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【摘要】通过对石油行业UPS应急电源运行和故障情况分析，得出UPS应急电源运行状态稳定性，主要受蓄电池维护情况的影响。保证蓄电池运行环境、活性激发、充放电深度以及对蓄电池状态进行跟踪性检测等条件，对提高UPS运行稳定性至关重要。
【关键词】UPS电源 蓄电池 故障 保养
目前在中国石油冀东油田公司油气集输公司共有UPS电源17台，共包含12V铅酸蓄电池548块，投用时间从2004年12月到2010年6月不等，为控制系统提供应急状态下的电源供应。UPS电源的工作稳定性，直接影响到控制系统的运行，进而影响到正常生产。近两年UPS电源故障频发，并且有逐步扩大趋势，如：老爷庙联合站蓄电池起火、管道分公司首站蓄电池起鼓更换、南高迁管线UPS电源蓄电池失效，没有出现故障的蓄电池也普遍存在容量下降的情况。由于人们普遍认为UPS为免维护设备，出现问题更换即可，所以在分析故障原因时，往往习惯于将故障原因归结于UPS电源本身。例如：UPS选型是否合适、蓄电池质量较差、UPS的工作稳定性不足。而很少在UPS电源的维护方面去查找原因。例如：UPS电源运行环境条件是否合适、是否对蓄电池定期进行了充放电操作来保持电池活性、是否对蓄电池劣化程度及趋势进行判断、是否对劣化蓄电池进行了更换，而这些方面往往是非常重要的，因此，我们从UPS电源维护方面分析故障原因和应采取的合理措施。
1 UPS应急电源工作原理简介
如图1所示：
（1）当电网电压工作正常时，直接通过逆变开关、AC—DC变换器、DC—AC变换器、输出开关给负载进行供电，同时给储能电池进行供电。
（2）当突发停电时，UPS电源开始工作，由蓄电池组通过输出开关、DC—AC变换器，给负载提供电源。
（3）当由于生产需要，负载严重过载时，由电网电压经旁路开关、整流器、输出开关直接给负载供电。
从原理图可以看出UPS电源由两大部分组成，即蓄电池和机柜，由于运行过程中，主要是蓄电池故障影响UPS稳定，所以主要从蓄电池运行方面去分析故障原因。
2 运行过程的影响因素分析
根据蓄电池所出现的故障，如：蓄电池鼓包变形、泄露、容量下降较快，判断蓄电池故障主要受以下几方面因素影响。
注明：以下所提具体数据只是普遍意义上的数据，具体到个体会有略微差异。2.1 环境条件的影响
蓄电池工作的理想温度为25℃，最好在环境温度范围为25±10℃的工作场所，环境温度对蓄电池的影响较大，环境温度变化对蓄电池内阻、充电电压、放电容量、自放电率、电解质粘度、运行都有重要影响，环境温度过高，会使电池过充电产生气体，环境温度过低，蓄电池内阻增大，其中因硫酸溶液粘度变大，则会使电池充电不足，这都会影响蓄电池的使用寿命。
2.2 长期浮充对蓄电池的影响
UPS电源在运行过程中，长期处于浮充状态，大量放电机会较少，这将导致蓄电池活性较低，容量下降，严重时会造成电池鼓胀、变形、漏液甚至破裂而引发短路，甚至引发火灾，这些现象可以从外观、蓄电池电压、蓄电池内阻上进行判断，如果发现上述情况应立即更换电池。
2.3 放电深度影响
蓄电池放电深度对电池运行寿命的影响很大，深度放电会造成电池内阻增大，导致充电能力下降，放电深度越深，其循环次数越少，会对蓄电池造成不可回复的损坏，因此运行时应避免深度放电，以12V蓄电池为例，正常备用时电压一般保持在13.2—13.8V之间，要求放电后的电压尽量保持在11.5V以上。
2.4 蓄电池失效影响
蓄电池在使用过程中，即便正常保养，活性也会逐渐变低，内阻不断增大，最终导致蓄电池失效不可用，需要进行更换，非常的不经济。
3 应采取的措施
针对以上所得出的影响因素，有针对性的制定了维护措施。
3.1 降低环境条件影响
