Сокращение издержек, снижение затрат на владение и обслуживание, повышение надежности как источников бесперебойного питания, так и всей системы гарантированного электропитания, – основа эффективной работы любого предприятия. Какие современные системы контроля и управления аккумуляторами BMS и новейшие методики диагностики и управления зарядом АКБ предлагают компании для предприятий ТЭК?
Современная нефтегазовая отрасль является одной из высокотехнологичных сфер экономики, а к используемому оборудованию предъявляются повышенные требования в области эффективности, надежности и применения современных методов диагностики для снижения затрат на простой и эксплуатацию. Неотъемлемой частью энергоснабжения в нефтегазовой отрасли являются системы гарантированного электропитания, включающие системы электроснабжения, ДГУ, распределение электропитания, АВР, источники бесперебойного электропитания (ИБП). Последние в свою очередь состоят также из ряда элементов, силового блока и батарейного массива, надежность которых влияет на весь комплекс оборудования.
На примере одного из ключевых потребителей электроэнергии в нефтегазовой отрасли, серверного оборудования центров обработки данных, рассмотрим статистику издержек. Как следует из отчета Института Ponemon, «Расходы центра обработки данных из-за незапланированной остановки в 2013 году», (диаграмма № 1) составили более $600 000.
Диаграмма № 1
В свою очередь, как видно из диаграммы № 2, не менее чем в 50 % случаев причиной выключения источников бесперебойного питания стали аккумуляторные батареи, вследствие их выхода из строя, потери номинальной емкости и необеспечения времени автономной работы. Зачастую применяются 10-12-летние свинцово-кислотные батареи со сроком эксплуатации 5-8 лет. К окончанию этого срока батареи теряют до 20 % от их первоначальной емкости и 50 % от их первоначального времени автономии.
Диаграмма № 2
До 5 % АКБ выходят из строя еще в течение гарантийного срока, надежность всей батарейной емкости в АКБ, а это от 40 и до нескольких сотен батарей, обуславливается надежностью самой «слабой» АКБ в этой группе, таким образом неисправность всего одного аккумулятора приводит к полной неработоспособности всей группы АКБ и всей энергосистемы в целом.
Наличие неисправной АКБ в группе приводит к ускоренной деградации «соседних» АКБ, что приводит к значительным издержкам. Помимо уязвимости системы всего от одной АКБ, сложность состоит в том, что при неблагоприятных условиях деградация батареи может происходить скоротечно, всего в течение 1-2 недель, а регламентное обслуживание, позволяющее это выявить, происходит в лучшем случае раз в квартал.
Решить эти задачи позволяют современные системы контроля и управления аккумуляторами BMS (Battery Management Systems). Исторически BMS применяются с литий-ионными АКБ, система осуществляет измерения напряжений, температуры, внутреннего сопротивления батареи. На основе получаемых данных система выполняет балансировку АКБ и защищает их от перезаряда/недозаряда.
Система контроля и управления серии BM100 + BM100-12V от компании CyberPower обеспечивает работу с кислотно-свинцовыми батареями емкостью от 5 до 200 Ач. Благодаря широкому диапазону емкости поддерживаемых АКБ, система может применяться в ИБП различной мощности, возобновляемых системах электропитания, солнечных и ветровых электростанциях, в системах с повышенными требованиями к надежности.
Данная система позволяет:
- выравнивать напряжение аккумуляторов до общего уровня, что обеспечивает равномерный заряд и эксплуатацию всех АКБ в группе (каждый из датчиков способен гасить на себе до 1,5А в режиме эквалайзинга);
- производить мониторинг одним устройством от 1 до 40 АКБ в группе, до 4 групп (в сумме до 140 АКБ);
- применять ее с любым типом ИБП, обеспечивая мониторинг от 1 до160 АКБ от одного контроллера BM100;
- быстро и эффективно интегрировать устройство в общую сеть за счет того, что основной блок изначально оборудован SNMP-адаптером.
К основным возможностям системы следует отнести:
- продление срока службы АКБ на срок от 6 до 24 месяцев;
- подключенность всех датчиков в одной группе к основному блоку по одному общему 4-проводному шлейфу, что избавит от необходимости прокладывать провода к каждому из аккумуляторов;
- малое энергопотребление, основное устройство потребляет <2,5 Вт, а каждый из подключенных датчиков <0,17 Вт.
- в случае возникновения отклонений от номинальных значений, система заблаговременно предупредит сервисную службу о необходимости вмешательства с указанием конкретной АКБ.
Система BMS (рис. 1) состоит из контроллера BM100, который позволяет подключать четыре линии по 40 датчиков, что в сумме позволяет контролировать до 160 аккумуляторных батарей, датчики соединяются последовательно, что значительно упрощает их монтаж, повышает помехозащищенность и снижает стоимость как отдельного датчика, так и всей системы в целом.
Контроллер может применяться как самостоятельное устройство, так и работать совместно с источником бесперебойного питания, конфигурирование осуществляется посредством SNMP, что позволяет дистанционно, из любой точки мира производить мониторинг батарей, задавать режимы и периодичность диагностики, заблаговременно получать информацию о необходимости замены отдельных АКБ.
Применение BMS компании CyberPower позволяет значительно повысить надежность всей энергосистемы за счет повышения надежности одного из самых уязвимых элементов – АКБ.
Характеристики:
Таблица 1
Заблаговременная информация позволяет избежать аварийных ситуаций и издержек от простоя оборудования, сопутствующих убытков. Дистанционный мониторинг каждой батареи, предоставление отчета испытаний сокращает издержки на обслуживание, которое нередко включает не только стоимость работ, но и проезд до места установки, а предварительная информация о снижении емкости батареи и компенсация заряда позволяют производить замену отдельной АКБ с сохранением работоспособности всего батарейного массива.
На данный момент рынок BMS составляет более $1,87 млрд, а с увеличением объемов систем, содержащих АКБ, к 2025 году ожидается рост рынка до $11,17 млрд.
Автор:
Лобов Алексей Владимирович
директор по развитию бизнеса 3-х фазных ИБП CyberPower
