Kraftstoffüberwachung für Dieselgeneratoren im Rechenzentrum – wie macht man das und warum ist es so wichtig?

Die Qualität der Stromversorgung ist ein entscheidendes Kriterium für den Servicestandard eines modernen Rechenzentrums. Das ist verständlich: Sämtliche Geräte, die für den Betrieb des Rechenzentrums erforderlich sind, benötigen Strom. Ohne Strom werden Server, Netzwerke, technische Systeme und Speichersysteme ihren Betrieb einstellen, bis die Stromversorgung wiederhergestellt ist.  

Wir erklären, welche Rolle Diesel und unser Qualitätssicherungssystem für Diesel im ununterbrochenen Betrieb des Linxdatacenter in St. Petersburg spielen. 

Sie werden überrascht sein, aber die Experten des Uptime Institute messen bei der Zertifizierung von Rechenzentren nach branchenspezifischen Qualitätsstandards der Qualität der Dieselgeneratoren eine entscheidende Rolle zu. 

Warum? Die unterbrechungsfreie Stromversorgung von Rechenzentren spielt eine zentrale Rolle für die digitale Wirtschaft. Die Realität ist: 15 Millisekunden Stromausfall sind ausreichend, um Geschäftsprozesse zu stören und spürbare Folgen für die Endnutzer zu haben. Ist das viel oder wenig? Eine Millisekunde (ms) ist eine Zeiteinheit, die einem tausendstel einer Sekunde entspricht. Fünf Millisekunden sind die Zeit, die eine Biene für einen Flügelschlag benötigt. Um zu blinzeln, benötigt ein Mensch 300 bis 400 ms. Laut einer Studie von Emerson kostete eine Minute Ausfallzeit bereits 2013 Unternehmen im Durchschnitt 7.900 Dollar. Angesichts der zunehmenden Digitalisierung können die Verluste für Unternehmen Hunderttausende Dollar pro 60 Sekunden Ausfall betragen. Die Wirtschaft verlangt von Unternehmen eine 100%-ige Verfügbarkeit. 

Und warum gelten Dieselgeneratoren im UI als primäre Stromquelle? Weil das Rechenzentrum im Falle eines Ausfalls der Hauptstromnetze auf sie als einzige Energiequelle vertrauen kann, um alle Systeme funktionsfähig zu halten, bis die Stromversorgung über die Hauptleitungen wiederhergestellt ist.   

Für unser Rechenzentrum in Sankt Petersburg sind Fragen zu den Energiequellen besonders wichtig: Das Rechenzentrum ist vollständig unabhängig vom städtischen Netz und wird durch ein Gasmotor-Kraftwerk mit einer Leistung von 12 MW versorgt. Sollte die Gasversorgung aus irgendwelchen Gründen unterbrochen werden, wechselt das Rechenzentrum auf den Betrieb mit einem Dieselgenerator. Zunächst werden die unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USVs) aktiviert, deren Kapazität für 40 Minuten durchgehenden Betrieb des Rechenzentrums ausreicht. Die Dieselgeneratoren starten innerhalb von 2 Minuten nach der Stilllegung des Gasmotor-Kraftwerks und können mit dem vorhandenen Kraftstoff noch mindestens 72 Stunden lang betrieben werden. Gleichzeitig tritt der Vertrag mit dem Kraftstofflieferanten in Kraft, der verpflichtet ist, die vereinbarten Mengen innerhalb von 4 Stunden ins Rechenzentrum zu liefern. 

Die Vorbereitung auf die Zertifizierung des Uptime Institute hinsichtlich der Einhaltung von Management- und Betriebstandards hat uns dazu veranlasst, den Prozess der Treibstoffversorgung für Dieselgeneratoren, die Qualitätssicherung und die Zusammenarbeit mit Lieferanten besonders aufmerksam zu beobachten. Das ist nachvollziehbar: Die Qualität des Betriebs des Kernkraftwerks in Sosnowy Bor liegt außerhalb unserer Kontrolle, jedoch sind wir vollständig verantwortlich für unseren Abschnitt des Stromnetzes. 

Diesel für Rechenzentren: Worauf Sie achten sollten 

Damit Generatoren lange, zuverlässig und wirtschaftlich arbeiten, ist es nicht nur notwendig, zuverlässige Technik zu kaufen, sondern auch das richtige Diesel zu wählen.

Offensichtlich hat jeder Treibstoff eine Haltbarkeit von 3 bis 5 Jahren. Darüber hinaus variiert er stark in verschiedenen Parametern: Eine Sorte eignet sich für den Einsatz im Winter, während eine andere dafür völlig ungeeignet ist und ihre Verwendung zu einem großflächigen Ausfall führen kann. 