为了保证蓄电池25±10℃的环境温度范围，可以采取夏季蓄电池柜及门窗打开通风，或采取空调制冷等方式来降低环境温度。冬季环境温度较低情况下，可以采取空调制热、加装暖气等方式来提高环境温度。3.2 保持蓄电池活性措施
为了避免长期浮充对蓄电池的影响，需要进行人为放电，放电要求每三个月进行一次，放电方式分为①断开市电，利用已有负载进行放电②采取外加恒功率负载放电两种方式进行，两种放电方式优劣对比见下表1：
通过以上两种方式对比，综合考虑优缺点，我们采取两种方式交替方式，即每三个月采用一种，两种方式交替使用，这样既可以保证蓄电池得到有效保养，又可以测试控制系统是否完好，同时也降低了控制系统意外停机的几率。
3.3 防止放电深度过大措施
在市电停电，UPS电源工作情况下，要密切关注UPS的电量，在不影响控制系统正常运行的情况下，尽量减少用电负荷，以保持更长时间的电量供应，在放电过程中应及时记录单体电池电压，避免电池组中的任何蓄电池出现过放电，同时要尽快恢复市电。
在人为放电保养蓄电池时，要记录放电时的单体电池电压，电压以不低于11.5V为宜，下降到这个数值时停止放电。
3.4 蓄电池失效修复措施。
对于失效蓄电池可采用脉冲修复仪进行修复，采用高压脉冲小电流等方式，用10到20小时的时间，击碎附着在极片上的硫酸盐晶体。此方法可以在一定程度上修复蓄电池，延长蓄电池使用寿命。
4 蓄电池检测方法介绍
在有效保证UPS电源正确保养同时，对蓄电池进行跟踪性检测，及时掌握蓄电池工作状态也是必不可少的，常用的蓄电池检测方法分为电池内阻检测法和电压检测法两种，这两种检测方法均无需停止UPS系统就可进行，具有操作简单，检测过程不影响UPS系统正常运行优点。 4.1 电池内阻检测法
蓄电池状态的重要标志之一就是它的内阻，无论是蓄电池即将失效，容量不足，或是充放电不当，都是首先从它的内阻变化中体现出来，因此可以通过测量蓄电池内阻，对其工作状态进行评估。当电池内阻升至初始值的1.5—2倍左右时，则认为蓄电池已经劣化。此检测过程需要使用专业蓄电池测试仪对蓄电池内阻进行测量。可以通过经常性的检测，了解蓄电池劣化程度及趋势。
4.2 电压检测法
电压检测法是最常用的一种检测蓄电池工作状态的方法，具有操作简单优点，只需用万用表连接蓄电池两端，对电压值进行测取部分UPS自身带有电压显示功能。蓄电池状态良好时，一般检测电压在13.2—13.8V之间，当蓄电池工作状态下降时，检测电压也同时会下降，当蓄电池检测电压低于11.5V时，则认为蓄电池已经劣化。需要进行更换。
5 结束语
在UPS电源管理方面，不仅要在使用过程中，进行合理的维护，而且要密切注意蓄电池的动态变化，在实际工作中要注意以下几方面问题：
（1）要经常性的对蓄电池进行检测，得出经验性的数据，及时判断蓄电池的工作状态。
（2）要尽量为蓄电池创造良好的运行环境，蓄电池应尽可能安装在清洁、阴凉、通风、干燥的地方，并要避免受到阳光、加热器或其他辐射热源的影响。
（3）要定期对UPS电源进行充放电操作，以便保持蓄电池的活性。
（4）要尽量避免深度放电情况发生，以保证蓄电池使用寿命。
（5）蓄电池出现劣化，需要更换时，不能把不同容量、不同厂家、不同性能的电池联在一起，否则会影响整组蓄电池的性能，同时也影响电池组的寿命。
UPS应急电源的管理不仅需要专业化的检测手段，更需要在管理过程中不断积累经验，提高管理水平，此项工作开展成熟后，可以有效提高UPS电源运行稳定性，在油田内部具有很好的推广借鉴价值。
参考文献
[1] 徐国家.UPS电源维修手册[M].电子工业出版社
[2] 李立伟，邹积岩.蓄电池电阻测量装置的研究[M].北方工业出版社
[3] 张广明.数据中心UPS供电系统的设计和应用[M].人民邮电出版社
