Dyzelinių generatorių, kurie yra pagrindinis duomenų centro infrastruktūros atsarginis energijos šaltinis, patikimumas tiesiogiai lemia duomenų centro veiklos tęstinumą elektros energijos tiekimo nutraukimo metu. Skirtingų lygių duomenų centrai (nuo I iki IV pakopos) turi labai skirtingus energijos pertekliaus, nuolatinio veikimo pajėgumo ir apkrovos prisitaikymo reikalavimus, o generatorių rinkinių vertinimo sistema yra pagrindinis šių poreikių atitikimo pagrindas. Šiame straipsnyje, paremtame tarptautiniu standartu ISO 8528-1, pateikiama universali nuoroda, kaip pasirinkti generatorių rinkinius projektuojant duomenų centrų infrastruktūrą iš trijų dimensijų: įvertinimo apibrėžimo, atitikimo duomenų centro lygiams ir pagrindinių pasirinkimo veiksnių.
I. Pagrindinės generatorių rinkinių vertinimo sistemos analizė
Generatorių agregatų įvertinimas iš esmės yra standartizuotas jų veikimo galimybių apibrėžimas, sutelkiant dėmesį į tris pagrindinius rodiklius: metinį veikimo laiką, apkrovos koeficientą ir didžiausios apkrovos toleranciją. Tarptautinis standartas suskirsto juos į penkis pagrindinius tipus, kurių kiekviena turi tokias pagrindines charakteristikas:
1. Avarinis budėjimo režimas (ESP)
Pagrindinės padėties nustatymas: laikinas maitinimo šaltinis reaguojant į staigius elektros energijos tiekimo sutrikimus, naudojamas tik avarinėse situacijose ir reguliariai atliekant bandymus.
Pagrindiniai parametrai: metinis veikimo laikas neviršija 200 valandų, o įprastas faktinis naudojimas yra apie 50 valandų per metus; 24 valandų vidutinis apkrovos koeficientas neviršija 70% vardinės galios; nėra perkrovos ir negali būti naudojamas lygiagrečiai su tinklu.
Techninės savybės: dizainas orientuotas į avarinio paleidimo{0}}greitį ir trumpalaikę-stabilią išvestį. Izoliacijos sistema leidžia pakelti tam tikrą temperatūrą esant trumpalaikei-didelei apkrovai, tačiau ilgalaikė-didelė{5}}apkrova paspartins komponentų senėjimą.
2. Budėjimo maitinimas
Pagrindinės padėties nustatymas: šiek tiek didesnis naudojimo dažnis nei avarinio budėjimo režimo maitinimas, bet vis tiek sutelktas į ne{0}}nuolatinį maitinimo šaltinį.
Pagrindiniai parametrai: metinis veikimo laiko limitas 500 valandų, įprastai naudojant 200 valandų per metus; vidutinis apkrovos koeficientas išlaikomas maždaug 70 %; nėra perkrovos, tinka scenarijams, kai yra didelis tinklo patikimumas ir mažas elektros energijos tiekimo nutraukimo dažnis.
3. Svarbių užduočių budėjimo galia
Pagrindinės padėties nustatymas: specialiai sukurtas scenarijams, kuriems keliami itin aukšti maitinimo patikimumo reikalavimai, subalansuotas atsakas į avarines situacijas ir didesnė nuolatinė apkrova.
Pagrindiniai parametrai: metinis veikimo laikas neviršija 500 valandų; vidutinis apkrovos koeficientas padidėja iki 85% ir leidžia pasiekti 100% vardinės galios piką 5% darbo laiko; neturi perkrovos, bet turi stipresnį prisitaikymą prie apkrovos svyravimų.
Techninės savybės: optimizuoja šilumos valdymą ir konstrukcijos stiprumą, atsižvelgiant į budėjimo režimo maitinimą, gali atlikti dažnesnius didelės{0}}apkrovos bandymus ir ilgesnį{1}}avarinį maitinimo šaltinį.
4. Pirminė galia
Pagrindinės padėties nustatymas: gali būti naudojamas kaip ilgalaikis{0}} maitinimo šaltinis, tinkamas esant nestabiliam tinklo maitinimui arba be tinklo aprėpties.