All diese Punkte müssen sorgfältig überwacht werden, um zu verhindern, dass der Dieselgenerator aufgrund von abgelaufenem oder saisonal ungeeignetem Treibstoff nicht startet.

Einer der wichtigsten Parameter bei der Klassifizierung ist die Art des verwendeten Kraftstoffs. Die hohe Leistung und Zuverlässigkeit der Geräte wird bereits durch die Qualität des gewählten Typs von einem bestimmten Lieferanten beeinflusst. 

Die richtige Wahl von Diesel garantiert folgende Vorteile: 

• hoher Wirkungsgrad; 
• Wirtschaftlichkeit und niedrige Kosten; 
• hohes Drehmoment; 
• hoher Verdichtungsgrad.

Cetanzahl 

Tatsächlich hat Diesel viele Eigenschaften, die Sie im Heft einer bestimmten Produktcharge nachlesen können. Für Fachleute sind jedoch die Hauptkriterien zur Bestimmung der Qualität dieses Kraftstoffs die Cetanzahl und die temperatureigenen Eigenschaften. 

Die Cetanzahl im Dieselkraftstoff bestimmt die Zündfähigkeit, also die Fähigkeit des Kraftstoffs, zu entzünden. Je höher diese Zahl ist, desto schneller verbrennt das Fuel im Zylinder – und desto gleichmäßiger (und sicherer!) brennt das Gemisch aus Diesel und Luft. Der Standardbereich der Werte liegt zwischen 40 und 55. Hochwertiger Diesel mit einer hohen Cetanzahl gewährleistet dem Motor: minimale Zeit zum Vorwärmen und Zünden, einen gleichmäßigen Betrieb und eine hohe Effizienz sowie eine hohe Leistung.

Reinigung von Diesel-Kraftstoff 

Das Eindringen von Wasser und mechanischen Verunreinigungen in Diesel ist noch gefährlicher als bei Benzin. Ein solcher Kraftstoff kann unbrauchbar werden. In einigen Fällen können mechanische Verunreinigungen als Ablagerung am Boden des Behälters mit Diesel festgestellt werden.
Wasser scheidet sich auch vom Kraftstoff ab und setzt sich am Boden ab, was es ermöglicht, seine Anwesenheit festzustellen. In ungeklärtem Diesel verursacht Wasser eine Trübung.

Die Optimierung der Leistung kann durch die Reinigung des Dieselkraftstoffs erfolgen. Dazu gibt es spezielle Anlagen und Filtersysteme. Die Auswahl der Ausrüstung für dieses Verfahren hängt davon ab, wonach der Kraftstoff gereinigt werden muss – nach Paraffin, mechanischen Verunreinigungen, Schwefel oder Wasser. 

Der Lieferant trägt die Verantwortung für die Qualität der Kraftstoffreinigung, weshalb es wichtig ist, ein Kontrollsystem für die Lieferanten zu haben, über das wir später sprechen werden, und zusätzliche Maßnahmen nicht zu vernachlässigen. So haben wir zur Nachreinigung des Kraftstoffs an jedem Notstromaggregat Kraftstoffseparatoren von Separ im Kraftstoffleitungen installiert. Diese verhindern, dass mechanische Partikel und Wasser in den Generator gelangen.

Kraftstoffseparator.

Wetterbedingungen

Im Streben nach Qualität und einem angemessenen Preis für den Kraftstoff vergessen Unternehmen oft die Temperatur, bei der die Station betrieben wird. Manchmal bringt die Auswahl eines Kraftstoffs, der "für jedes Wetter" geeignet ist, keinen besonderen Schaden. Doch wenn die Station im Freien genutzt wird, sollte der Kraftstoff gemäß den klimatischen Gegebenheiten ausgewählt werden.

Hersteller unterteilen Diesel in Sommer-, Winter- und „arktischen“ Kraftstoff – für extrem niedrige Temperaturen. In Russland regelt die GOST 305-82 die Klassifizierung des Treibstoffs je nach Jahreszeit. Das Dokument schreibt vor, dass sommerliche Kraftstoffarten bei Temperaturen über 0 °C verwendet werden. Winterkraftstoff eignet sich für Temperaturen bis -30 °C. „Arktischer“ Kraftstoff kann bis zu -50 °C eingesetzt werden.

Für den stabilen Betrieb von Dieselgeneratoren haben wir beschlossen, Winterdiesel bei -35℃ zu beschaffen. So brauchen wir uns keine Gedanken über saisonale Wetteränderungen zu machen.

Wie wir den Kraftstoff überprüfen

Damit Dieselgeneratoren zuverlässig arbeiten, muss sichergestellt werden, dass der Lieferant genau den Kraftstoff liefert, den Sie benötigen. 

