Dīzeļa ģeneratoru komplektu uzticamība kā datu centra infrastruktūras galvenais rezerves barošanas avots tieši nosaka datu centra darbības nepārtrauktību elektroenerģijas padeves pārtraukumu laikā. Dažādiem datu centru līmeņiem (no I līdz IV līmenim) ir ievērojami atšķirīgas prasības attiecībā uz jaudas dublēšanu, nepārtrauktas darbības spēju un slodzes pielāgošanos, un ģeneratoru komplektu vērtēšanas sistēma ir galvenais pamats šo prasību apmierināšanai. Šis raksts, kas balstīts uz starptautisko standartu ISO 8528-1, sniedz universālu atsauci ģeneratoru komplektu izvēlei datu centra infrastruktūras projektēšanā no trim dimensijām: reitinga definīcija, atbilstība datu centra līmeņiem un galvenie atlases faktori.
I. Ģeneratoru komplektu pamatvērtējuma sistēmas analīze
Ģeneratoru komplektu vērtējums būtībā ir standartizēta to darbības spēju definīcija, koncentrējoties uz trim galvenajiem rādītājiem: gada darbības laiku, slodzes koeficientu un maksimālās slodzes toleranci. Starptautiskais standarts tos iedala piecos pamattipos, katram no kuriem ir šādas galvenās īpašības:
1. Avārijas gaidstāves barošana (ESP)
Kodola pozicionēšana: pagaidu strāvas padeve, reaģējot uz pēkšņiem strāvas padeves pārtraukumiem, tiek izmantota tikai ārkārtas situācijās un regulāros testos.
Galvenie parametri: Ikgadējais darbības laiks nepārsniedz 200 stundas, un tipisks faktiskais lietojums ir aptuveni 50 stundas gadā; 24 stundu vidējais slodzes koeficients nepārsniedz 70% no nominālās jaudas; nav pārslodzes jaudas, un to nevar izmantot paralēli tīklam.
Tehniskās funkcijas: dizains koncentrējas uz avārijas palaišanas{0}}ātrumu un īstermiņa-stabilu izvadi. Izolācijas sistēma pieļauj noteiktu temperatūras paaugstināšanos īslaicīgas-lielas slodzes gadījumā, taču ilgstoša-lielas slodzes{5}}darbība paātrinās komponentu novecošanos.
2. Gaidstāves barošana
Galvenā pozicionēšana: nedaudz augstāks lietošanas biežums nekā avārijas gaidstāves strāvas padeve, taču tā joprojām ir vērsta uz nepārtrauktu barošanas avotu-.
Galvenie parametri: Ikgadējais darbības laika ierobežojums 500 stundas, ar parasto lietojumu 200 stundas gadā; vidējais slodzes koeficients saglabāts aptuveni 70% līmenī; nav pārslodzes jaudas, piemērots scenārijiem ar augstu tīkla uzticamību un zemu strāvas padeves pārtraukumu biežumu.
3. Kritisko uzdevumu gaidstāves jauda
Galvenā pozicionēšana: īpaši izstrādāta scenārijiem ar ārkārtīgi augstām barošanas avota uzticamības prasībām, līdzsvarojot reaģēšanu avārijas situācijās un lielāku slodzes nepārtrauktības spēju.
Galvenie parametri: Gada darbības laiks nepārsniedz 500 stundas; vidējais slodzes koeficients palielinās līdz 85% un ļauj sasniegt 100% nominālās jaudas maksimumu 5% no darbības laika; nav pārslodzes jaudas, bet ir spēcīgāka pielāgošanās spēja slodzes svārstībām.
Tehniskās īpašības: optimizē siltuma pārvaldību un konstrukcijas izturību, pamatojoties uz gaidstāves jaudu, spēj veikt biežākas lielas-slodzes pārbaudes un ilgāku-avārijas barošanas avotu.
4. Galvenā jauda
Galvenā pozicionēšana: var izmantot kā{0}}ilgtermiņa barošanas avotu, kas piemērots gadījumiem ar nestabilu tīkla jaudu vai bez tīkla pārklājuma.