Pagrindiniai parametrai: Metinis veikimo laikas neribojamas; 24 valandų vidutinis apkrovos koeficientas neviršija 70%; turi 10 % perkrovos pajėgumą (ribojimas: iki 1 kartą per 12 valandų, o metinė suminė riba ne didesnė kaip 25 valandos).
Techninės savybės: dizainas orientuotas į ilgalaikį{0}}stabilumą, komponentai ir aušinimo sistemos optimizuotos nuolatiniam veikimui. Perkrovos pajėgumas naudojamas tik trumpalaikėms-apkrovos smailėms valdyti.
5. Nuolatinė galia
Pagrindinės padėties nustatymas: nuolatinis bazinis{0}}apkrovos maitinimas visą dieną, gali būti naudojamas kaip pagrindinis maitinimo šaltinis arba pagrindinis perteklinis duomenų centrų maitinimo šaltinis.
Pagrindiniai parametrai: Metinis veikimo laikas neribojamas; stabilus apkrovos koeficientas nuo 70% iki 100%, palaikomas nuolatinis išėjimas esant 100% vardinei galiai; nėra perkrovos reikalavimo, pabrėžiant „nulinio svyravimo“ stabilų maitinimo šaltinį.
Techninės savybės: Sukurta ekstremaliomis sąlygomis, atsižvelgiant į konstrukcijos stiprumą, šilumos valdymo sistemas ir izoliacijos efektyvumą, su mažiausiu komponentų susidėvėjimo rodikliu, tinka ilgalaikei -didelei-apkrovai ir aukštiems{2}}stabilumo reikalavimams. Reikėtų ypač pažymėti, kad nėra esminių skirtumų tarp skirtingų -vardinių generatorių rinkinių techninėje įrangoje. Pagrindinis skirtumas yra elektroninės valdymo sistemos parametrų nustatymai (pvz., apkrovos ribos, apsaugos nuo temperatūros kilimo slenksčiai ir kt.). Svarbiausia pasirinkti scenarijų, o ne įrangos lygį.
II. Duomenų centro lygių ir generatorių rinkinio įvertinimų suderinimo logika
Pagrindiniai duomenų centrų klasifikavimo skirtumai (I pakopa - IV pakopa) slypi maitinimo šaltinio dubliavimo architektūroje, gedimų atkūrimo galimybėje ir veiklos tęstinumo garantijos lygyje. Generatorių rinkinių įvertinimų pasirinkimas turi būti tiksliai suderintas su šiais pagrindiniais reikalavimais:
1. I pakopos - II pakopos duomenų centrai
Pagrindiniai reikalavimai: pagrindinis veiklos tęstinumas, leidžiantis trumpalaikius- elektros energijos tiekimo nutraukimus arba planinę techninę priežiūrą ir santykinai aukštą komunalinio energijos tiekimo patikimumą. Atsarginė energija naudojama tik retais elektros energijos tiekimo nutraukimo atvejais.
Atitinkamas įvertinimas: avarinis budėjimo režimas (ESP) arba bendras budėjimo režimas.
Pasirinkimo priežastis: Metinis tokių duomenų centrų elektros energijos tiekimo nutraukimo dažnis yra mažas, o faktinis atsarginės energijos veikimo laikas paprastai neviršija 200 valandų. 70% apkrovos koeficientas yra pakankamas, kad būtų galima padengti pagrindines apkrovas esant avarinėms situacijoms (pavyzdžiui, pagrindinėms serverių ir saugojimo įrenginių operacijoms); nėra perkrovos reikalavimo, o pradinės investicijos sąnaudos yra mažos, o tai atitinka „pagrindinio atleidimo“ sąnaudų{3}}naudos balansą.
Pastabos: metinis veikimo laikas turi būti griežtai kontroliuojamas, kad būtų išvengta pagreitinto izoliacijos senėjimo arba komponentų susidėvėjimo dėl ilgo veikimo; reguliarių bandymų metu apkrova neturi viršyti 70% vardinės galios.
2. III pakopos duomenų centrai
Pagrindiniai reikalavimai: aukštas prieinamumas, užtikrinantis veiklos tęstinumą be pertrūkių, įvykus vieno kelio gedimui. Atsarginis maitinimas turi palaikyti dažnesnius bandymus (pvz., 1–2 kartus per mėnesį) ir ilgesnį avarinio maitinimo šaltinį (pvz., nepertraukiamą veikimą 8–24 valandas po elektros energijos tiekimo nutraukimo).
