Расчёт мощности ИБП для объектов нефтегазовой отрасли

Системы бесперебойного питания для объектов нефтегазового комплекса: расчёт параметров и выбор технических решений

Проектирование систем бесперебойного питания для объектов нефтегазовой отрасли требует учёта множества специфических факторов: от экстремальных климатических условий до высоких пусковых токов технологического оборудования. Ошибки на этапе расчёта приводят к недостаточному резервированию или неоправданному завышению мощности, что в обоих случаях влечёт экономические потери и снижение надёжности. Компания «Юниджет» специализируется на проектировании и внедрении промышленных ИБП для нефтегазового комплекса и накопила значительный опыт работы с объектами различных категорий.

Обратите внимание: представленные в материале методики расчёта и коэффициенты носят справочный характер. Фактические параметры системы бесперебойного питания определяются на основе технического обследования конкретного объекта, анализа проектной документации и требований эксплуатирующей организации. Для разработки проектного решения обращайтесь в компанию «Юниджет» www.uni-jet.com — проведём необходимые изыскания и подберём оптимальную конфигурацию с учётом специфики вашего производства.

Классификация объектов и систематизация требований

Нефтегазовая отрасль России включает несколько сотен крупных объектов, требующих резервирования электропитания. По данным отраслевой статистики, в эксплуатации находятся более 250 компрессорных станций магистральных газопроводов, около 500 нефтеперекачивающих станций, свыше 100 установок комплексной подготовки газа. Каждый тип объекта характеризуется собственным профилем нагрузок и требованиями к надёжности электроснабжения.

Климатические условия эксплуатации варьируются в широком диапазоне. Объекты на полуострове Ямал функционируют при температурах до -60°C, тогда как Астраханский газоперерабатывающий завод работает при летних максимумах +45°C. Согласно ГОСТ 15150-69 «Машины, приборы и другие технические изделия», оборудование должно соответствовать климатическому исполнению места установки.

Классификация объектов по климатическим зонам

• КС (Ямал, Якутия) — Климатическая зона УХЛ1, диапазон температур -60...+40°C. Особые факторы: вечная мерзлота, полярная ночь
• НПС (Западная Сибирь) — Климатическая зона УХЛ1, диапазон температур -50...+40°C. Особые факторы: болотистая местность
• НПЗ (Поволжье) — Климатическая зона У1, диапазон температур -40...+45°C. Особые факторы: высокая влажность
• Шельфовые платформы — Климатическая зона ОМ1, диапазон температур -30...+35°C. Особые факторы: морской климат, вибрации
• УКПГ (Средняя Азия) — Климатическая зона Т1, диапазон температур -25...+50°C. Особые факторы: песчаные бури

Компания «Юниджет» реализовала проекты во всех перечисленных климатических зонах, что позволило накопить практический опыт адаптации типовых решений к конкретным условиям эксплуатации.

Расчёт мощности ИБП для компрессорных станций

Компрессорные станции магистральных газопроводов относятся к объектам первой категории надёжности электроснабжения. Основными потребителями, требующими резервирования, являются системы автоматизированного управления технологическими процессами (АСУ ТП), контрольно-измерительные приборы и автоматика (КИПиА), системы противоаварийной защиты (ПАЗ), технологическая связь и аварийное освещение.

Расчёт требуемой мощности ИБП выполняется по формуле:

$P_{\text{ИБП}}=(P_{\text{АСУ}}+P_{\text{КИПиА}}+P_{\text{ПАЗ}}+P_{\text{связь}}+P_{\text{осв}})\times K_{\text{одн}}\times K_{\text{зап}}$

где:

• P_АСУ — мощность системы управления технологическим процессом, кВт
• P_КИПиА — мощность контрольно-измерительных приборов, кВт
• P_ПАЗ — мощность системы противоаварийной защиты, кВт
• P_связь — мощность средств технологической связи, кВт
• P_осв — мощность аварийного освещения, кВт
• K_одн — коэффициент одновременности работы оборудования
• K_зап — коэффициент запаса на развитие и неучтённые нагрузки

