Як вибрати хибне навантаження для дизель-генераторної установки центру обробки даних

Вибір хибного навантаження для дизель-генераторної установки центру обробки даних має вирішальне значення, оскільки воно безпосередньо впливає на надійність системи резервного живлення. Нижче я наведу вичерпний посібник, що охоплює основні принципи, ключові параметри, типи навантаження, кроки вибору та найкращі практики.

1. Принципи вибору основних матеріалів

Основна мета помилкового навантаження полягає в імітації реального навантаження для комплексного тестування та перевірки дизель-генераторної установки, гарантуючи, що вона зможе негайно взяти на себе все критичне навантаження у разі відключення живлення від мережі. Конкретні цілі включають:

1. Спалювання вуглецевих відкладень: Робота з низьким навантаженням або без навантаження викликає явище «мокрого накопичення» в дизельних двигунах (незгоріле паливо та вуглець накопичуються у вихлопній системі). Хибне навантаження може підвищити температуру та тиск двигуна, ретельно спалюючи ці відкладення.
2. Перевірка продуктивності: Перевірка того, чи знаходяться електричні характеристики генераторної установки, такі як вихідна напруга, стабільність частоти, спотворення форми сигналу (THD) та регулювання напруги, в межах допустимих значень.
3. Випробування навантажувальної здатності: Перевірка стабільної роботи генераторної установки на номінальній потужності та оцінка її здатності справлятися з раптовим прикладанням та відключенням навантаження.
4. Тестування системної інтеграції: проведення спільного введення в експлуатацію з ATS (автоматичний перемикач вводу-виводу), системами паралельного підключення та системами керування для забезпечення злагодженої роботи всієї системи.

2. Ключові параметри та міркування

Перед вибором хибного навантаження необхідно уточнити такі параметри генераторної установки та вимоги до випробувань:

1. Номінальна потужність (кВт/кВА): Загальна потужність фальшивого навантаження повинна бути більшою або дорівнювати загальній номінальній потужності генераторної установки. Зазвичай рекомендується вибирати 110%-125% від номінальної потужності установки, щоб забезпечити проведення випробувань на перевантаження.
2. Напруга та фаза: повинні відповідати вихідній напрузі генератора (наприклад, 400 В/230 В) та фазі (трифазний чотирипровідний).
3. Частота (Гц): 50 Гц або 60 Гц.
4. Спосіб підключення: Як він підключатиметься до виходу генератора? Зазвичай нижче за течією від АВР або через спеціальну шафу випробувального інтерфейсу.
5. Спосіб охолодження:
   • Повітряне охолодження: підходить для низької та середньої потужності (зазвичай нижче 1000 кВт), дешевше, але шумне, а гаряче повітря має належним чином відводитися з приміщення для обладнання.
   • Водяне охолодження: підходить для середньої та високої потужності, тихіше, з вищою ефективністю охолодження, але вимагає допоміжної системи охолодження водою (градирня або сухий охолоджувач), що призводить до вищих початкових інвестицій.
6. Рівень контролю та автоматизації:
   • Базове керування: Ручне покрокове завантаження/розвантаження.
   • Інтелектуальне керування: Програмовані автоматичні криві навантаження (навантаження з плавним зміною навантаження, ступінчасте навантаження), моніторинг та запис параметрів у режимі реального часу, таких як напруга, струм, потужність, частота, тиск оливи, температура води, а також створення звітів про випробування. Це має вирішальне значення для відповідності вимогам та аудиту центрів обробки даних.

3. Основні типи хибних навантажень

1. Резистивне навантаження (чисто активне навантаження P)

• Принцип: Перетворює електричну енергію на тепло, яке розсіюється вентиляторами або водяним охолодженням.
• Переваги: ​​Проста структура, нижча вартість, легке керування, забезпечує чисту активну потужність.
• Недоліки: Можна перевіряти лише активну потужність (кВт), не можна перевіряти здатність генератора регулювати реактивну потужність (квар).
• Сценарій застосування: В основному використовується для випробування деталей двигуна (згоряння, температура, тиск), але випробування є неповним.

2. Реактивне навантаження (чисто реактивне навантаження Q)

• Принцип: Використовує індуктори для споживання реактивної потужності.
• Переваги: ​​Може забезпечувати реактивне навантаження.
• Недоліки: Зазвичай не використовується окремо, а радше в парі з резистивними навантаженнями.