Atitinkamas įvertinimas: svarbios misijos budėjimo galia.
Pasirinkimo priežastis: vidutinis 85 % apkrovos koeficientas gali patenkinti duomenų centro „pagrindinės apkrovos + dalinės nereikalingos apkrovos“ reikalavimus. 100 % didžiausios apkrovos tolerancija 5 % veikimo laiko gali atlaikyti staigius apkrovos svyravimus. Viršutinė 500 valandų metinio veikimo laiko riba gali atitikti bendrus reguliaraus tikrinimo ir avarinio maitinimo, balansavimo patikimumo ir ekonomiškumo reikalavimus.
Pagrindiniai konfigūracijos pasiūlymai: susiekite su mažos -impedanso generatoriumi (negabaritinis dizainas), kad galėtumėte valdyti dideles harmonines ir netiesines apkrovas, kurias sukelia duomenų centro serveriai, UPS ir kita įranga, taip sumažinant įtampos iškraipymą ir išvengiant izoliacijos pažeidimo dėl apvijų vibracijos.
3. IV pakopos duomenų centrai
Pagrindiniai reikalavimai: itin aukštas pasiekiamumas, palaikantis veiklos tęstinumą be pertrūkių „dvigubo kelio gedimo“ atveju. Atsarginė energija turi turėti nuolatinio veikimo galimybę ir nulinės -gedimo paleidimo charakteristikos bei gali būti naudojama kaip ilgalaikis-perteklinis maitinimo šaltinis.
Atitinkamas įvertinimas: kritinės misijos budėjimo galia + nuolatinės galios derinys (variklis skirtas kritinės misijos parengties režimui, o generatorius – nuolatinei galiai).
Pasirinkimo priežastis: variklis skirtas kritinės užduoties budėjimo režimui, atitinkantis aukšto apkrovos koeficiento (85 %) ir avarinės didžiausios galios reikalavimus. Generatorius skirtas nuolatiniam energijos tiekimui, geresnei aušinimo sistemai ir izoliacijai, kad atlaikytų ilgalaikį-didelės-apkrovos veikimą, išvengiant senėjimo dėl dažno bandymo arba ilgesnio avarinio maitinimo šaltinio. Šis derinys atitinka nelaimingų atsitikimų greitį ir ilgalaikį veikimo stabilumą, atitinkantį pagrindinį IV pakopos duomenų centrų „nulinės prastovos“ reikalavimą.
Pagrindiniai konfigūracijos pasiūlymai: pasirinkite generatorių pagal nuolatinės galios standartus, užtikrindami, kad apvijos temperatūros kilimas būtų kontroliuojamas neviršijant vardinės 40 laipsnių ribos. Visa sistema turi palaikyti sklandų komunalinio maitinimo šaltinio perjungimą ir turėti apkrovos balansavimo reguliavimo funkcijas, kad būtų galima valdyti dinaminius apkrovos pokyčius duomenų centre.
III. Pagrindiniai papildomi generatorių rinkinio pasirinkimo veiksniai duomenų centruose
Be įvertinimų atitikimo, specialioje duomenų centrų veikimo aplinkoje ir apkrovos charakteristikose taip pat reikia sutelkti dėmesį į šiuos pagrindinius veiksnius, kad būtų užtikrintas ilgalaikis generatorių rinkinių patikimumas:{0}
1. Duomenų centro apkrovos tipas paprastai apibūdinamas kaip „ne{1}}tiesinė ir didelė harmonika“ (pvz., serverio perjungiamieji maitinimo šaltiniai ir UPS lygintuvai). Tokios apkrovos padidina generatoriaus šerdies nuostolius ir apvijų įkaitimą, gali net sukelti vibraciją ir įtrūkimus apvijų galuose. Todėl, nepaisant pasirinkto įvertinimo, rekomenduojama naudoti mažos- varžos generatorių (dažniausiai 1,2–1,5 karto viršijantį vardinę talpą), kad būtų sumažintas įtampos iškraipymas ir pagerinta maitinimo kokybė mažinant varžą.