Типовые значения мощности для компрессорной станции с агрегатами ГПА-16

• АСУ ТП одного ГПА: 15-20 кВт (включая серверы, АРМ операторов)
• КИПиА на один ГПА: 3-5 кВт (датчики, преобразователи)
• Система ПАЗ (общестанционная): 8-12 кВт (контроллеры, исполнительные устройства)
• Телемеханика и связь: 5-8 кВт (включая SCADA)
• Аварийное освещение: 10-15 кВт (по нормам СП 52.13330.2016)

Коэффициент одновременности K_одн для компрессорных станций принимается в диапазоне 0,7-0,85 в зависимости от режима работы. При нормальной эксплуатации часть оборудования находится в резерве или в режиме пониженного потребления. Коэффициент запаса K_зап рекомендуется принимать 1,2-1,3 для обеспечения возможности подключения дополнительного оборудования.

Пример расчёта для КС с четырьмя агрегатами ГПА-16

Исходные данные:

• АСУ ТП: 4 × 18 = 72 кВт
• КИПиА: 4 × 4 = 16 кВт
• ПАЗ: 10 кВт
• Связь и телемеханика: 7 кВт
• Аварийное освещение: 12 кВт

Суммарная установленная мощность: 72 + 16 + 10 + 7 + 12 = 117 кВт

Расчётная мощность ИБП:

$P_{\text{ИБП}}=117\times \mathrm{0,8}\times \mathrm{1,25}=117\text{кВА}$

С учётом коэффициента мощности нагрузки 0,9 выбирается ИБП мощностью 120-150 кВА.

Согласно СТО Газпром 2-6.2-1028-2015 «Нормы проектирования систем электроснабжения компрессорных станций», время автономной работы должно составлять не менее 30 минут для обеспечения безопасного останова оборудования при отказе основного и резервного источников питания.

Расчёт пусковых токов и учёт рекуперации для насосных станций

Нефтеперекачивающие станции характеризуются наличием мощных электродвигателей магистральных насосов. При проектировании системы бесперебойного питания необходимо учитывать два критических режима работы электроприводов: пуск и торможение.

Пусковые токи

Пусковые токи асинхронных двигателей могут превышать номинальные значения в 5-7 раз, что создаёт кратковременные перегрузки, способные вывести ИБП в аварийный режим.

Расчёт пускового тока электродвигателя выполняется по формуле:

$I_{\text{пуск}}=\frac{K_{\text{пуск}}\times P_{\text{ном}}}{\sqrt{3}\times U\times cos\phi \times \eta }$

где:

• K_пуск — кратность пускового тока (из паспорта двигателя)
• P_ном — номинальная мощность двигателя, кВт
• U — линейное напряжение сети, В
• cos φ — коэффициент мощности двигателя
• η — КПД двигателя

Коэффициенты пускового тока для различных типов насосов

• Центробежный магистральный: K_пуск = 5-7, время пуска 8-15 с
• Центробежный подпорный: K_пуск = 4-6, время пуска 5-10 с
• Винтовой: K_пуск = 3-4, время пуска 3-8 с
• Поршневой: K_пуск = 2-3, время пуска 2-5 с

Рекуперация энергии при торможении

Отдельного внимания заслуживает режим торможения электроприводов. При снижении частоты вращения двигателя (штатное торможение, аварийный останов, сброс нагрузки) кинетическая энергия вращающихся масс преобразуется в электрическую и возвращается в питающую сеть. Это явление называется рекуперацией.

При работе от промышленной сети рекуперируемая энергия поглощается другими потребителями или возвращается в распределительную сеть. Однако при работе ИБП от аккумуляторных батарей ситуация принципиально меняется: инвертор ИБП не рассчитан на приём энергии от нагрузки. Рекуперируемая мощность вызывает повышение напряжения на шине постоянного тока, что может привести к:

• Срабатыванию защиты по перенапряжению и отключению ИБП
• Повреждению конденсаторов звена постоянного тока
• Перезаряду аккумуляторных батарей с последующим тепловым разгоном
• Выходу из строя IGBT-транзисторов инвертора

Расчёт средней рекуперируемой мощности:

$P_{\text{ср.рек}}=\frac{J\times {\omega }^2}{2\times t_{\text{торм}}}$

где:

• J — момент инерции ротора и механизма, кг·м²
• ω — угловая скорость до начала торможения, рад/с
• t_торм — время торможения, с

Важно учитывать: пиковая мощность рекуперации в начальный момент торможения может превышать рассчитанное среднее значение в 2 раза. Выбор тормозных резисторов и защитных устройств должен производиться по пиковым значениям.

