美國(guó)某城市的污水處理系統(tǒng)由污水收集和污水處理兩部分組成，如圖1所示。其中的污水收集系統(tǒng)先將住宅污水借助地勢(shì)差通過(guò)管道匯聚到提升站，在提升站由水泵將污水提升，再通過(guò)管道匯聚到下一級(jí)的提升站，如此經(jīng)過(guò)多個(gè)提升站后到達(dá)污水處理廠集中進(jìn)行處理。
圖1 城市污水收集處理系統(tǒng)關(guān)系圖
其中，提升站的主要功能是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)污水量，并相應(yīng)地對(duì)水泵的輸出功率進(jìn)行控制，以保證收集的污水被及時(shí)地提升并排至下一級(jí)提升站，如果因?yàn)樗门潘粔蚨斐晌鬯绯觯\(yùn)營(yíng)企業(yè)會(huì)受到非常嚴(yán)厲的懲罰，這部分控制功能主要通過(guò)一個(gè)PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；另一方面，污水處理廠要對(duì)其所屬的提升站進(jìn)行實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，統(tǒng)籌安排污水收集量和處理量，如在某些提升站出現(xiàn)異常情況時(shí)，采取分流等補(bǔ)救措施等，這就要求各個(gè)提升站與處理廠之間有實(shí)時(shí)通訊通道，這里通過(guò)一個(gè)無(wú)線通訊器來(lái)實(shí)現(xiàn)。PLC系統(tǒng)和無(wú)線通訊器等安裝在圖2所示的控制柜中。
圖2 污水處理廠對(duì)各個(gè)提升站進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控
與所有過(guò)程控制系統(tǒng)一樣，可靠性是污水收集處理系統(tǒng)最重要的指標(biāo)之一，這也體現(xiàn)在對(duì)提升站控制柜的供電方案選擇中。PULS普爾世為此提供了安全可靠的、不間斷的電源解決方案：只需要一臺(tái)直流不間斷電源控制器和一臺(tái)12V電池，就可以在正常工作模式和電網(wǎng)斷電模式(緩沖模式)下提供雙路輸出。該直流不間斷電源有24V和12V兩路輸出，在電網(wǎng)斷電時(shí)只需要一臺(tái)12V電池來(lái)提供緩沖能力。
該方案的優(yōu)點(diǎn)在于：第一，如圖3和4所示，用戶可以節(jié)省一臺(tái)開(kāi)關(guān)電源、一臺(tái)不間斷電源控制器和一塊電池，占用更小的空間實(shí)現(xiàn)所需的功能。
圖3 常規(guī)的DC-UPS解決方案
圖4 普爾世的DC-UPS解決方案
第二，在緩沖模式下，不間斷電源管理器也能夠輸出穩(wěn)定電壓。如圖5所示，通常的直流不間斷電源在緩沖模式（即電網(wǎng)斷電由電池供電）下，輸出電壓會(huì)隨著電池的放電而降低，整個(gè)放電過(guò)程中電壓變化可能超過(guò)幾伏，在最后的約五分之一時(shí)間里的電壓還可能低于20伏，而且也無(wú)法很好的滿足負(fù)載的峰值電流需求。而普爾世的不間斷電源在緩沖模式下仍可以保持恒定的輸出電壓，具有5秒內(nèi)的50％額外功率，在保持電壓的條件下，可以輸出150％的額定電流，使負(fù)載能夠“享受”到有如優(yōu)質(zhì)的開(kāi)關(guān)電源一樣的穩(wěn)定電壓。
圖5 DC-UPS在緩沖模式下的輸出電壓
第三，精確的電池管理避免電池過(guò)充、欠充或深度放電，延長(zhǎng)電池的使用壽命。熟悉電池管理的人都知道，在一定環(huán)境溫度下的電池有一定的滿充電壓(End-of-Charge Voltage)，充電電壓與該滿充電壓完全一致時(shí)，電池可以具有最長(zhǎng)的使用壽命；據(jù)統(tǒng)計(jì)，如果充電電壓高于或低于滿充電壓0.6V，就可能導(dǎo)致12V鉛酸電池使用壽命減少約一半。如圖6所示，采用兩塊12V電池串聯(lián)的方案，由于兩塊電池的內(nèi)阻很難相同，保證精確的總充電電壓也不能保證每塊電池上的電壓，而且如果其中一塊電池?fù)p壞了，往往要同時(shí)將兩塊電池更換掉，以減少兩塊串聯(lián)電池的內(nèi)阻差；而普爾世的不間斷電源只需對(duì)單個(gè)12V電池充電，用戶可以通過(guò)面板上的“滿充電壓旋鈕End-of-Charge Voltage”，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境溫度精確設(shè)定滿充電壓，電池則會(huì)被充電至該電壓，保證最優(yōu)的使用壽命。
另外，電池如果經(jīng)常被深度放電，也會(huì)大大減少使用壽命，而這在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)。電網(wǎng)斷電后，負(fù)載由直流不間斷電源供電，假設(shè)在最初的5分鐘時(shí)間里，直流不間斷電源可以輸出20V以上的電壓，并保證負(fù)載的電流需求；5分鐘之后，電壓降至20V之下，負(fù)載已經(jīng)無(wú)法工作，而電池卻一直在放電，如果電網(wǎng)在很長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法恢復(fù)，負(fù)載也不能被及時(shí)切斷，電池可能會(huì)最終被完全放電，這對(duì)電池壽命危害極大，而這部分電能流失毫無(wú)意義，非常浪費(fèi)。選用普爾世的直流不間斷電源控制器，用戶可以通過(guò)面板上的“緩沖時(shí)間限制器Buffer-time Limiter”根據(jù)預(yù)計(jì)所需的緩沖時(shí)間設(shè)定一個(gè)限值，或者在“禁止Inhibit”端口施加一個(gè)脈沖信號(hào)，以終止電池放電，避免上述情況的發(fā)生。
圖6 DC-UPS的充放電管理
第四，根據(jù)所需的緩沖時(shí)間，可以與任意的12V免維護(hù)鉛酸蓄電池搭配使用。市場(chǎng)上的鉛酸電池種類很多，很多用戶希望能夠自行選配電池，或者希望能夠在進(jìn)行維護(hù)時(shí)自行更換電池。如圖7所示，普爾世的直流不間斷電源方案里可以選配任意品牌的電池，而且非常便于裝卸，但在選用時(shí)要注意：電池質(zhì)量差別很大，即使標(biāo)定相同Ah的電池能提供的緩沖時(shí)間差別也很大，如果要保證所需的緩沖時(shí)間，要提前進(jìn)行相應(yīng)測(cè)試。而普爾世的電池則配有詳細(xì)的緩沖時(shí)間輸出電流曲線，如圖8所示。
圖7 PULS普爾世的DC-UPS系統(tǒng)接線圖
圖8 PULS普爾世的電池模塊的緩沖時(shí)間輸出電流曲線
基于以上幾點(diǎn)，普爾世的直流不間斷電源方案成為了用戶理所當(dāng)然的選擇。成千套的普爾世電源正默默地工作在遍布該城市的污水收集系統(tǒng)提升站中，堅(jiān)持而執(zhí)著地提供著穩(wěn)定的控制和通訊電力。