Galvenie parametri: nav ierobežojumu gada darbības laikam; 24 stundu vidējais noslodzes koeficients nepārsniedz 70%; ir 10% pārslodzes jauda (ierobežojums: ne vairāk kā reizi 12 stundās, ar gada kumulatīvo ierobežojumu ne vairāk kā 25 stundas).
Tehniskās īpašības: dizains koncentrējas uz ilgtermiņa stabilitāti{0}}, komponentiem un dzesēšanas sistēmām, kas optimizētas nepārtrauktai darbībai. Pārslodzes jauda tiek izmantota tikai īstermiņa-slodzes maksimuma apstrādei.
5. Nepārtraukta jauda
Kodola pozicionēšana: nepārtraukta bāzes-slodzes barošana visas dienas garumā, var tikt izmantota kā galvenais barošanas avots vai pamata rezerves barošanas avots datu centriem.
Galvenie parametri: nav ierobežojumu gada darbības laikam; slodzes koeficients stabils no 70% līdz 100%, atbalsta nepārtrauktu izvadi ar 100% nominālo jaudu; nav pārslodzes prasības, uzsverot "nulles svārstības" stabilu barošanas avotu.
Tehniskās īpašības: izstrādāts ekstremāliem apstākļiem konstrukcijas stiprības, siltuma pārvaldības sistēmu un izolācijas veiktspējas ziņā, ar viszemāko komponentu nodiluma līmeni, piemērots ilgstošai-augstai-slodzei un augstām-stabilitātes prasībām. Īpaši jāatzīmē, ka starp dažādām-novērtētajām ģeneratoru kopām nav būtisku atšķirību aparatūrā. Galvenā atšķirība ir elektroniskās vadības sistēmas parametru iestatījumos (piemēram, slodzes ierobežojumi, temperatūras paaugstināšanās aizsardzības sliekšņi utt.). Izvēles atslēga ir scenārija atbilstība, nevis aprīkojuma līmenis.
II. Datu centra līmeņu un ģeneratoru kopu vērtējumu atbilstības loģika
Galvenās atšķirības datu centru klasifikācijā (I līmenis - IV līmenis) slēpjas barošanas avota dublēšanas arhitektūrā, kļūdu atkopšanas spējā un darbības nepārtrauktības garantijas līmenī. Ģeneratoru komplektu vērtējumu izvēlei ir precīzi jāatbilst šīm pamatprasībām:
1. I - II līmeņa datu centri
Pamatprasības: pamata darbības nepārtrauktība, kas pieļauj īstermiņa-elektrības padeves pārtraukumus vai plānveida apkopi, ar salīdzinoši augstu pašvaldības elektroapgādes uzticamību. Rezerves strāva tiek izmantota tikai retu strāvas padeves pārtraukumu gadījumos.
Atbilstošais vērtējums: avārijas gaidstāves barošana (ESP) vai vispārēja gaidstāves barošana.
Izvēles iemesls: šādu datu centru ikgadējais strāvas padeves pārtraukumu biežums ir zems, un faktiskais rezerves jaudas darbības laiks parasti nepārsniedz 200 stundas. Slodzes koeficients 70% ir pietiekams, lai segtu galvenās slodzes ārkārtas situācijās (piemēram, serveru un datu glabāšanas ierīču pamata darbība); nav pārslodzes prasības, un sākotnējās ieguldījumu izmaksas ir zemas, kas atbilst "pamata atlaišanas" izmaksu{3}}ieguvumu bilancei.
Piezīmes: Ikgadējais darbības laiks ir stingri jākontrolē, lai izvairītos no paātrinātas izolācijas novecošanas vai sastāvdaļu nodiluma ilgstošas darbības dēļ; regulāru pārbaužu laikā slodze nedrīkst pārsniegt 70% no nominālās jaudas.
2. III līmeņa datu centri
Pamatprasības: augsta pieejamība, kas nodrošina darbības nepārtrauktību bez pārtraukumiem viena ceļa kļūmes gadījumā. Rezerves jaudai ir jāatbalsta biežāka pārbaude (piemēram, 1–2 reizes mēnesī) un ilgāka avārijas strāvas padeve (piemēram, nepārtraukta darbība 8–24 stundas pēc strāvas padeves pārtraukuma).
Atbilstošs vērtējums: kritiskās misijas gaidstāves jauda.