Для насоса НМ 10000-210 с двигателем 6300 кВт момент инерции ротора составляет около 1500 кг·м². При номинальной частоте вращения 3000 об/мин и времени торможения 10 секунд средняя рекуперируемая мощность достигает:

$P_{\text{ср.рек}}=\frac{1500\times {\left(314\right)}^2}{2\times 10}=\mathrm{7,4}\text{МВт}$

Разумеется, системы АСУ ТП и КИПиА не подключаются напрямую к силовым цепям электроприводов такой мощности. Однако при использовании частотных преобразователей с общей шиной постоянного тока или при питании вспомогательных приводов (задвижки, вентиляторы охлаждения) от ИБП проблема рекуперации становится актуальной.

Технические решения для защиты от рекуперации

1. Тормозные резисторы (чопперы). Частотные преобразователи комплектуются тормозными модулями, рассеивающими избыточную энергию на резисторах. При проектировании необходимо убедиться, что тормозные резисторы рассчитаны на полную энергию торможения.
2. Рекуперативные блоки. Возвращают энергию торможения в питающую сеть. При работе от ИБП неприменимы без дополнительных мер.
3. Разделение нагрузок. Электроприводы с возможностью рекуперации подключаются к отдельному ИБП или выделяются на байпасную линию при работе от батарей.
4. Выбор ИБП с защитой от обратной мощности. Промышленные ИБП «ЭНТЕЛ» серии HPX оснащены системой контроля направления потока мощности и автоматически активируют защитные механизмы при обнаружении рекуперации.

При прямом пуске крупных насосов (например, НМ 10000-210 мощностью 6300 кВт) пусковой ток достигает значений, несовместимых с работой от ИБП. В таких случаях применяются следующие технические решения:

1. Использование частотных преобразователей. Плавный пуск через ПЧ снижает пусковой ток до 1,5-2 номиналов. Однако при этом ПЧ генерирует гармонические искажения, которые необходимо учитывать при выборе ИБП. Кроме того, необходимо предусмотреть защиту от рекуперации при торможении.
2. Ступенчатый пуск группы насосов. При последовательном запуске насосов с интервалом 30-60 секунд суммарный пусковой ток не превышает допустимых значений.
3. Применение ИБП с тиристорным выпрямителем. Промышленные ИБП «ЭНТЕЛ» серии HPX с тиристорным выпрямителем способны выдерживать кратковременные перегрузки до 150% в течение 60 секунд и до 125% в течение 10 минут, что обеспечивает устойчивую работу при пусках оборудования.

Пример расчёта для НПС с насосами ЦНС 180-1900

Номинальная мощность двигателя: 800 кВт

Номинальный ток:

$I_{\text{ном}}=\frac{800}{\sqrt{3}\times 6\times \mathrm{0,87}\times \mathrm{0,95}}=91\text{А}$

Пусковой ток при K_пуск = 6:

$I_{\text{пуск}}=6\times 91=546\text{А}$

Для системы АСУ ТП и КИПиА данной НПС (без учёта силовых нагрузок) требуется ИБП мощностью 80-100 кВА с повышенной перегрузочной способностью и защитой от рекуперации вспомогательных приводов.

Температурная коррекция ёмкости и срока службы АКБ

Температура эксплуатации оказывает двойное влияние на свинцово-кислотные аккумуляторные батареи: изменяет доступную ёмкость и определяет срок службы. Оба фактора критичны для объектов нефтегазового комплекса, работающих в экстремальных климатических условиях.

Влияние температуры на ёмкость

При отрицательных температурах вязкость электролита возрастает, подвижность ионов снижается, и фактическая ёмкость падает. Для свинцово-кислотных батарей при температуре -40°C доступная ёмкость составляет лишь 40-50% от номинальной, определённой при +25°C.

