Büyük-Ölçekli Sıvı-Soğutmalı Veri Merkezlerinde Dikey Çok Kademeli Santrifüj Pompaların Uygulanması

Karar Özeti|Büyük-ölçekli sıvı-soğutmalı veri merkezleri için pompa seçimi yalnızca ayrı birimlerin tedarik edilmesi meselesi değildir; soğutma kullanılabilirliği, PUE- ile ilgili enerji tüketimi, ölçeklenebilirlik ve operasyonel karmaşıklığı dengeleyen bir karardır. Dikey çok kademeli santrifüj pompaların avantajları, yalnızca uygun sistem sınırları, yedekli mimariler ve kontrol stratejileri ile desteklendiğinde ölçülebilir iş değerine dönüşür.

Yüksek-yoğunluklu bilgi işlem kümeleri raf başına termal yükleri artırdığından, soğuk-plaka ve daldırmalı soğutma-gibi sıvı soğutma çözümleri-ısıyı tesisin-yan tarafındaki su sistemine daha doğrudan aktarır. Kurumsal müşteriler için soğutma suyu sirkülasyon döngüsü, yalnızca bir yardımcı sistemden iş sürekliliğinin temel taşı haline geldi; Akış hızı veya diferansiyel basınçtaki herhangi bir dengesizlik yalnızca konfor seviyelerini etkilemez, aynı zamanda sunucunun tıkanmasına, sistem alarmlarına ve hatta hizmet kesintilerine yol açar.

Dikey çok kademeli santrifüj pompalarKompakt bir kaplama alanında yüksek basma yüksekliği elde etmek için birden fazla pervane kullanır; bu da onları sınırlı zemin alanı, yüksek boru sistemi direnci ve sabit diferansiyel basınç gereksinimi olan senaryolar için ideal kılar. Dikey konfigürasyonları entegre yerleşimleri kolaylaştırırken, paralel pompa düzenlemeleri ve değişken -frekans sürücüsü (VFD) kontrolleri modüler soğutma istasyonlarına kolayca dahil edilir. Ancak uygunluk, "tek-her şeye{-uygun{-bir uygulama" anlamına gelmez: yalnızca pik akışa ve maksimum basma yüksekliğine dayalı olarak büyük bir pompa seçmek, sistemin düşük-yük koşullarında uzun süreler boyunca yüksek-verimlilik aralığı dışında çalışmasına neden olabilir ve bu nedenle, kısma kayıpları, sık başlatma-durdurma döngüleri ve operasyonel verimsizlik yoluyla enerji-tasarrufu faydalarını boşa çıkarabilir.

Güvenilirlik öncelikli konudur. Pompa sistemi tasarımı, basitçe "N+1." olarak etiketlenmek yerine sistem SLA'sı ile uyumlu hale getirilmelidir. Çalışan herhangi bir pompanın arızalanmasının ardından yedek pompanın izin verilen zaman çerçevesi içinde otomatik olarak devreye girebilmesini sağlamak için daha fazla doğrulama yapılması gerekir; geçiş sırasındaki basınç dalgalanmalarının CDU veya sunucu tarafındaki koruma mekanizmalarını tetiklemediğini; ve çek valfler, değişken frekanslı sürücüler (VFD'ler), sensörler, kontrol güç kaynakları veya ortak başlıklarla ilgili tek bir arıza noktasının kalmadığını. Kritik işletme alanları için, entegre devreye alma ve kabul sürecine dahil edilen arıza simülasyonları ile paralel pompa konfigürasyonları, rotasyonel çalışma, bölgelere ayrılmış su temini veya çift{3}}başlıklı sistemler gibi stratejiler kullanılabilir.

Veri merkezi yükleri yıl boyunca dalgalanır. Elektrik maliyetleri öncelikle pompaların çeşitli yük aralıklarındaki toplam verimliliğine ve kontrol sisteminin yüksek-verimlilik bölgesine yakın çalışma noktalarını koruma becerisine göre belirlenir. Tedarik değerlendirmeleri tek bir derecelendirme noktasındaki verimlilikten ziyade "yıllık enerji tüketimine" odaklanmalıdır; bu, değişen akış hızları, yükseklikler ve paralel pompa sayıları arasındaki tipik yük-saat profillerine dayalı olarak giriş gücünün hesaplanmasını ve aynı zamanda motor verimliliğini, değişken frekanslı sürücü (VFD) kayıplarını, valf kısma kayıplarını ve aşırı diferansiyel basınç ayarlarını hesaba katmayı içerir. Aşamalı pompa sıralamasını VFD koordinasyonuyla birleştiren iyi-tasarlanmış bir strateji, genellikle tek bir büyük pompayı uzun süreler boyunca düşük frekansta çalıştırmaktan daha fazla stabilite sunar ve aşamalı inşaatla ilişkili yük değişikliklerine daha iyi uyum sağlar.