Wir haben lange über die Lösung dieser Aufgabe nachgedacht und eine Probenahme sowie den Versand zur Analyse in spezielle Labore in Betracht gezogen. Dieser Ansatz erfordert jedoch Zeit, und was passiert, wenn die Analyseergebnisse unzufriedenstellend ausfallen? Die Charge wurde bereits ausgeliefert – Rückgabe, Neubestellung? Und wie steht es, wenn eine solche Neubestellung in eine Zeit fällt, in der die Generatoren in Betrieb genommen werden müssen? 

Dann haben wir beschlossen, die Kraftstoffqualität vor Ort mit Oktanometern zu messen, konkret mit dem SHATOX SX-150. Dieses Gerät ermöglicht eine Schnellanalyse des gelieferten Kraftstoffs, wobei nicht nur die Cetanzahl, sondern auch der Gefrierpunkt und die Art des Kraftstoffs bestimmt werden.

Das Funktionsprinzip des Oktanometers basiert auf dem Vergleich der Oktan-/Cetanzahlen zertifizierter Proben von Diesel/Benzin mit dem zu prüfenden Diesel/Benzin. In den Spezialprozessor werden die verwendeten Tabellen zertifizierter Kraftstoffarten eingegeben, die das Interpolationsprogramm mit den Parametern der entnommenen Probe und Temperaturkorrekturen vergleicht.

Dieses Gerät ermöglicht es, die Ergebnisse der Kraftstoffqualität in Echtzeit zu erhalten. Die Regeln zur Messung der Kraftstoffqualität mit dem Oktanometer sind im Regelwerk für den Betrieb festgelegt.

Funktionsprinzip des Oktanometers

1. Der Sensor des Geräts wird auf einer horizontalen Fläche montiert und mit dem Messblock verbunden.
2. Das Gerät wird bei leerem Sensor eingeschaltet. Auf dem Messgerät werden Nullwerte für CETANE angezeigt:
   • Cet = 0,0;
   • T fr = 0,0.
3. Nach der Überprüfung der Funktionsweise des Geräts muss der Sensor mit Kraftstoff bis zur vollständigen Füllung aufgefüllt werden. Der Mess- und Aktualisierungsprozess der Werte dauert nicht länger als 5 Sekunden.
4. Nach der Messung werden die Daten in eine Tabelle eingetragen und mit den Normwerten verglichen. Zur Vereinfachung sind in den Zellen automatische Farbhervorhebungen der Werte eingestellt. Bei zulässigen Werten wird grün eingefärbt, bei unzureichenden Parametern rot, was eine zusätzliche Kontrolle der gelieferten Kraftstoffqualität ermöglicht.
5. Für uns haben wir die folgenden normalen Qualitätswerte für Kraftstoff ausgewählt:
   • Cet = 40-52;
   • Tfr = von minus 25 bis minus 40.

Tabelle zur Erfassung von Kraftstoffressourcen

S – Sommerkraftstoff, W – Winterkraftstoff, A – arktischer Kraftstoff.

PROFIT! oder wie es funktioniert hat 

Die ersten Ergebnisse des Projekts erhielten wir unmittelbar nach dem Start des Kontrollsystems. Die erste Kontrolle zeigte, dass der Lieferant Treibstoff geliefert hatte, der nicht den angegebenen Spezifikationen entsprach. Infolgedessen schickten wir den Tankwagen zurück und forderten eine Ersatzlieferung an. Ohne das Kontrollsystem hätten wir möglicherweise die Situation gehabt, dass das Dieselstromaggregat aufgrund von minderwertigem Treibstoff nicht gestartet werden konnte.

Auf einer ganz allgemeinen, strategischen Ebene bietet ein solches Maß an durchdachter Qualitätskontrolle vollste Sicherheit für die unterbrechungsfreie Stromversorgung des Rechenzentrums, da wir uns vollständig auf uns selbst verlassen können, um die Aufgabe der Unterstützung eines 100%-Uptime-Betriebs zu erfüllen. 

Und das sind nicht nur Worte: Wahrscheinlich sind wir das einzige Rechenzentrum in Russland, das auf die Anfrage "Können Sie sich von der Hauptstromversorgung trennen, um den Übergang auf die Reserve zu zeigen?" mit einem Ja antwortet und sofort, vor den Augen des Kunden, alle Geräte jederzeit auf die Reservestromversorgung umschaltet. Das Beste daran ist, dass dies jeder Mitarbeiter mit dem entsprechenden Zugangslevel durchführen kann: Die Prozesse sind so gut optimiert, dass sie nicht von einem bestimmten Verantwortlichen abhängen – so sicher sind wir in dieser Hinsicht.
 
Allerdings sind wir nicht allein: Der Qualitätssicherungsprozess während der Zertifizierung durch das Uptime Institute hat die Aufmerksamkeit der Auditoren auf sich gezogen, die ihn als Branchen-Best-Practice in ihr Portfolio aufgenommen haben.

Quelle: habr.com