Расчёт фактической ёмкости с учётом температуры выполняется по формуле:

$C_{\text{факт}}=C_{\text{ном}}\times [1-k_t\times (25-t\left)\right]$

где:

• C_ном — номинальная ёмкость батареи при +25°C, Ач
• k_t — температурный коэффициент (0,006-0,01 для AGM, 0,005-0,008 для GEL)
• t — фактическая температура эксплуатации, °C

Зависимость доступной ёмкости АКБ от температуры

• +25°C: AGM — 100%, GEL — 100%, Li-ion (LFP) — 100%
• +10°C: AGM — 90%, GEL — 92%, Li-ion (LFP) — 98%
• 0°C: AGM — 80%, GEL — 85%, Li-ion (LFP) — 95%
• -10°C: AGM — 70%, GEL — 75%, Li-ion (LFP) — 90%
• -20°C: AGM — 55%, GEL — 65%, Li-ion (LFP) — 80%
• -30°C: AGM — 45%, GEL — 55%, Li-ion (LFP) — 65%
• -40°C: AGM — 35%, GEL — 45%, Li-ion (LFP) — 50%

Влияние температуры на срок службы

Повышенная температура эксплуатации оказывает ещё более разрушительное воздействие на аккумуляторные батареи. Согласно правилу Аррениуса, скорость химических реакций (включая деградацию активных материалов и коррозию решёток) удваивается при повышении температуры на каждые 8-10°C.

Для свинцово-кислотных батарей это означает: каждые 8-10°C превышения оптимальной температуры +20...+25°C сокращают срок службы вдвое.

Зависимость срока службы АКБ от температуры эксплуатации

• +20°C: Относительный срок службы 120%, абсолютный срок службы (AGM 10 лет) — 12 лет
• +25°C: Относительный срок службы 100%, абсолютный срок службы — 10 лет
• +30°C: Относительный срок службы 50%, абсолютный срок службы — 5 лет
• +35°C: Относительный срок службы 25%, абсолютный срок службы — 2,5 года
• +40°C: Относительный срок службы 12%, абсолютный срок службы — 1,2 года
• +45°C: Относительный срок службы 6%, абсолютный срок службы — 7 месяцев

Приведённые данные наглядно демонстрируют, почему в настоящем руководстве температуры выше +25°C не рассматриваются как допустимые для размещения аккумуляторных батарей. При +30°C батарея, рассчитанная на 10 лет эксплуатации, прослужит только 5 лет. При +35°C — менее 3 лет. Экономия на системе кондиционирования батарейного помещения многократно перекрывается затратами на преждевременную замену АКБ.

Для объектов нефтегазового комплекса, расположенных в южных регионах (Астраханская область, Средняя Азия), где летние температуры достигают +45°C и выше, обязательным требованием является размещение батарейных шкафов в кондиционируемых помещениях с поддержанием температуры не выше +25°C.

Расчёт для северных условий

Пример расчёта для УКПГ на Ямале:

• Требуемое время автономии: 60 минут
• Мощность нагрузки: 50 кВт
• Напряжение батарейной шины: 384 В
• Минимальная температура в помещении АКБ: -10°C (при отказе отопления)

Расчёт ёмкости при +25°C:

$C_{25}=\frac{P\times t}{U\times \eta }=\frac{50000\times 1}{384\times \mathrm{0,94}}=138\text{Ач}$

Коррекция на температуру -10°C:

$C_{\text{факт}}=\frac{138}{\mathrm{0,70}}=197\text{Ач}$

Коррекция на старение батарей (коэффициент 1,25):

$C_{\text{расч}}=197\times \mathrm{1,25}=246\text{Ач}$

Для обеспечения требуемой автономии необходим батарейный массив ёмкостью не менее 250 Ач.

При проектировании объектов в районах Крайнего Севера критическим параметром является время прогрева дизель-генераторной установки. При температуре -50°C и отсутствии предпускового подогрева время выхода ДГУ на рабочий режим может составлять 10-15 минут. Система ИБП должна обеспечить автономную работу на этот период с учётом возможных неудачных попыток пуска.