[4] 陈红雨，熊正林.先进铅酸蓄电池制造工艺[M].化学工业出版社
作者简介
李永，男，1979.5，江苏徐州人，本科，助理工程师；
叶江，男，1982.12，四川人，本科，助理工程
【关键词】UPS电源 蓄电池 故障 保养
目前在中国石油冀东油田公司油气集输公司共有UPS电源17台，共包含12V铅酸蓄电池548块，投用时间从2004年12月到2010年6月不等，为控制系统提供应急状态下的电源供应。UPS电源的工作稳定性，直接影响到控制系统的运行，进而影响到正常生产。近两年UPS电源故障频发，并且有逐步扩大趋势，如：老爷庙联合站蓄电池起火、管道分公司首站蓄电池起鼓更换、南高迁管线UPS电源蓄电池失效，没有出现故障的蓄电池也普遍存在容量下降的情况。由于人们普遍认为UPS为免维护设备，出现问题更换即可，所以在分析故障原因时，往往习惯于将故障原因归结于UPS电源本身。例如：UPS选型是否合适、蓄电池质量较差、UPS的工作稳定性不足。而很少在UPS电源的维护方面去查找原因。例如：UPS电源运行环境条件是否合适、是否对蓄电池定期进行了充放电操作来保持电池活性、是否对蓄电池劣化程度及趋势进行判断、是否对劣化蓄电池进行了更换，而这些方面往往是非常重要的，因此，我们从UPS电源维护方面分析故障原因和应采取的合理措施。
1 UPS应急电源工作原理简介
如图1所示：
（1）当电网电压工作正常时，直接通过逆变开关、AC—DC变换器、DC—AC变换器、输出开关给负载进行供电，同时给储能电池进行供电。
（2）当突发停电时，UPS电源开始工作，由蓄电池组通过输出开关、DC—AC变换器，给负载提供电源。
（3）当由于生产需要，负载严重过载时，由电网电压经旁路开关、整流器、输出开关直接给负载供电。
从原理图可以看出UPS电源由两大部分组成，即蓄电池和机柜，由于运行过程中，主要是蓄电池故障影响UPS稳定，所以主要从蓄电池运行方面去分析故障原因。
2 运行过程的影响因素分析
根据蓄电池所出现的故障，如：蓄电池鼓包变形、泄露、容量下降较快，判断蓄电池故障主要受以下几方面因素影响。
注明：以下所提具体数据只是普遍意义上的数据，具体到个体会有略微差异。2.1 环境条件的影响
蓄电池工作的理想温度为25℃，最好在环境温度范围为25±10℃的工作场所，环境温度对蓄电池的影响较大，环境温度变化对蓄电池内阻、充电电压、放电容量、自放电率、电解质粘度、运行都有重要影响，环境温度过高，会使电池过充电产生气体，环境温度过低，蓄电池内阻增大，其中因硫酸溶液粘度变大，则会使电池充电不足，这都会影响蓄电池的使用寿命。
2.2 长期浮充对蓄电池的影响
UPS电源在运行过程中，长期处于浮充状态，大量放电机会较少，这将导致蓄电池活性较低，容量下降，严重时会造成电池鼓胀、变形、漏液甚至破裂而引发短路，甚至引发火灾，这些现象可以从外观、蓄电池电压、蓄电池内阻上进行判断，如果发现上述情况应立即更换电池。
2.3 放电深度影响
蓄电池放电深度对电池运行寿命的影响很大，深度放电会造成电池内阻增大，导致充电能力下降，放电深度越深，其循环次数越少，会对蓄电池造成不可回复的损坏，因此运行时应避免深度放电，以12V蓄电池为例，正常备用时电压一般保持在13.2—13.8V之间，要求放电后的电压尽量保持在11.5V以上。
2.4 蓄电池失效影响
蓄电池在使用过程中，即便正常保养，活性也会逐渐变低，内阻不断增大，最终导致蓄电池失效不可用，需要进行更换，非常的不经济。
3 应采取的措施
针对以上所得出的影响因素，有针对性的制定了维护措施。
3.1 降低环境条件影响
为了保证蓄电池25±10℃的环境温度范围，可以采取夏季蓄电池柜及门窗打开通风，或采取空调制冷等方式来降低环境温度。冬季环境温度较低情况下，可以采取空调制热、加装暖气等方式来提高环境温度。3.2 保持蓄电池活性措施