Büyük-ölçekli sıvı-soğutmalı veri merkezleri genellikle aşamalı olarak teslim edilir. Pompa istasyonları, gelecekteki bağlantılara, kontrol kapasitesine ve makul hidrolik marjlara ilişkin hükümleri,-bu marjların uzun vadeli operasyonel verimsizliğe yol açmasına izin vermeden- dahil etmelidir. Üstün bir yaklaşım, nihai ölçeği, her modülün tasarım akış hızını, izin verilen basınç düşüşünü, pompa ünitesi sayısını ve kontrol sınırlarını tanımladığı tekrarlanabilir modüllere ayırmaktır; yeni sunucu salonları çevrimiçi hale geldikçe aynı spesifikasyona sahip ek modüller veya pompa üniteleri eklenebilir. Bu strateji, başlangıç ​​aşamasında "küçük bir yük için büyük boyutlu ekipmanın" verimsizliğini önlerken, sonraki genişletmeler sırasında ana boruların değiştirilmesi ve sistem kesintilerinin gerçekleştirilmesiyle ilişkili riskleri azaltır.

Ekipman bakımının yapılabilirliği, Ortalama Onarım Süresini (MTTR) doğrudan etkiler. Dikey çok kademeli pompalar az yer kaplasa da saha yerleşiminde yine de motor kaldırma açıklığı, mekanik salmastranın değiştirilmesi için erişim yolları, kaplinin sökülmesi için alan, taban drenajı ve bakım için izolasyon hükümleri dikkate alınmalıdır. İzleme noktaları minimum düzeyde giriş ve çıkış basıncını, fark basıncını, akış hızını, motor akımını, titreşimi ve yatak veya motor sıcaklıklarını kapsamalıdır; Kritik noktalardan gelen veriler BMS veya DCIM'ye entegre edilmelidir. Basitçe daha fazla sensör kurmak yerine, operasyon ve bakım personelinin filtre tıkanması, valf anormallikleri, kavitasyon riskleri ve ekipman bozulması gibi sorunları ayırt edebilmesini sağlayacak şekilde alarm eşikleri, eğilim temelleri ve yanıt protokolleri oluşturmak daha önemlidir.

B2B ticari değerlendirmelerinde maliyetler; ekipman, kurulum ve devreye alma, güç tüketimi, planlı bakım, yedek parçalar, arıza süresinden kaynaklanan kayıplar ve kapasite genişletme veya yenilemeye göre ayrılmalıdır. Yıl boyunca çalışan pompa istasyonlarında,-güç tüketimi ve aksama süresi riski genellikle ilk fiyat farkından daha fazla dikkat gerektirir. Bu nedenle tedarikçilerden performans eğrileri, izin verilen çalışma aralıkları, verimlilik verileri, titreşim ve gürültü spesifikasyonları, malzeme ve sızdırmazlık ayrıntıları, yedek parça listeleri ve servis yanıt taahhütlerini sağlamalarının yanı sıra performansın garanti edilen değerlerden saptığı durumlar için kabul ve düzeltme mekanizmalarını açıkça tanımlamaları istenmelidir.

İlk olarak, tasarımın sınırlarını açıkça tanımlayın.
Giriş parametreleri en azından şunları içermelidir: mevcut ve nihai BT yükleri; besleme ve dönüş sıcaklıkları; tasarım sıcaklık farkı; her dal için akış hızları; en kritik devrenin basınç düşüşü; ekipman ve borular için izin verilen basınç sınırları; ve sıvı bileşimi ve su kalitesi gereksinimleri. Akış hızı genellikle termal yük ve sıcaklık farkına göre belirlenirken, pompa basma yüksekliği boruların, vanaların, ısı eşanjörlerinin ve terminal ünitelerinin gerçek direncine göre hesaplanmalıdır. Bina yüksekliği, bir kapalı döngü sisteminin başı için basit bir temsili olarak kullanılmamalı- veya belirsizlikler, mekanik olarak aşırı yüksek bir güvenlik faktörü şeklinde toplanmamalıdır.

İkinci olarak, çalışma noktalarının gerçek yük profilini kapsadığından emin olun.
Pompa eğrisinde minimum, tipik ve tepe çalışma koşullarını işaretleyin; bu noktaların üreticinin izin verilen sürekli çalışma aralığı dahilinde olduğunu doğrulayın; ve Net Pozitif Emme Yüksekliğini (NPSH) değerlendirin. Düşük-frekansta çalışma, motor ısı dağıtımına, minimum akış hızlarına, kontrol kararlılığına ve mekanik rezonansa dikkat edilmesini gerektirir. Paralel pompa yapılandırmaları için, tek-pompa, ikili-pompa ve çoklu-pompa senaryolarına yönelik çalışma noktalarını ve verimliliği analiz edin. Değişken frekanslı dönüştürücü (VFD) ayarları, fark basınç sensörünün konumuyla aynı hizada olmalıdır; sensörün pompaya çok yakın yerleştirilmesi aşırı terminal diferansiyel basıncına ve gereksiz enerji tüketimine neden olabilir.