Для северных объектов компания «Юниджет» рекомендует применение термостатированных батарейных шкафов с электрообогревом и теплоизоляцией. Температура внутри шкафа поддерживается в диапазоне +15...+25°C независимо от температуры окружающей среды, что обеспечивает номинальную ёмкость АКБ и расчётный срок службы.

Альтернативным решением является применение литий-железо-фосфатных (LiFePO4) аккумуляторов, которые сохраняют до 80% ёмкости при -20°C и допускают эксплуатацию до -40°C. Несмотря на более высокую начальную стоимость, Li-ion батареи обеспечивают снижение массогабаритных характеристик в 2-3 раза и увеличение срока службы до 15-20 лет. Кроме того, литиевые батареи менее чувствительны к повышенным температурам: при +35°C срок службы сокращается лишь на 10-15%, а не в 4 раза, как у свинцово-кислотных.

Обеспечение взрывозащиты на объектах НПЗ

Нефтеперерабатывающие заводы содержат технологические установки, на которых возможно образование взрывоопасных газовоздушных смесей. Согласно ГОСТ IEC 60079-10-1-2013 «Взрывоопасные среды», выделяют три класса зон:

• Зона 0: взрывоопасная смесь присутствует постоянно или в течение длительного времени
• Зона 1: взрывоопасная смесь может образоваться при нормальном режиме работы
• Зона 2: взрывоопасная смесь маловероятна и возможна только при авариях

Для установки ИБП во взрывоопасных зонах применяются следующие виды защиты:

Ex d (взрывонепроницаемая оболочка) — допускается для зон 1 и 2. Оболочка выдерживает давление взрыва внутри и предотвращает распространение пламени. Маркировка: Ex d IIC T4 Gb.

Ex e (повышенная защита) — допускается для зоны 2. Исключает возможность искрения и нагрева поверхностей выше допустимой температуры. Маркировка: Ex e IIB T3 Gc.

Ex p (защита избыточным давлением) — универсальное решение для зон 1 и 2. Внутри корпуса поддерживается избыточное давление чистого воздуха или инертного газа.

Критически важным параметром для систем Ex p является время предпусковой продувки, необходимое для удаления взрывоопасной смеси из корпуса перед подачей напряжения:

$t_{\text{продувки}}=\frac{k\times V}{Q_{\text{вент}}}$

где:

• k — коэффициент запаса (согласно ГОСТ IEC 60079-2 обычно равен 5)
• V — свободный объем корпуса, м³
• Q_вент — расход продувочного воздуха, м³/мин

Минимальное избыточное давление в рабочем режиме должно составлять не менее 50 Па относительно окружающей среды.

Тепловой расчёт для герметичного корпуса

При размещении ИБП в герметичном корпусе IP66 возникает проблема отвода тепла. Тепловыделение ИБП мощностью 100 кВА при КПД 94% составляет:

$Q=P\times (1-\eta )=100\times \mathrm{0,06}=6\text{кВт}$

Для отвода такого количества тепла требуется либо теплообменник типа «воздух-воздух» с развитой поверхностью, либо система жидкостного охлаждения. ИБП «ЭНТЕЛ» во взрывозащищённом исполнении комплектуются встроенными теплообменниками и системой контроля температуры.

Выбор типа взрывозащиты в зависимости от категории смеси

• IIA (Пропан, бутан): Рекомендуемая защита — Ex d IIA или Ex e
• IIB (Этилен, окись углерода): Рекомендуемая защита — Ex d IIB или Ex p
• IIC (Водород, ацетилен): Рекомендуемая защита — Только Ex d IIC

Подавление гармонических искажений

Частотные преобразователи, применяемые для регулирования скорости электроприводов насосов и компрессоров, генерируют гармонические искажения тока. Типичный 6-пульсный выпрямитель создаёт гармоники 5-го, 7-го, 11-го и 13-го порядков с суммарным коэффициентом искажений THDi до 35-45%.

