опублікована у журналі "Scandinavian Oil-Gas Magazine", випуск 3, 2016 рік.

Про автора: Інгар Соренсен є генеральним директором відділу Морської та офшорної промисловості компанії Eltek. Має майже 30-річний досвід роботи в компанії Eltek. Почав свою діяльність у компанії як системний дизайнер та менеджер проектів для морських і офшорних проектів. У 2001 році Інгар Соренсен був призначений менеджером бізнес-підрозділу «Nordic», а в 2010 році став відповідальним за розробку низки стандартних морських та офшорних рішень, які отримали схвалення провідних класифікаційних товариств DNV та ABS.