IT-tööstuse turg on suurim katkematu toiteallikate (UPS) tarbija, kasutades ligikaudu 75% kõigist toodetud UPSidest. UPS-seadmete aastane ülemaailmne müük igat tüüpi andmekeskustele, sealhulgas ettevõtetele, kommerts- ja ülisuurtele andmekeskustele, on 3 miljardit dollarit. Samas läheneb andmekeskustes UPS-seadmete aastane müügikasv 10%-le ja tundub, et see pole piir.
Andmekeskused muutuvad järjest suuremaks ja see omakorda tekitab energiataristule uusi väljakutseid. Kuigi käib pikk arutelu selle üle, kuidas staatilised UPS-id on paremad kui dünaamilised ja vastupidi, on enamik insenere ühel meelel, et mida suurem on võimsus, seda paremini sobivad elektrimasinad sellega toime tulema: generaatoreid kasutatakse genereerimiseks. elektrienergia elektrijaamades.
Kõik dünaamilised UPS-id kasutavad mootorigeneraatoreid, kuid need on erineva konstruktsiooniga ning neil on kindlasti erinevad omadused ja omadused. Üks neist üsna levinud UPSidest on mehaaniliselt ühendatud diiselmootoriga lahendus – diiselmootoriga pöörlev UPS (DRIBP). Kuid andmekeskuste ehitamise maailmapraktikas käib tõeline konkurents staatilise UPSi ja teise dünaamilise UPSi tehnoloogia – pöörleva UPSi – vahel, mis on loomuliku kujuga siinuspinget tootva elektrimasina ja jõuelektroonika kombinatsioon. Sellistel pöörlevatel UPS-idel on elektriühendus energiasalvestitega, milleks võivad olla kas akud või hoorattad.
Kaasaegsed edusammud juhtimistehnoloogias, töökindlus, tõhusus ja võimsustihedus, aga ka UPS-i toiteühiku madalam hind ei ole staatilisele UPS-ile iseloomulikud tegurid. Hiljuti tutvustatud Piller UB-V seeria on väärt alternatiiv.
Vaatame lähemalt mõningaid põhikriteeriume UPS-süsteemi hindamiseks ja valikuks kaasaegse suure andmekeskuse jaoks, mille kontekstis tehnoloogia tundub eelistatavam.
1. Kapitalikulud
On tõsi, et staatilised UPS-id võivad pakkuda väiksemate UPS-süsteemide jaoks madalamat kW-hinda, kuid see eelis aurustub kiiresti, kui tegemist on suuremate toitesüsteemidega. Modulaarne kontseptsioon, mille staatilised UPS-i tootjad on paratamatult sunnitud omaks võtma, on seotud suure hulga väikese nimivõimsusega, näiteks 1 kW UPSide paralleelühendusega, nagu allolevas näites. Selline lähenemine võimaldab saavutada süsteemi etteantud väljundvõimsuse vajaliku väärtuse, kuid paljude dubleeritud elementide keerukuse tõttu kaotab see 250-20% kulueelisest võrreldes pöörlevatel UPS-idel põhineva lahenduse maksumusega. Veelgi enam, isegi sellel moodulite paralleelühendusel on piirangud ühikute arvule ühes UPS-süsteemis, misjärel peavad paralleelsed moodulsüsteemid ise olema paralleelsed, mis tõstab lahenduse maksumust täiendavate jaotusseadmete ja kaablite tõttu veelgi.
Tabel 1. 48 MW IT-koormuse lahenduse näide. UB-V monoplokkide suurem suurus säästab aega ja raha.
2. Töökindlus
Viimastel aastatel on andmekeskused muutunud üha enam kaubaks muudetud ettevõteteks, samas kui töökindlust peetakse üha enam enesestmõistetavaks. Sellega seoses kasvab mure, et see toob tulevikus kaasa probleeme. Kuna operaatorid püüdlevad maksimaalse tõrketaluvuse poole (arv "9") ja eeldatakse, et staatilise UPS-i tehnoloogia puudused saab kõige paremini ületada lühikese remondiajaga (MTTR), mis on tingitud võimalusest UPS-i mooduleid kiiresti ja kuumalt vahetada. Kuid see argument võib ennast hävitada. Mida rohkem mooduleid on kaasatud, seda suurem on rikke tõenäosus ja, mis veelgi olulisem, seda suurem on oht, et selline rike toob kaasa koormuse kadumise kogu süsteemis. Parem on, kui avariisid üldse ei juhtuks.
Joonisel fig. 1 ja vastavad arvutused.
Riis. 1. Seadmete rikete arvu sõltuvus MTBF indikaatorist.
Normaalse rikkekõvera graafiku lõikes (II) toodud seadmete rikke tõenäosust Q(t) tavatöö ajal kirjeldab üsna hästi juhuslike suuruste eksponentsiaalse jaotuse seadus Q(t) = e-(λx t), kus λ = 1/MTBF – intensiivsushäired ja t on tööaeg tundides. Vastavalt sellele on aja t pärast N(t) tõrgeteta käitist kõigi käitiste algarvust N(0): N(t) = Q(t)*N(0).
Staatilise UPSi keskmine MTBF on 200.000 1.300.000 tundi ja UB-V Pilleri seeria pöörleva UPSi MTBF on 10 36 7 tundi. Arvutused näitavad, et 1 tööaasta jooksul juhtub õnnetusega 86% staatilistest UPSidest ja ainult 240% pöörlevatest UPSidest. Võttes arvesse UPS-i seadmete erinevat hulka (tabel 2), tähendab see 20 riket 48 staatilisest UPS-i moodulist ja 10 riket XNUMX Pilleri pöörlevast UPS-i moodulist, samas andmekeskuses kasuliku IT-koormusega XNUMX MW üle XNUMX. aastat tegutsemist.