Расчёт коэффициента гармонических искажений тока:

$\mathrm{THDi}=\sqrt{\frac{\Sigma I_h^2}{I_1^2}}\times 100\%$

где:

• I_h — действующее значение тока h-й гармоники
• I₁ — действующее значение тока основной частоты

Гармонические искажения приводят к следующим негативным последствиям:

• Перегрев трансформаторов и кабелей
• Ложные срабатывания защитных устройств
• Искажение показаний измерительных приборов
• Снижение КПД и срока службы оборудования

Для оценки влияния гармоник на трансформаторы используется K-фактор:

$K=\frac{\Sigma (I_h^2\times h^2)}{\Sigma I_h^2}$

Трансформатор с K-фактором 13 и выше способен работать с нелинейными нагрузками без перегрева. Все ИБП «ЭНТЕЛ» комплектуются трансформаторами с K-фактором не менее 13.

Методы снижения гармонических искажений

1. Пассивные фильтры — LC-цепи, настроенные на частоты доминирующих гармоник. Снижают THDi до 8-12%.
2. Активные фильтры — генерируют противофазные токи гармоник. Снижают THDi до 3-5%.
3. 12-пульсные выпрямители — применение двух 6-пульсных мостов со сдвигом фазы 30° подавляет 5-ю и 7-ю гармоники. THDi не превышает 10-12%.
4. 18-пульсные и 24-пульсные схемы — обеспечивают THDi менее 5%.

Промышленные ИБП «ЭНТЕЛ» серии HPX и MPX оснащаются 12-пульсными выпрямителями, что обеспечивает входной коэффициент искажений не более 8% при полной нагрузке. По требованию заказчика возможна комплектация активными фильтрами гармоник.

Расчёт времени автономной работы для безопасного останова

Время автономной работы ИБП определяется не только временем запуска резервного источника (ДГУ), но и технологическими требованиями к безопасному останову производственных процессов. Согласно Федеральным нормам и правилам в области промышленной безопасности «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности», останов технологического оборудования должен выполняться по регламентированной процедуре.

Время безопасного останова технологических установок

• Атмосферная перегонка (АВТ): 45-60 минут. Критичные операции: освобождение колонн, продувка
• Каталитический крекинг: 90-120 минут. Критичные операции: продувка реактора, охлаждение катализатора
• Гидроочистка: 60-90 минут. Критичные операции: сброс давления, промывка
• Компримирование газа: 30-45 минут. Критичные операции: разгрузка компрессоров, закрытие кранов
• Перекачка нефти: 15-30 минут. Критичные операции: закрытие задвижек, дренаж

Расчёт требуемой ёмкости батарей с учётом глубины разряда:

$C=\frac{P\times t\times K_{\text{ст}}}{U\times \eta \times D_{\text{max}}}$

где:

• P — мощность нагрузки, Вт
• t — требуемое время автономии, ч
• K_ст — коэффициент старения (обычно 1,25)
• U — напряжение батарейной шины, В
• η — КПД инвертора (0,92-0,96)
• D_max — допустимая глубина разряда (0,8 для AGM; 0,9 для LFP)

Пример расчёта для установки гидроочистки дизельного топлива

• Мощность нагрузки: 80 кВт
• Требуемое время автономии: 90 минут = 1,5 часа
• Напряжение батарейной шины: 480 В
• КПД инвертора: 0,94
• Глубина разряда: 0,8
• Коэффициент старения: 1,25

$C=\frac{80000\times \mathrm{1,5}\times \mathrm{1,25}}{480\times \mathrm{0,94}\times \mathrm{0,8}}=415\text{Ач}$

Для реализации проектов с автономией до 4 часов компания «Юниджет» применяет комбинированные решения: основной батарейный массив обеспечивает работу критичных систем, а менее важные потребители автоматически отключаются по истечении заданного времени.

Интеграция с системами ПАЗ и АСУ ТП

Современный ИБП является элементом контура автоматизированного управления и должен обмениваться информацией с вышестоящими системами. Время реакции на аварийные сигналы не должно превышать 100 мс.

