综合录井仪不间断电源的选配及使用

摘要：本文结合现场实际，对综合录井仪选配UPS电源提出要求，并对使用提出了注意事项。
关键词：UPS电源，综合录井仪，蓄电池

　　综合录井仪作为综合地质录井的主要工具，在石油工业中，对于寻找和发现油气田具有重要的作用。该仪器通过计算机对多种传感器进行控制，记录地层有关信息，判断地层中是否含有油气层。[1>为保证其正常工作，记录准确信息，它对电源的要求相当严格。但由于它的主要工作场所是钻井施工现场，电源是由钻井队的柴油发电机提供，受井场多种干扰因素的影响，电源质量较差，极有可能影响到录井仪器获得的资料准确性和安全性。为了解决该问题，不间断电源（Uninterruptible Power Supply以下简称UPS电源）便被广泛使用。

　　一 UPS电源概述
　　UPS电源是一种能够为特殊设备提供高质量电源，并能够在一定时间内，即使市电因某种原因而断电，但它仍能为设备继续提供电源的设备。目前市场上的UPS电源品牌众多，主要分为三类，它们的部分性能参数如表（一）：   

　　通过表（一）可以看出：后备式UPS电源的输出质量相对而言较差，在线式UPS电源的输出质量最高； UPS电源既能对市电起着稳压作用，又有净化电源的作用，还能保证在市电中断时及时为用电设备继续提供高质量的电源；同时，UPS电源对使用环境有一定的要求。
　　UPS电源的原理框图如图（1）[2>：

　　在UPS电源中，电池组是其重要组成部分，选用电池质量的高低，直接影响着UPS的供电时间，一旦电池质量出现问题，UPS的功能将大幅降低，仅能起着净化电源和稳压器的作用。目前，UPS用电池主要有是铅酸蓄电池，尤其是阀控式密封铅酸（VRLA）蓄电池已被广泛应用。

　　二综合录井仪工作的电源环境

　　综合录井的过程贯穿于整个钻井过程，由于井场多处于野外，井场的电力供应来源于钻井队的柴油发电机。这种电源通常由于受到负载的影响，其电压、频率波动较大。

　　另一方面，随着钻井技术的进一步提高，节能发电机在钻井队也得到了应用，为降低钻井成本，在正常钻井施工过程中，井场的电力通常由节能发电机而不是柴油发电机提供。由于节能发电机的动力来源于钻机，随着钻机负载剧烈变化，它输出电源的电压、频率受负载的影响就更加严重，电源的质量也就更加难以保证，电压波动范围通常为：160-240V；频率的波动范围通常为：45-55Hz。

　　综合录井仪的核心组成部分主要包括：由计算机组成的采集工作站、应用工作站、监控工作站，和气体分析单元，而这些部分均对电源有较高的质量要求，电压为220V±10V、频率为50Hz±5Hz。

　　由此可见，井场电源由于质量低下，难以满足综合录井仪的要求。

　　三 UPS常见故障及原因分析

　　在大量的运行的UPS中，故障有多种现象，但是结合到综合录井仪，则主要表现为以下几种常见现象：

　　1.井场电源正常时，UPS输出正常，而无井场电源时，UPS无输出
　　对于该故障，其主要原因可能是蓄电池电压不足，难以启动逆变器工作；逆变器出现故障，UPS整机出现故障；
　　2.蓄电池电压偏低，但开机充电十几小时后，蓄电池电压仍充不上去
　　可以判断故障原因极有可能存在于UPS的充电电路；
　　3.在每次打开UPS电源开关时，听到继电器反复的动作声，UPS面板指示电池电压过低
　　该故障的原因可能是由于蓄电池放电时间过长而导致电压过低，需要对蓄电池均衡充电处理；
　　4.有井场电源时，UPS只是工作于逆变状态而不能转换到市电状态
　　应考虑市电保险丝是否受到损坏；
　　5.井场电源正常，UPS蜂鸣器报警且只工作于逆变状态

　　引起该故障的原因可能是由于井场电源的质量难以符合UPS的输入要求，此时应测量和观察井场电源的电压、频率，一旦超出UPS的输入要求，应及时要求钻井对电气工程师予以协调。

　　四综合录井仪UPS电源的配置要求

　　通过前文分析，为保证综合录井仪正常运转，为其配置的UPS电源应满足以下条件：

　　1.电压输入范围大
　　结合井场电力系统实际，电压变化幅度大的特点，该UPS电源的输入电压范围一定要满足节能发电机的输出要求，即输入电压范围为160-240V；
　　2.频率输入范围大
　　适应录井现场的工作要求，主要一个原因就是输入频率的范围过小，从而导致现场不能正常工作，近尔影响到综合录井仪的工作。因此，配置的UPS电源的输入频率范围至少应在45Hz到55Hz之间。
　　3.输出功率要大于综合录井仪的额定功率
　　只有保证UPS的输出功率大于综合录井仪的额定功率，才能保证井场断电的瞬间不影响综合录井仪的正常工作。
　　4.电池的质量高、容量大

　　电池的容量定义为：Q=I*t

　　上式中，电流I的单位是安培（A），时间t的单位是小时（h），则电池容量（Q）的单位是安时（Ah），

　　其意义就是：以1安培的电流放电1小时，电池放出的能量就是1安时。根据录井现场工作需要，通常要有半个小时的时间处理有关资料，则选用的电池要保证能使UPS在井场停电时仍能正常工作30分钟以上。

　　综上所述，应为综合录井仪选配一台在线式UPS电源，电池组应根据综合录井仪的额定功率大小来选配，做到既能满足工作要求，又不浪费成本。

　　五综合录井仪UPS电源使用时的注意事项

　　UPS电源在配置到综合录井仪后，如何充分发挥其作用是每位使用者要解决的问题，为保证其能正常工作，我们应注意以下几个方面：

　　1.尽量满足其工作环境要求，保证其应有良好的通风系统和散热空间，尤其是对电池组更需如此。
　　2.在工作闲暇之余，应主动断开综合录井仪的外部电源，使用电池组工作，并尽可能的放完电池组的电量，然后再接通外部电源对电池组充电。这样，有利于保持电池组的能量活性。
　　3.发现井场电源的电压或频率波动不正常时，要及时同钻井队有关人员联系，尽可能使井场电源的有关参数满足UPS电源的输入范围。
　　4.使用一定时期后，应对UPS电源的电池组进行检查，一旦发现个别电池电压异常要及时更换，保证电池组内单体电池的电压基本一致，有利于延长电池的寿命。

　　六结束语

　　通过对综合录井仪中UPS电源的分析，有利于石油行业地质录井工作者进一步了解UPS的作用，能够更好地保护和利用综合录井仪，为石油工业发展服务。
   
参考文献
[1> SLZ-2A综合录井仪用户手册 信息产业部电子第二十二研究所 2002年
[2> 广东省科普器材公司编 UPS不间断电源的工作原理与使用维修技术 科学普及出版社1993年
[3> 李成章 智能化UPS供电系统原理与维修 电子工业出版社1999年