Kogemused staatiliste UPSide käitamisel andmekeskustes Venemaal ja mujal maailmas kinnitavad ülaltoodud arvutuste usaldusväärsust, mis põhinevad avatud allikatest saadaoleval rikete ja remonditööde statistikal.
Kõik Pilleri pöörlevad UPS-id, eriti UB-V seeria, kasutavad puhta siinuslaine tekitamiseks elektrimasinat ning ei kasuta toitekondensaatoreid ja IGBT-transistore, mis on väga sageli kõigi staatiliste UPSide rikete põhjuseks. Lisaks on staatiline UPS toitesüsteemi keeruline osa. Keerukus vähendab töökindlust. UB-V pöörlevatel UPS-idel on vähem komponente ja tugevam süsteemikonstruktsioon (mootor-generaator), mis suurendab töökindlust.
3. Energiatõhusus
Kaasaegsetel staatilistel UPS-idel on palju parem võrgu- (või "tavarežiimi") energiatõhusus kui nende eelkäijatel. Tavaliselt maksimaalse efektiivsusega 96,3%. Sageli tsiteeritakse kõrgemaid numbreid, kuid see on saavutatav ainult siis, kui staatiline UPS töötab võrgurežiimi ja alternatiivse režiimi vahel (nt ECO-režiim) lülitudes. Alternatiivse energiasäästurežiimi kasutamisel töötab koormus aga välisvõrgust ilma igasuguse kaitseta. Sel põhjusel kasutavad andmekeskused praktikas enamikul juhtudel ainult võrgurežiimi.
Piller UB-V seeria pöörlevad UPS-id ei muuda tavatöö ajal olekut, pakkudes samal ajal kuni 98% efektiivsust võrgus 100% koormuse tasemel ja 97% efektiivsust 50% koormuse tasemel.
See energiatõhususe erinevus võimaldab teil töötamise ajal oluliselt säästa elektrienergiat (tabel 2).
Tabel 2. Energiakulude kokkuhoid 48 MW IT-koormusega andmekeskuses.
4. Ruum hõivatud
Üldotstarbelised staatilised UPSid on IGBT-tehnoloogiale ülemineku ja trafode kaotamisega muutunud oluliselt kompaktsemaks. Kuid isegi seda asjaolu arvesse võttes annavad UB-V seeria pöörlevad UPS-id võimsusühiku kohta hõivatud ruumi osas 20% või rohkem. Tekkivat ruumisäästu saab kasutada nii energiakeskuse võimsuse suurendamiseks kui ka hoone “valge”, kasuliku ruumi suurendamiseks lisaserverite mahutamiseks.
Riis. 2. Ruumi, mille hõivavad 2 MW erineva tehnoloogiaga UPS-id. Tõelised installatsioonid mõõtkavas.
5. Kättesaadavus
Hästi kavandatud, ehitatud ja käitatava andmekeskuse üks peamisi näitajaid on selle kõrge vastupidavuse tegur. Kuigi 100% tööaeg on alati eesmärk, näitavad aruanded, et rohkem kui 30% maailma andmekeskustest kogeb aastas vähemalt üks planeerimata katkestus. Paljud neist on põhjustatud inimlikest eksimustest, kuid olulist rolli mängib ka energiataristu. UB-V seerias on kasutatud end tõestanud Pilleri pöörleva UPS-i tehnoloogiat monoplokkkonstruktsioonis, mille töökindlus on oluliselt kõrgem kui kõigil teistel tehnoloogiatel. Veelgi enam, UB-V UPS-id ise korralikult kontrollitud keskkonnaga andmekeskustes ei vaja hoolduseks iga-aastast seiskamist.
6. Paindlikkus
Sageli uuendatakse ja kaasajastatakse andmekeskuste IT-süsteeme 3-5 aasta jooksul. Seetõttu peavad elektri- ja jahutusinfrastruktuurid olema piisavalt paindlikud, et sellega toime tulla ja piisavalt tulevikukindlad. Nii tavalist staatilist UPS-i kui ka UB-V UPS-i saab konfigureerida mitmel viisil.
Viimastel põhinevate lahenduste valik on aga laiem ning üldiselt, kuna see jääb käesoleva artikli käsitlusest välja, võimaldab see rakendada katkematut toitesüsteeme keskpingel 6-30 kV, töötada taastuvate ja alternatiivsete tootmisallikatega võrkude kallal, et ehitada kulutõhusaid ja väga töökindlaid süsteeme isoleeritud paralleelsiiniga (IP Bus), mis vastab Tier IV kasutajaliidese tasemele N+1 konfiguratsioonis.
Kokkuvõtteks võib teha mitmeid järeldusi. Mida rohkem andmekeskused arenevad, seda keerulisemaks muutub nende optimeerimise ülesanne, kui on vaja üheaegselt kontrollida majandusnäitajaid, usaldusväärsuse, maine ja keskkonnamõju minimeerimist. Staatilisi UPS-e on kasutatud ja kasutatakse ka tulevikus andmekeskustes. Siiski on ka vaieldamatu, et olemasolevatele lähenemisviisidele toitesüsteemide valdkonnas on alternatiive, millel on "vana hea staatika" ees märkimisväärsed eelised.
Allikas: www.habr.com