Основные протоколы обмена данными

• Modbus RTU — последовательный интерфейс RS-485, скорость до 115200 бод
• Modbus TCP — передача данных по Ethernet, интеграция в корпоративную сеть
• Profibus DP — промышленная шина, время цикла 1-10 мс
• IEC 61850 — стандарт для цифровых подстанций, поддержка GOOSE-сообщений

Перечень передаваемых сигналов

• Авария ИБП — Дискретный (сухой контакт), приоритет критический
• Работа от батарей — Дискретный, приоритет высокий
• Низкий заряд батарей — Дискретный, приоритет высокий
• Перегрузка — Дискретный, приоритет высокий
• Перегрев — Дискретный, приоритет средний
• Входное напряжение — Аналоговый, приоритет информационный
• Выходное напряжение — Аналоговый, приоритет информационный
• Ток нагрузки — Аналоговый, приоритет информационный
• Заряд батарей, % — Аналоговый, приоритет информационный

Для объектов с повышенными требованиями к надёжности применяется резервирование каналов связи. ИБП «ЭНТЕЛ» поддерживают одновременное подключение нескольких коммуникационных плат с независимыми интерфейсами.

Совместимость с распространёнными системами автоматизации

• Yokogawa ProSafe-RS / CENTUM VP
• Emerson DeltaV / Ovation
• Honeywell Experion PKS
• ABB 800xA
• Siemens PCS 7
• Отечественные системы: СПБУ «Квинт», «Круг-2000», «Торнадо»

Расчёт задержки в цепи управления:

$t_{\text{общ}}=t_{\text{ИБП}}+t_{\text{связь}}+t_{\text{ПЛК}}+t_{\text{ИМ}}$

где:

• t_ИБП — время формирования сигнала ИБП (10-50 мс)
• t_связь — задержка в канале связи (1-20 мс)
• t_ПЛК — время цикла контроллера (10-100 мс)
• t_ИМ — время срабатывания исполнительного механизма (100-500 мс)

Суммарное время реакции системы ПАЗ на сигнал от ИБП обычно составляет 200-700 мс, что удовлетворяет требованиям большинства технологических регламентов.

Примеры реализованных проектов

Кейс 1: Дожимная насосная станция, Восточная Сибирь

Исходные условия:

• Четыре насоса ЦНС 180-1900 с прямым пуском
• Минимальная температура наружного воздуха: -45°C
• Требуемое время автономии: 60 минут
• Класс взрывоопасности помещения АСУ ТП: отсутствует

Проблема: Пусковые токи насосов создавали броски нагрузки, выводившие ранее установленный ИБП в аварийный режим. Штатные свинцово-кислотные батареи при низких температурах обеспечивали лишь 25 минут автономии вместо расчётных 60.

Решение: Установлен ИБП «ЭНТЕЛ» HPX-400 с тиристорным выпрямителем, обеспечивающий перегрузочную способность 150% в течение 60 секунд. Батарейный массив размещён в термостатированном шкафу с электрообогревом и теплоизоляцией. Температура внутри шкафа поддерживается на уровне +20°C.

Результат: Три года безаварийной эксплуатации. Фактическое время автономии при испытаниях составило 72 минуты.

Кейс 2: Морская нефтедобывающая платформа

Исходные условия:

• Агрессивная среда: морской воздух с содержанием соли, наличие H₂S
• Постоянные вибрации от технологического оборудования
• Ограниченная площадь для размещения оборудования
• Требования сертификации Российского морского регистра судоходства (РМРС)

Проблема: Стандартные ИБП выходили из строя в течение 1-2 лет из-за коррозии электронных компонентов и механических повреждений от вибраций.

Решение: Разработан специализированный ИБП в морском исполнении:

• Степень защиты корпуса IP66
• Виброизоляционное основание с резинометаллическими амортизаторами
• Конформное покрытие печатных плат защитным лаком
• Контакты с золотым покрытием толщиной 5 мкм
• Уплотнения из фторкаучука (Viton)

Результат: Получено свидетельство о типовом одобрении РМРС. Оборудование эксплуатируется более 5 лет без замечаний.

Заключение

Проектирование систем бесперебойного питания для нефтегазового комплекса требует комплексного учёта технологических, климатических и экономических факторов. Представленные методики расчёта позволяют выполнить предварительную оценку параметров системы, однако окончательное решение должно приниматься на основе детального обследования объекта.