Atlases iemesls: vidējais slodzes koeficients 85% var segt datu centra prasības "pamatslodze + daļēja liekā slodze". 100% maksimālās slodzes pielaide 5% darbības laika var izturēt pēkšņas slodzes svārstības. Ikgadējā darbības laika augšējā robeža 500 stundas var atbilst kumulatīvām regulāras pārbaudes un avārijas barošanas avota prasībām, līdzsvarojot uzticamību un ekonomiju.
Galvenie konfigurācijas ieteikumi: savienojiet pārī ar zemas -pretestības ģeneratoru (lielizmēra dizains), lai apstrādātu augstās harmoniskās un nelineārās slodzes, ko rada datu centra serveri, UPS un cits aprīkojums, samazinot sprieguma kropļojumus un izvairoties no izolācijas bojājumiem, ko izraisa tinumu vibrācija.
3. IV līmeņa datu centri
Pamatprasības: ārkārtīgi augsta pieejamība, kas nodrošina darbības nepārtrauktību bez pārtraukumiem "dubultā ceļa kļūmes" gadījumā. Rezerves jaudai ir jābūt nepārtrauktas darbības spējai un nulles-kļūmes palaišanas īpašībām, un to var izmantot kā ilgtermiņa-redundantu strāvas avotu.
Atbilstošs novērtējums: kritiskās misijas gaidstāves jauda + nepārtraukta jaudas kombinācija (dzinējs ir paredzēts kritiskās misijas gaidīšanas režīmam, un ģenerators ir paredzēts nepārtrauktai jaudai).
Izvēles iemesls: dzinējs ir paredzēts kritiskās misijas gaidīšanas režīmam, atbilst augsta slodzes koeficienta (85%) un ārkārtas maksimālās jaudas prasībām. Ģenerators ir paredzēts nepārtrauktai jaudai, ar labāku dzesēšanas sistēmu un izolācijas dizainu, lai izturētu ilgstošu-augstas-slodzes darbību, izvairoties no novecošanas biežas testēšanas vai pagarinātas avārijas strāvas padeves dēļ. Šī kombinācija atbilst gan ārkārtas reaģēšanas ātrumam, gan ilgtermiņa darbības stabilitātei, kas atbilst pamatprasībai par “nulles dīkstāvi” IV līmeņa datu centriem.
Galvenie konfigurācijas ieteikumi: izvēlieties ģeneratoru atbilstoši nepārtrauktas jaudas standartiem, nodrošinot, ka tinuma temperatūras paaugstināšanās tiek kontrolēta nominālajā 40 grādu robežās. Visai sistēmai ir jāatbalsta netraucēta pārslēgšanās ar pašvaldības barošanas avotu, un tai ir jābūt slodzes līdzsvarošanas regulēšanas funkcijām, lai apstrādātu dinamiskās slodzes izmaiņas datu centrā.
III. Galvenie papildu faktori ģeneratoru komplekta izvēlei datu centros
Papildus reitingu saskaņošanai datu centru īpašajā darbības vidē un slodzes raksturlielumos ir jākoncentrējas arī uz šādiem galvenajiem faktoriem, lai nodrošinātu ģeneratoru kopu ilgtermiņa uzticamību:
1. Datu centra slodzes veidu parasti raksturo "nelineāra un augsta harmonika" (piemēram, servera komutācijas barošanas avoti un UPS taisngrieži). Šādas slodzes palielina ģeneratora serdes zudumus un tinumu sildīšanu, kā arī var pat izraisīt vibrāciju un plaisāšanu tinumu galos. Tāpēc, neatkarīgi no izvēlētā vērtējuma, ieteicams izmantot zemas -pretestības ģeneratoru (parasti 1,2–1,5 reizes par nominālo jaudu), lai novērstu sprieguma kropļojumus un uzlabotu barošanas avota kvalitāti, samazinot pretestību.
2. Vides apstākļu korekcija Ģeneratora komplekta nominālie parametri ir balstīti uz ideāliem apstākļiem 40 grādu apkārtējā temperatūra, standarta atmosfēras spiediens un bez gaisa plūsmas ierobežojumiem. Tomēr datu centru telpās (īpaši konteineru datu centros vai vietās, kas atrodas liela augstuma apgabalos) var būt problēmas, piemēram, augsta temperatūra, liels augstums un slikta gaisa plūsma:
Liels augstums (virs 1000 metriem): gaisa blīvums samazinās, un dzinēja ieplūde ir nepietiekama. Nominālā jauda jāsamazina par 5% līdz 8% par katriem 1000 metriem, palielinoties augstumam.
