IT pramonės rinka yra didžiausia nepertraukiamo maitinimo šaltinių (UPS) vartotoja, naudojanti maždaug 75 % visų pagamintų UPS. Metiniai pasauliniai UPS įrangos pardavimai visų tipų duomenų centruose, įskaitant įmonių, komercinius ir itin didelius, siekia 3 mlrd. Tuo pačiu metu metinis UPS įrangos pardavimų augimas duomenų centruose artėja prie 10% ir panašu, kad tai ne riba.
Duomenų centrai tampa vis didesni ir didesni, o tai savo ruožtu sukuria naujų iššūkių energijos infrastruktūrai. Nors ilgai diskutuojama apie tai, kur statiniai UPS pranašesni už dinaminius ir atvirkščiai, yra vienas dalykas, dėl kurio dauguma inžinierių sutiks – kuo didesnė galia, tuo darbui su ja tinkamesnės elektros mašinos: tai generatoriai. naudojamas elektros energijai gaminti elektrinėse.
Visuose dinaminiuose UPS naudojami variklių generatoriai, tačiau jie yra skirtingo dizaino ir tikrai skiriasi savo savybėmis ir našumu. Vienas iš tokių gana paplitusių UPS yra mechaniškai sujungtas dyzelinio variklio sprendimas – dyzelinis rotacinis UPS (DRIBP). Tačiau pasaulinėje duomenų centrų statybos praktikoje tikroji konkurencija vyksta tarp statinio UPS ir kitos dinaminės UPS technologijos – rotacinio UPS, kuris yra natūralios formos sinusinę įtampą generuojančios elektrinės mašinos ir galios elektronikos derinys. Tokie sukamieji UPS yra elektra prijungti prie energijos kaupimo įrenginių, kurie gali būti arba akumuliatoriai, arba smagračiai.
Šiuolaikinė valdymo technologijų pažanga, patikimumas, efektyvumas ir galios tankis, taip pat mažesnė UPS energijos vieneto kaina yra veiksniai, kurie nėra būdingi tik statiniams UPS. Neseniai pristatyta Piller UB-V serija yra verta alternatyva.
Pažvelkime į keletą pagrindinių kriterijų, pagal kuriuos vertinama ir pasirenkama UPS sistema šiuolaikiniam dideliam duomenų centrui, kurio kontekste technologija atrodo tinkamiausia.
1. Kapitalo sąnaudos
Tiesa, statiniai UPS gali pasiūlyti mažesnę kainą už kW mažesnėms UPS sistemoms, tačiau šis pranašumas greitai išgaruoja, kai kalbama apie didelės galios sistemas. Modulinė koncepcija, kurią neišvengiamai turi taikyti statinių UPS gamintojai, sukasi apie daugelio mažos galios UPS, pvz., 1 kW dydžio, parodyto toliau pateiktame pavyzdyje, lygiagrečiavimą. Šiuo metodu pasiekiama reikiama sistemos išėjimo galia, tačiau dėl daugybės perteklinių elementų sudėtingumo prarandamas 250–20 % sąnaudų pranašumas, palyginti su sprendimo, pagrįsto rotaciniais UPS, kaina. Be to, net ir šis lygiagretus modulių sujungimas turi apribojimus vienetų skaičiui vienoje UPS sistemoje, po to pačios lygiagrečios modulinės sistemos turi būti lygiagrečios, o tai dar labiau padidina sprendimo kainą dėl papildomų skirstomųjų įrenginių ir kabelių.
Skirtukas. 1. Sprendimo pavyzdys 48MW IT apkrovai. Didesnis UB-V monoblokų dydis taupo laiką ir pinigus.
2. Patikimumas
Pastaraisiais metais duomenų centrai tampa vis labiau prekinėmis įmonėmis, o patikimumas vis labiau laikomas savaime suprantamu dalyku. Šiuo atžvilgiu vis labiau baiminamasi, kad dėl to ateityje kils problemų. Kadangi operatoriai siekia aukščiausio gedimų tolerancijos įvertinimo (skaičius 9) ir daroma prielaida, kad statinės UPS technologijos trūkumus geriausiai įveikia trumpas remonto laikas (MTTR) dėl galimybės greitai ir karštu būdu pakeisti UPS modulius. Tačiau šis argumentas gali būti destruktyvus. Kuo daugiau modulių, tuo didesnė gedimo tikimybė ir, dar svarbiau, didesnė rizika, kad dėl tokio gedimo bus prarasta apkrova visoje sistemoje. Geriau iš viso neįvykti avarijų.
Įrangos gedimų skaičiaus priklausomybės nuo laiko tarp gedimų vertės (MTBF) normalios eksploatacijos metu iliustracija parodyta fig. 1 ir atitinkamus skaičiavimus.
Ryžiai. 1. Įrangos gedimų skaičiaus priklausomybė nuo MTBF indekso.
Įrangos gedimo Q(t) tikimybę normalios eksploatacijos metu normaliosios gedimo kreivės grafiko (II) atkarpoje gana gerai apibūdina atsitiktinių dydžių eksponentinis pasiskirstymo dėsnis Q(t) = e-(λx t ), kur λ = 1/MTBF yra intensyvumo gedimai, o t yra veikimo laikas valandomis. Atitinkamai, po laiko t be trikdžių bus N(t) įrenginių iš pradinio visų įrenginių skaičiaus N(0): N(t) = Q(t)*N(0).