为了避免长期浮充对蓄电池的影响，需要进行人为放电，放电要求每三个月进行一次，放电方式分为①断开市电，利用已有负载进行放电②采取外加恒功率负载放电两种方式进行，两种放电方式优劣对比见下表1：
通过以上两种方式对比，综合考虑优缺点，我们采取两种方式交替方式，即每三个月采用一种，两种方式交替使用，这样既可以保证蓄电池得到有效保养，又可以测试控制系统是否完好，同时也降低了控制系统意外停机的几率。
3.3 防止放电深度过大措施
在市电停电，UPS电源工作情况下，要密切关注UPS的电量，在不影响控制系统正常运行的情况下，尽量减少用电负荷，以保持更长时间的电量供应，在放电过程中应及时记录单体电池电压，避免电池组中的任何蓄电池出现过放电，同时要尽快恢复市电。
在人为放电保养蓄电池时，要记录放电时的单体电池电压，电压以不低于11.5V为宜，下降到这个数值时停止放电。
3.4 蓄电池失效修复措施。
对于失效蓄电池可采用脉冲修复仪进行修复，采用高压脉冲小电流等方式，用10到20小时的时间，击碎附着在极片上的硫酸盐晶体。此方法可以在一定程度上修复蓄电池，延长蓄电池使用寿命。
4 蓄电池检测方法介绍
在有效保证UPS电源正确保养同时，对蓄电池进行跟踪性检测，及时掌握蓄电池工作状态也是必不可少的，常用的蓄电池检测方法分为电池内阻检测法和电压检测法两种，这两种检测方法均无需停止UPS系统就可进行，具有操作简单，检测过程不影响UPS系统正常运行优点。 4.1 电池内阻检测法
蓄电池状态的重要标志之一就是它的内阻，无论是蓄电池即将失效，容量不足，或是充放电不当，都是首先从它的内阻变化中体现出来，因此可以通过测量蓄电池内阻，对其工作状态进行评估。当电池内阻升至初始值的1.5—2倍左右时，则认为蓄电池已经劣化。此检测过程需要使用专业蓄电池测试仪对蓄电池内阻进行测量。可以通过经常性的检测，了解蓄电池劣化程度及趋势。
4.2 电压检测法
电压检测法是最常用的一种检测蓄电池工作状态的方法，具有操作简单优点，只需用万用表连接蓄电池两端，对电压值进行测取部分UPS自身带有电压显示功能。蓄电池状态良好时，一般检测电压在13.2—13.8V之间，当蓄电池工作状态下降时，检测电压也同时会下降，当蓄电池检测电压低于11.5V时，则认为蓄电池已经劣化。需要进行更换。
5 结束语
在UPS电源管理方面，不仅要在使用过程中，进行合理的维护，而且要密切注意蓄电池的动态变化，在实际工作中要注意以下几方面问题：
（1）要经常性的对蓄电池进行检测，得出经验性的数据，及时判断蓄电池的工作状态。
（2）要尽量为蓄电池创造良好的运行环境，蓄电池应尽可能安装在清洁、阴凉、通风、干燥的地方，并要避免受到阳光、加热器或其他辐射热源的影响。
（3）要定期对UPS电源进行充放电操作，以便保持蓄电池的活性。
（4）要尽量避免深度放电情况发生，以保证蓄电池使用寿命。
（5）蓄电池出现劣化，需要更换时，不能把不同容量、不同厂家、不同性能的电池联在一起，否则会影响整组蓄电池的性能，同时也影响电池组的寿命。
UPS应急电源的管理不仅需要专业化的检测手段，更需要在管理过程中不断积累经验，提高管理水平，此项工作开展成熟后，可以有效提高UPS电源运行稳定性，在油田内部具有很好的推广借鉴价值。
参考文献
[1] 徐国家.UPS电源维修手册[M].电子工业出版社
[2] 李立伟，邹积岩.蓄电池电阻测量装置的研究[M].北方工业出版社
[3] 张广明.数据中心UPS供电系统的设计和应用[M].人民邮电出版社
[4] 陈红雨，熊正林.先进铅酸蓄电池制造工艺[M].化学工业出版社
作者简介
李永，男，1979.5，江苏徐州人，本科，助理工程师；
叶江，男，1982.12，四川人，本科，助理工程