3. Комбіноване резистивне/реактивне навантаження (навантаження R+L, забезпечує P та Q)

• Принцип: Інтегрує батареї резисторів та реакторів, що дозволяє незалежно або комбіноване керування активним та реактивним навантаженням.
• Переваги: ​​Найкраще рішення для центрів обробки даних. Може імітувати реальні змішані навантаження, всебічно тестуючи загальну продуктивність генераторної установки, включаючи AVR (автоматичний регулятор напруги) та систему регулювання.
• Недоліки: Вища вартість, ніж у чисто резистивних навантажень.
• Примітка щодо вибору: Зверніть увагу на діапазон регульованого коефіцієнта потужності (PF), який зазвичай потрібно регулювати від 0,8 (індуктивний) до 1,0 для імітації різних типів навантаження.

4. Електронне навантаження

• Принцип: Використовує технологію силової електроніки для споживання енергії або її повернення в мережу.
• Переваги: ​​Висока точність, гнучке керування, потенціал для рекуперації енергії (енергозбереження).
• Недоліки: надзвичайно дорога, вимагає висококваліфікованого обслуговуючого персоналу, а також потребує врахування власної надійності.
• Сценарій застосування: Більше підходить для лабораторій або виробничих підприємств, ніж для випробувань на місці в центрах обробки даних.

Висновок: Для центрів обробки даних слід обрати «комбіноване резистивне/реактивне (R+L) хибне навантаження» з інтелектуальним автоматичним керуванням.

4. Короткий опис етапів відбору

1. Визначте вимоги до випробувань: Чи це лише випробування на горіння, чи потрібна сертифікація на повне навантаження? Чи потрібні автоматизовані звіти про випробування?
2. Зберіть параметри генераторної установки: перелічіть загальну потужність, напругу, частоту та розташування інтерфейсу для всіх генераторів.
3. Визначення типу помилкового навантаження: Виберіть інтелектуальне помилкове навантаження R+L з водяним охолодженням (якщо потужність не дуже мала, а бюджет обмежений).
4. Розрахуйте потужність: Загальна хибна потужність навантаження = Найбільша потужність одного блоку × 1,1 (або 1,25). Якщо тестується паралельна система, потужність має бути ≥ загальної паралельної потужності.
5. Виберіть спосіб охолодження:
   • Висока потужність (>800 кВт), обмежений простір у приміщенні для обладнання, чутливість до шуму: оберіть водяне охолодження.
   • Низьке енергоспоживання, обмежений бюджет, достатній простір для вентиляції: можна розглянути повітряне охолодження.
6. Оцінка системи управління:
   • Повинна підтримувати автоматичне ступінчасте навантаження для імітації реального навантаження.
   • Повинен вміти записувати та виводити стандартні звіти про випробування, включаючи криві всіх ключових параметрів.
   • Чи підтримує інтерфейс інтеграцію із системами управління будівлями або управління інфраструктурою центру обробки даних (DCIM)?
7. Розглянемо мобільну та стаціонарну установку:
   • Фіксована установка: Встановлення у спеціально відведеному приміщенні або контейнері, як частина інфраструктури. Фіксована проводка, легке тестування, акуратний зовнішній вигляд. Кращий вибір для великих центрів обробки даних.
   • Мобільні пристрої, що встановлюються на причепі: встановлюються на причепі та можуть обслуговувати кілька центрів обробки даних або кілька пристроїв. Початкові витрати нижчі, але розгортання є громіздким, а також потрібен простір для зберігання та підключення.

5. Найкращі практики та рекомендації

• Планування тестових інтерфейсів: Попередньо спроектуйте шафи інтерфейсів для випробувань з помилковим навантаженням у системі розподілу живлення, щоб зробити тестові з'єднання безпечними, простими та стандартизованими.
• Рішення для охолодження: якщо система охолодження водяна, переконайтеся, що система охолодження водяна; якщо система охолодження повітряна, необхідно спроектувати відповідні витяжні канали, щоб запобігти рециркуляції гарячого повітря в приміщення з обладнанням або впливу на навколишнє середовище.
• Безпека понад усе: Хибні навантаження генерують надзвичайно високі температури. Вони повинні бути оснащені заходами безпеки, такими як захист від перегріву та кнопки аварійної зупинки. Оператори потребують професійної підготовки.
• Регулярне тестування: Згідно зі стандартами Uptime Institute, Tier або рекомендаціями виробника, тестування зазвичай проводиться щомісяця з навантаженням не менше 30% від номінального значення та щорічно з повним навантаженням. Хибне навантаження є ключовим інструментом для виконання цієї вимоги.

Заключна рекомендація:
Для центрів обробки даних, які прагнуть високої доступності, не слід економити на помилковому навантаженні. Інвестування у фіксовану, відповідного розміру, інтелектуальну систему помилкового навантаження R+L з водяним охолодженням є необхідною інвестицією для забезпечення надійності критично важливої ​​системи живлення. Вона допомагає виявляти проблеми, запобігати збоям та відповідає вимогам експлуатації, технічного обслуговування та аудиту завдяки комплексним звітам про випробування.