綜合錄井儀不間斷電源的選配及使用

摘要：本文結(jié)合現(xiàn)場實際，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(xiàn)油氣田具有重要的作用。該儀器通過計算機對多種傳感器進行控制，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(zhǔn)確信息，它對電源的要求相當(dāng)嚴(yán)格。但由于它的主要工作場所是鉆井施工現(xiàn)場，電源是由鉆井隊的柴油發(fā)電機提供，受井場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(zhǔn)確性和安全性。為了解決該問題，不間斷電源（Uninterruptible Power Supply以下簡稱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(shè)備提供高質(zhì)量電源，并能夠在一定時間內(nèi)，即使市電因某種原因而斷電，但它仍能為設(shè)備繼續(xù)提供電源的設(shè)備。目前市場上的UPS電源品牌眾多，主要分為三類，它們的部分性能參數(shù)如表（一）：   

　　通過表（一）可以看出：后備式UPS電源的輸出質(zhì)量相對而言較差，在線式UPS電源的輸出質(zhì)量最高； UPS電源既能對市電起著穩(wěn)壓作用，又有凈化電源的作用，還能保證在市電中斷時及時為用電設(shè)備繼續(xù)提供高質(zhì)量的電源；同時，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UPS的供電時間，一旦電池質(zhì)量出現(xiàn)問題，UPS的功能將大幅降低，僅能起著凈化電源和穩(wěn)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(yīng)用。

　　二綜合錄井儀工作的電源環(huán)境

　　綜合錄井的過程貫穿于整個鉆井過程，由于井場多處于野外，井場的電力供應(yīng)來源于鉆井隊的柴油發(fā)電機。這種電源通常由于受到負(fù)載的影響，其電壓、頻率波動較大。

　　另一方面，隨著鉆井技術(shù)的進一步提高，節(jié)能發(fā)電機在鉆井隊也得到了應(yīng)用，為降低鉆井成本，在正常鉆井施工過程中，井場的電力通常由節(jié)能發(fā)電機而不是柴油發(fā)電機提供。由于節(jié)能發(fā)電機的動力來源于鉆機，隨著鉆機負(fù)載劇烈變化，它輸出電源的電壓、頻率受負(fù)載的影響就更加嚴(yán)重，電源的質(zhì)量也就更加難以保證，電壓波動范圍通常為：160-240V；頻率的波動范圍通常為：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(yīng)用工作站、監(jiān)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，井場電源由于質(zhì)量低下，難以滿足綜合錄井儀的要求。

　　三 UPS常見故障及原因分析

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

　　1.井場電源正常時，UPS輸出正常，而無井場電源時，UPS無輸出
　　對于該故障，其主要原因可能是蓄電池電壓不足，難以啟動逆變器工作；逆變器出現(xiàn)故障，UPS整機出現(xiàn)故障；
　　2.蓄電池電壓偏低，但開機充電十幾小時后，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UPS電源開關(guān)時，聽到繼電器反復(fù)的動作聲，UPS面板指示電池電壓過低
　　該故障的原因可能是由于蓄電池放電時間過長而導(dǎo)致電壓過低，需要對蓄電池均衡充電處理；
　　4.有井場電源時，UPS只是工作于逆變狀態(tài)而不能轉(zhuǎn)換到市電狀態(tài)
　　應(yīng)考慮市電保險絲是否受到損壞；
　　5.井場電源正常，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電源的質(zhì)量難以符合UPS的輸入要求，此時應(yīng)測量和觀察井場電源的電壓、頻率，一旦超出UPS的輸入要求，應(yīng)及時要求鉆井對電氣工程師予以協(xié)調(diào)。

　　四綜合錄井儀UPS電源的配置要求

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

　　1.電壓輸入范圍大
　　結(jié)合井場電力系統(tǒng)實際，電壓變化幅度大的特點，該UPS電源的輸入電壓范圍一定要滿足節(jié)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(yīng)錄井現(xiàn)場的工作要求，主要一個原因就是輸入頻率的范圍過小，從而導(dǎo)致現(xiàn)場不能正常工作，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(yīng)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），時間t的單位是小時（h），則電池容量（Q）的單位是安時（Ah），

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

　　綜上所述，應(yīng)為綜合錄井儀選配一臺在線式UPS電源，電池組應(yīng)根據(jù)綜合錄井儀的額定功率大小來選配，做到既能滿足工作要求，又不浪費成本。

　　五綜合錄井儀UPS電源使用時的注意事項

　　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題，為保證其能正常工作，我們應(yīng)注意以下幾個方面：

　　1.盡量滿足其工作環(huán)境要求，保證其應(yīng)有良好的通風(fēng)系統(tǒng)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(yīng)主動斷開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(xiàn)井場電源的電壓或頻率波動不正常時，要及時同鉆井隊有關(guān)人員聯(lián)系，盡可能使井場電源的有關(guān)參數(shù)滿足UPS電源的輸入范圍。
　　4.使用一定時期后，應(yīng)對UPS電源的電池組進行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)個別電池電壓異常要及時更換，保證電池組內(nèi)單體電池的電壓基本一致，有利于延長電池的壽命。

　　六結(jié)束語

　　通過對綜合錄井儀中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(tǒng)原理與維修 電子工業(yè)出版社1999年