Üçüncüsü, malzemeleri ve contaları su kalitesine göre hizalayın.
Paslanmaz çelikle ıslanan parçalar genellikle temizliği ve korozyon direncini artırır, ancak son seçimde klorür iyonu seviyeleri, glikol (etilen veya propilen) konsantrasyonları, pH değerleri, çalışma sıcaklıkları ve tamamlama suyu yöntemi dikkate alınmalıdır. Mekanik contalar ve O-halkalar için kullanılan malzemelerin yanı sıra yağlama koşulları da akışkan ortamla uyumlu olmalıdır. Sistem partiküllere karşı oldukça hassassa, tıkanma sorunlarını yetersiz pompa kapasitesi olarak yanlış teşhis etmekten kaçınmak için pompanın yukarı akışına uygun filtreleme kurun ve diferansiyel basıncı izleyin.

Dördüncüsü, kontrol stratejilerinin test edilebilir olduğundan emin olun.
Normal çalışma, düşük yük, sistem genişletme, tek-pompa arızası, sensör arızası, güç restorasyonu ve yangın/acil durum modları gibi belirli çalışma modlarını tanımlayın. Kontrol mantığı yumuşak başlatmayı, pompa aşamalandırmayı (aktif pompaların sayısını değiştirme),-döngülü engellemeyi (sık başlatma/durdurmayı önleme), çalışma zamanı dengelemeyi, minimum akış korumasını ve yedek pompaların periyodik kendi-testini içermelidir. Teslimat sırasında doğrulama, pompanın çalıştığını doğrulamanın ötesine geçmelidir; aynı zamanda çeşitli senaryolarda diferansiyel basınç geri kazanım sürelerini, dalgalanma aralıklarını, alarm raporlamayı ve manuel geçersiz kılma yeteneklerini doğrulamalıdır.

Yanılgı 1: Yalnızca satın alma fiyatının karşılaştırılması. Güç tüketimi, kesinti nedeniyle oluşan kayıplar ve yedek parça teslim süreleri gibi faktörlerin göz ardı edilmesi, düşük-maliyetli ekipmanı yüksek-maliyetli bir varlığa dönüştürebilir.

Yanılgı 2: En yoğun çalışma koşullarına bağlı olarak aşırı güvenlik marjlarının uygulanması. Bu, çalışma noktasının sürekli olarak yüksek-verimlilik bölgesinden sapmasına neden olur, bu da gürültüye, titreşime, kısma kayıplarına ve kontrol kararsızlığına neden olur.

Yanılgı 3: "N+1" yüksek kullanılabilirlikle eşitleniyor. Sensörler, kontrolörler, güç dağıtım sistemleri veya ortak borular gibi bileşenler tek arıza noktası olarak kalırsa, yedeklilik yalnızca kağıt üzerinde mevcuttur.

Yanılgı 4: Değişken frekanslı sürücünün (VFD) otomatik olarak enerji tasarrufu sağladığını varsayarsak. Gerçek tasarruflar sistem direnç özelliklerine, ayar noktalarına, sensör yerleşimine ve birden fazla ünitenin koordineli çalışmasına bağlıdır.

Yanılgı 5: Ekipman kabulünün sistem kabulü olarak ele alınması. Performans özelliklerini tek başına karşılayan bir pompa, gerçek boru ağı dahilinde veya yük devretme senaryoları sırasında son-kullanıcı taleplerini karşılayabileceğini garanti etmez.

Büyük-ölçekli sıvı-soğutmalı veri merkezleri için, dikey çok kademeli santrifüj pompaların temel değeri, paralel pompa konfigürasyonları ve değişken-frekans kontrolü aracılığıyla yük dalgalanmalarına uyum sağlarken kompakt bir kaplama alanıyla sabit diferansiyel basınç sağlama yeteneklerinde yatmaktadır. Bununla birlikte, B-tarafı müşterilerin sonuçta satın aldıkları şey yalnızca "akış hızı ve basma yüksekliği" değil, aynı zamanda yıllar süren çalışma boyunca tutarlı performans sağlayan bir soğutma yeteneğidir.

Olgun bir çözümün dört temel gereksinimi karşılaması gerekir: herhangi bir tek arıza noktasına rağmen kritik yükler için soğutmanın sürdürülmesi; gerçek yük profillerinde makul verimliliğin sürdürülmesi; aşamalı kapasite genişletmeleri sırasında yenileme için kesinti süresinin en aza indirilmesi; ve anormallikler sırasında hızlı arıza lokalizasyonu ve onarımına olanak sağlar. Dikey çok kademeli santrifüj pompa, yalnızca bu hedefleri tasarım spesifikasyonlarına, satın alma şartlarına, entegre devreye alma protokollerine ve İşletme ve Bakım temellerine dahil ederek, yalnızca bir ekipman parçasından bilgi işlem operasyonlarının istikrarlı büyümesini destekleyen güvenilir bir varlığa dönüşebilir.