Vidutinis statinių UPS MTBF yra 200.000 1.300.000 valandų, o UB-V Piller serijos rotacinių UPS MTBF yra 10 36 7 valandų. Skaičiavimas rodo, kad per 1 eksploatavimo metų 86 % statinių UPS pateks į avariją ir tik 240 % rotacinių UPS. Atsižvelgiant į skirtingą UPS įrangos skaičių (2 lentelė), tai reiškia 20 gedimus iš 48 statinių UPS modulių ir 10 gedimus iš XNUMX Piller rotacinių UPS, tame pačiame duomenų centre su XNUMXMW IT naudingąja apkrova per XNUMX eksploatavimo metų.
Statinių UPS eksploatavimo duomenų centruose Rusijoje ir pasaulyje patirtis patvirtina aukščiau pateiktų skaičiavimų patikimumą, pagrįstą gedimų ir remonto darbų statistika iš atvirų šaltinių.
Visuose Piller rotoriniuose UPS, ypač UB-V serijoje, grynai sinusinei bangai generuoti naudojama elektrinė mašina ir nenaudojami galios kondensatoriai bei IGBT tranzistoriai, kurie labai dažnai yra visų statinių UPS gedimų priežastis. Be to, statinis UPS yra sudėtinga maitinimo sistemos dalis. Sudėtingumas sumažina patikimumą. UB-V sukamieji UPS turi mažiau komponentų ir tvirtesnę sistemos konstrukciją (variklį-generatorių), kad būtų užtikrintas didesnis patikimumas.
3. Energijos vartojimo efektyvumas
Šiuolaikiniai statiniai UPS turi daug geresnį internetinio (arba „normalaus“ režimo) energijos vartojimo efektyvumą nei jų pirmtakai. Paprastai didžiausios efektyvumo vertės yra 96,3%. Dažnai pateikiami didesni skaičiai, tačiau tai pasiekiama tik tada, kai veikia statinis UPS, persijungiantis iš internetinio režimo į alternatyvų režimą (pvz., ECO režimą). Tačiau naudojant alternatyvų energijos taupymo režimą, apkrova valdoma iš išorinio tinklo be jokios apsaugos. Dėl šios priežasties praktikoje duomenų centruose dažniausiai naudojamas tik internetinis režimas.
Piller UB-V serijos rotaciniai UPS nekeičia būsenos normaliai veikiant, tačiau vis tiek užtikrina iki 98 % efektyvumą internete esant 100 % apkrovai ir 97 %, kai apkrova 50 %.
Šis energijos vartojimo efektyvumo skirtumas leidžia žymiai sutaupyti elektros energijos eksploatacijos metu (2 lentelė).
Skirtukas. 2. Energijos taupymas duomenų centre 48 MW IT apkrova.
4. Užimta erdvė
Perėjus prie IGBT technologijos ir pašalinus transformatorius, bendrosios paskirties statiniai UPS tapo žymiai kompaktiškesni. Tačiau net ir atsižvelgiant į šią aplinkybę, UB-V serijos sukamieji UPS suteikia 20% ar daugiau naudos pagal užimamą erdvę vienam galios vienetui. Taip sutaupytas plotas gali būti panaudotas tiek energetinio centro pajėgumų didinimui, tiek „baltosios“, naudingos, pastato erdvės papildomiems serveriams talpinimui.
Ryžiai. 2. Vieta, kurią užima 2MW skirtingų technologijų UPS. Tikros instaliacijos pagal mastą.
5. Prieinamumas
Vienas iš pagrindinių gerai suprojektuoto, pastatyto ir eksploatuojamo duomenų centro rodiklių yra didelis atsparumo gedimams koeficientas. Nors tikslas visada yra 100 % veikimo laiko, ataskaitose nurodoma, kad daugiau nei 30 % pasaulio duomenų centrų per metus nutinka bent kartą neplanuotai. Daugelį jų sukelia žmogaus klaidos, tačiau svarbų vaidmenį atlieka ir energetikos infrastruktūra. UB-V serija naudoja daugelį metų patikrintą Piller monoblokinę rotacinę UPS technologiją, kuri yra daug pranašesnė už bet kurią kitą technologiją. Be to, pačių UB-V UPS duomenų centruose su tinkamai kontroliuojama aplinka nereikia kasmet išjungti techninei priežiūrai.
6. Lankstumas
Dažnai duomenų centrų IT sistemos atnaujinamos ir atnaujinamos per 3-5 metus. Todėl energijos ir aušinimo infrastruktūra turi būti pakankamai lanksti, kad tai atitiktų, ir turėti pakankamai ateities perspektyvų. Tiek įprastiniai statiniai UPS, tiek UB-V UPS gali būti konfigūruojami įvairiais būdais.
Tačiau pastaruoju pagrįstų sprendimų sudėtis yra platesnė ir, kalbant apskritai, kadangi tai nepatenka į šio straipsnio taikymo sritį, tai leidžia įdiegti nepertraukiamo maitinimo sistemas esant vidutinei 6-30 kV įtampai, dirbti su tinklai su atsinaujinančiais ir alternatyviais generavimo šaltiniais, kad būtų sukurtos ekonomiškos, itin patikimos, su IV pakopos vartotojo sąsaja suderinamos IP magistralės sistemos N+1 konfigūracija.
Apibendrinant galima padaryti keletą išvadų. Kuo labiau vystosi duomenų centrai, tuo sunkesnė jų optimizavimo užduotis, kai reikia vienu metu kontroliuoti ekonominius rodiklius, patikimumo, reputacijos ir poveikio aplinkai mažinimo aspektus. Statiniai UPS buvo ir ateityje bus naudojami duomenų centruose. Tačiau taip pat neabejotina, kad esamiems požiūriams energijos tiekimo sistemų srityje yra alternatyvų, kurios turi didelių pranašumų prieš „seną gerą statiką“.
Šaltinis: www.habr.com