浅谈不间断电源系统在煤矿工作中的设计与管理【摘要】煤矿开采中的安全生产是煤矿企业发展的基本保证，而安全技术保障是避免矿难发生的重要措施。煤矿风机的不间断电源的应用对提高电量的稳定性、可靠性，保障煤矿开采中的人身财产安全具有重要意义。本文介绍了不间断电源系统的内容以及类型，着重介绍了线式不间断电源系统，并对煤矿开采作业中不间断电源系统的核心—蓄电池的管理提出了相关建议。
【关键词】煤矿；不间断电源系统；在线式；蓄电池；可编程序控制器
1、不间断电源系统概介
不间断电源系统uinterruptible power system（简称ups），是一种含有储能装置，并以整流器、逆变器为主要组成部分，稳压、稳频地输出的一种保护设备，可以解决当电力系统断电、电压不稳定等现象出现而造成的故障。它是随着计算机的诞生而出现，并在微型计算机发展的基础得到迅速地发展，主要应用在对供电质量要求高、可靠性强、连续性高的行业，如供电行业的电力系统、信息处理系统、通讯系统等。
煤矿是一个用电大户，而其开采中的电力保障主要是用双路或多路供电来保证供电安全，但随着电量负荷增大，会影响供电质量。而煤矿开采中，产生大量的瓦斯等易燃易爆气体，而保证井下风量通畅则可以在短时间内减少爆炸的危险，为人员的撤离争取到时间。
ups的发展经历了旋转式和静态变换式两个阶段。现阶段，常见的不间断电源静态变换式电源有三类：离线式（也称后备式）、在线式、在线互动式。在线式的核心部件是逆变器，也包含有蓄电池、充电器、整流器、稳压装置等。而逆变器一直处于工作状态，输出电压总是由逆变器提供。在线互动式电源控制约在15-～260v范围内，它向用户提供经过稳压器或经过变压器抽头调压处理的一般市电电源。而离线式电源平时处于冷备状态，它向用户提供经变压器抽头调压处理的一般市电电源。
2、不间断电源系统在煤矿工作中的设计与管理
2.1可编程序控制器的设计
2.1.2可编程序控制器
可编程序控制器的英文缩写是pc，为了不与个人计算机混淆，通常简称为plc。它是以微处理器为基础，综合了计算机、半导体、自动控制、数字以及通信网络技术而发展起来的一种工业自动控制装置，已成为自动化系统的基本装置。它具有数字量控制、模拟量控制、数量计算控制、实时监测、闭环过程控制、数据处理、通信及互联网等功能。可靠性高、抗干扰性能强；灵活性好、功能齐全；模块化结构、使用方便；安装方便、调试方便；体积小、能耗低是其具有的特点。使用plc进行故障检测，可以简单、准确地对电源模块、输入与输出模块进行检测。目前，煤矿机电系统控制的主流控制设备就是plc。
2.1.2plc在提升机电控系统中的设计
矿用提升机被称为煤矿开采工作的咽喉，在井上与井下的联系中有着非常重要的作用。由于工作性质和特殊的环境性，在设计中应考虑抗干扰性、结构组成等因素，一般采用冗余机构形式和模块结构。前者，一旦发生故障，备用装置可以立即投入使用；后者能在故障出现的时候，做到及时更换，并使系统恢复正常化。
提升机电控系统由主控系统、辅助控制系统、调速系统、上位机监控系统等组成。主控系统砸控制过程中，可以将速度、电流大小等情况与其它控制子系统进行相互交换，共同完成控制工作。辅控系统属于模拟量控制，由各种回路如深度指示器回路、各种电路回路、测速回路等组成。上位机监控系统可以将风机等运行状态直接显示出来。
关于主控系统，使用plc继承高速计数输入口，安装编码器在电机主轴进行采集信息，同时监视速度与深度。通过对井筒、深度指示器的各阶段进行行程开关和磁开关，来确定罐笼位置，以实现精确的停车位。
对于上位机监控系统，采用工业控制计算机与plc，并配备打印机与显示器共同来完成智能化的后台运行和管理，并显示运行信息等监视功能；下位机要承担信号、数据采集和控制任务。
提升机的信号如运行状态、参数、操作信号、保护信号等来自于不同环节，将这些信号引入到主控系统中，通过逻辑运算和闭锁，产生控制指令。这些信号分为轻、中、送回安全回路与plc，有系统进行运算与判断，最后通过机械结构，如施闸、电气制动等来执
行不同类型的故障处理。
2.2蓄电池的管理
蓄电池作为一种储能设备，具有稳定、可靠、方便等多种特点，广泛用在煤矿、不间断电源等国民经济的各个部门。蓄电池的作用是通过数据采集而实行实时监测，并尽量保证各个监测点所采集的数据的准确性。目常使用的蓄电池有三种，它们能在短时间内输出大流量：经济型hs蓄电池、长时间放电型的cs型、小型密封式m 型电池。蓄电池故障或失效一般表现为内电阻增大、端电压不够、容量不足、瞬间放电电流不满足负载启动要求等，而这些失效是造成不间断电源系统故障的最重要的原因，它工作的可靠性直接影响到整个系统的可靠性，因此，对蓄电池的管理至关重要。
2.2.1充电、放电要有规律。蓄电池长期闲置或者是使用不当会造成蓄电池长期不放电而处于浮充状态，会造成“硫酸盐化”（大量的硫酸铅吸附到电池的阴极表面），这些对电池的充电、放电造成不好的影响而导致电池“活性”下降，缩短电池的使用寿命。要想保持一个良好的电池使用度，应该每隔3～4个月就应该进行一次充电、放电。
2.2.2控制放电的深度。放电深度是指在蓄电池的使用中，电池放电的安时数占标称容量安时数的百分比。蓄电池的使用寿命与电池放电的深度有着密切的关系。深度放电会使内阻增大，这是蓄电池内部极板表面硫酸盐化的结果，甚至会造成“反极“现象和电池的永久性损坏。所以，在电池放电过程中，一定要控制电池放电的
程度，切勿进行深度放电。
2.2.3保持一个合适的温度。蓄电池的最佳使用温度是摄氏20～25度，这个温度可以延长电池的使用寿命。当温度较高的时候，电池的容量会下降，会造成永久性的损坏。同时，过高的环境温度又会加速电池内部化学活性的活动，产生大量的热能；热能过高的排放，又会让周围的环境温度上升，如此循环反复会加速缩短电池的寿命。而当温度较低时，铅板容易粉化而失去蓄电性能。
2.2.4禁止新、旧电池的混用，避免过电流、过电压充电。新电池电阻比较小，旧电池的电阻相对增大，如果混合使用，不同的电阻会造成不同的电压，而不同的电压又会对影响电流：电阻大，分压大，会有过压充电现象发生；电阻小，分压小，容易造成过流问题出现。过流充电是由于电池内部正负极板弯曲，表面的活性物质脱落，电池可使用容量下降；过压充电会造成电解液中的水被分解而变成气体，所以，要提高电池的使用寿命，切勿新旧电池混用。
参考文献
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