Augstas-temperatūras vide (virs 40 grādiem): ģeneratora siltuma izkliedes efektivitāte samazinās. Slodzes koeficients ir jāsamazina vai jāpievieno papildu siltuma izkliedes aprīkojums, lai novērstu paātrinātu izolācijas novecošanos.
Gaisa plūsmas ierobežojumi: slikta ventilācija telpā var izraisīt dzinēja izplūdes gāzu temperatūras paaugstināšanos. Telpas plānojums ir jāoptimizē, lai nodrošinātu vienmērīgu ieplūdi un izplūdi.
3. Ekspluatācijas un apkopes normas
Avārijas rezerves vienības: kumulatīvais darbības laiks nedrīkst pārsniegt nominālo robežu. Visaptveroša apkope jāveic ik pēc 200 stundām, koncentrējoties uz izolācijas pretestības un detaļu nodiluma pārbaudi.
Kritiskās darbības un nepārtrauktas darbības vienības: regulāri jāveic slodzes testi (ar slodzi, kas nav mazāka par 70% no nominālās jaudas), lai izvairītos no oglekļa uzkrāšanās un komponentu rūsas, ko izraisa ilgstoša -zemas{2} slodzes darbība.
Īpaši scenāriji: pēc jaunas iekārtas nodošanas ekspluatācijā vai lielas apkopes, ja ir nepieciešama ilgstoša-augstas-slodzes pārbaude (pārsniedzot kritiskās misijas rezerves reitinga laika ierobežojumu), vadības parametri ir jāpielāgo iepriekš un pēc pārbaudes jāveic visaptveroša pārbaude, lai izvairītos no aprīkojuma bojājumiem.
4. Redundances arhitektūras dizains Ģeneratoru komplektu izvēlei jāatbilst datu centra kopējai barošanas avota arhitektūrai:
III līmenis un augstāks līmenis: ir jāizmanto dublēšanas konfigurācija “N+1” vai “2N”, lai nodrošinātu, ka vienas vienības atteice neietekmē kopējo barošanas avotu.
Ja vairākas vienības darbojas paralēli, tām ir jābūt slodzes dalīšanas funkcionalitātei, lai novērstu vienas vienības pārslodzi un pagarinātu kopējo kalpošanas laiku.
Izlases kopsavilkums
Dīzeļa ģeneratoru komplekta izvēles pamatā ir precīza reitingu un datu centra līmeņu saskaņošana, vienlaikus ņemot vērā slodzes raksturlielumus, vides apstākļus un apkopes prasības:
I līmenis-II līmenis: dodiet priekšroku avārijas rezerves jaudai vai parastai rezerves jaudai, kontrolējiet darbības laiku un slodzes koeficientu, kā arī līdzsvarojiet izmaksas un pamata uzticamību.
III līmenis: kritiskās misijas rezerves jauda + zemas-pretestības ģenerators, lai nodrošinātu augstu pieejamību un slodzes pielāgošanas prasības.
IV līmenis: kritiskās misijas rezerves dzinēja un nepārtrauktas enerģijas ģeneratora kombinācija ar "N+1" dublēšanu, lai sasniegtu ārkārtīgi augstu pieejamību un ilgtermiņa stabilitāti{1}}. Atlases procesā nav jācenšas sasniegt augstāko vērtējumu, bet gan jāveic visaptverošs kompromiss, pamatojoties uz datu centra darbības nepārtrauktības prasībām, pašvaldības elektroapgādes uzticamību un darbības izmaksu budžetu. Ieteicams sadarboties ar elektroapgādes sistēmas projektēšanas komandu un ģeneratoru komplekta tehniskajiem konsultantiem, lai veiktu slodzes aprēķinus un scenāriju simulācijas, lai nodrošinātu, ka izvēle ne tikai atbilst pašreizējām vajadzībām, bet arī tai ir elastība turpmākai paplašināšanai.