2. Aplinkos sąlygų korekcija Generatoriaus agregato vardiniai parametrai pagrįsti idealiomis sąlygomis – 40 laipsnių aplinkos temperatūra, standartinis atmosferos slėgis ir oro srauto apribojimų nėra. Tačiau duomenų centrų patalpose (ypač konteineriuose supakuotuose duomenų centruose arba didelėse{3}}aukštumose) gali kilti problemų, tokių kaip aukšta temperatūra, didelis aukštis virš jūros lygio ir prastas oro srautas:
Didelis aukštis (virš 1000 metrų): oro tankis mažėja, o variklio įsiurbimas yra nepakankamas. Vardinė galia turėtų būti sumažinta 5–8 % kas 1000 metrų padidinus aukštį.
Aukštos{0}}temperatūros aplinka (virš 40 laipsnių): sumažėja generatoriaus šilumos išsklaidymo efektyvumas. Reikėtų sumažinti apkrovos koeficientą arba pridėti papildomą šilumos išsklaidymo įrangą, kad būtų išvengta pagreitinto izoliacijos senėjimo.
Oro srauto apribojimai: Dėl blogo vėdinimo patalpoje gali pakilti variklio išmetamųjų dujų temperatūra. Kambario išplanavimas turi būti optimizuotas, kad būtų užtikrintas sklandus įsiurbimas ir išmetimas.
3. Eksploatacijos ir priežiūros normos
Avariniai atsarginiai įrenginiai: bendras veikimo laikas neturi viršyti vardinės ribos. Kas 200 valandų turi būti atliekama visapusiška priežiūra, daugiausia dėmesio skiriant izoliacijos varžos ir komponentų susidėvėjimo patikrinimui.
Kritinės užduoties ir nuolatinio veikimo blokai: norint išvengti anglies kaupimosi ir komponentų rūdžių, kuriuos sukelia ilgalaikis{1}}mažos apkrovos veikimas, reikia atlikti reguliarius apkrovos bandymus (kai apkrova ne mažesnė kaip 70 % vardinės galios).
Ypatingi scenarijai: po naujos mašinos paleidimo ar didelės priežiūros, jei reikalingas ilgalaikis -didelės-apkrovos bandymas (viršijantis kritinės misijos atsarginio įvertinimo laiko limitą), valdymo parametrus reikia pakoreguoti iš anksto, o po bandymo atlikti išsamų patikrinimą, kad būtų išvengta įrangos sugadinimo.
4. Perteklinės architektūros projektavimas Generatorių rinkinių pasirinkimas turi atitikti bendrą duomenų centro maitinimo architektūrą:
III ir aukštesnė pakopa: „N+1“ arba „2N“ pertekliaus konfigūracija turėtų būti priimta siekiant užtikrinti, kad vieno įrenginio gedimas nepaveiktų viso maitinimo šaltinio.
Kai lygiagrečiai veikia keli įrenginiai, jie turi turėti apkrovos paskirstymo funkciją, kad būtų išvengta vieno įrenginio perkrovos ir pailgėtų bendras tarnavimo laikas.
Pasirinkimo santrauka
Dyzelinių generatorių rinkinio pasirinkimo esmė yra tikslus įvertinimų ir duomenų centro lygių atitikimas, kartu atsižvelgiant į apkrovos charakteristikas, aplinkos sąlygas ir priežiūros reikalavimus:
I pakopa{0}}II pakopa: pirmenybę teikite avarinei arba įprastai atsarginei galiai, valdykite veikimo laiką ir apkrovos koeficientą bei subalansuokite išlaidas ir pagrindinį patikimumą.
III pakopa: kritinės misijos atsarginė galia + mažos-varžos generatorius, atitinkantis aukštus pasiekiamumo ir apkrovos pritaikymo reikalavimus.
IV pakopa: ypatingos svarbos misijos atsarginio variklio ir nuolatinio energijos generatoriaus derinys su „N+1“ pertekliumi, kad būtų pasiektas itin aukštas pasiekiamumas ir ilgalaikis-stabilumas. Atrankos procese nereikia siekti aukščiausio įvertinimo, o atlikti visapusišką kompromisą,{3}}pagal duomenų centro veiklos tęstinumo reikalavimus, savivaldybės maitinimo patikimumą ir veiklos sąnaudų biudžetą. Rekomenduojama bendradarbiauti su elektros energijos tiekimo sistemos projektavimo komanda ir generatorių komplektų techniniais patarėjais, atliekant apkrovų skaičiavimus ir scenarijų modeliavimą, siekiant užtikrinti, kad pasirinkimas ne tik atitiktų esamus poreikius, bet ir būtų lankstesnis ateityje.