Kuinka valita väärä kuorma datakeskuksen dieselgeneraattorille

Varavirtalähteen valinta datakeskuksen dieselgeneraattorille on ratkaisevan tärkeää, koska se vaikuttaa suoraan varavirtajärjestelmän luotettavuuteen. Alla annan kattavan oppaan, joka käsittelee perusperiaatteita, keskeisiä parametreja, kuormatyyppejä, valintavaiheita ja parhaita käytäntöjä.

1. Keskeiset valintaperiaatteet

Väärän kuormituksen perimmäinen tarkoitus on simuloida todellista kuormitusta dieselgeneraattorikoneiston kattavaa testausta ja validointia varten, varmistaen, että se voi välittömästi ottaa koko kriittisen kuorman haltuunsa verkkovirran katketessa. Erityisiä tavoitteita ovat:

1. Hiilen polttaminen: Pienellä kuormituksella tai ilman kuormaa käyminen aiheuttaa dieselmoottoreissa "märkäpinoamisilmiön" (palamaton polttoaine ja hiili kerääntyvät pakokaasujärjestelmään). Väärä kuormitus voi nostaa moottorin lämpötilaa ja painetta, jolloin nämä kerrostumat poltetaan perusteellisesti pois.
2. Suorituskyvyn varmennus: Testataan, onko generaattoriyksikön sähköinen suorituskyky – kuten lähtöjännite, taajuusvakaus, aaltomuodon särö (THD) ja jännitteen säätö – sallittujen rajojen sisällä.
3. Kuormitettavuustestaus: Sen varmistaminen, että generaattori voi toimia vakaasti nimellisteholla, ja sen kyvyn arviointi äkillisen kuormituksen soveltamisen ja hylkäämisen suhteen.
4. Järjestelmäintegraatiotestaus: Yhteiskäyttöönotto ATS:n (Automatic Transfer Switch), rinnakkaisjärjestelmien ja ohjausjärjestelmien kanssa sen varmistamiseksi, että koko järjestelmä toimii yhdessä yhtenäisesti.

2. Keskeiset parametrit ja huomioitavat seikat

Ennen väärän kuorman valitsemista on selvitettävä seuraavat generaattorin ja testivaatimusten parametrit:

1. Nimellisteho (kW/kVA): Väärän kuorman kokonaistehokapasiteetin on oltava suurempi tai yhtä suuri kuin generaattoriyksikön nimellisteho. Yleensä suositellaan valitsemaan 110–125 % yksikön nimellistehosta, jotta ylikuormituskyky voidaan testata.
2. Jännite ja vaihe: Jännitteen ja vaiheen on vastattava generaattorin lähtöjännitettä (esim. 400 V/230 V) ja vaihetta (kolmivaiheinen, nelijohtiminen).
3. Taajuus (Hz): 50 Hz tai 60 Hz.
4. Liitäntätapa: Miten se liitetään generaattorin lähtöön? Yleensä ATS:n alavirtaan tai erillisen testiliitäntäkaapin kautta.
5. Jäähdytysmenetelmä:
   • Ilmajäähdytys: Sopii pienille ja keskitehoisille laitteille (yleensä alle 1000 kW), on edullisempi, mutta meluisa, ja kuuma ilma on poistettava asianmukaisesti laitetilasta.
   • Vesijäähdytys: Sopii keski- ja suuritehoisille sovelluksille, hiljaisempi ja tehokkaampi jäähdytys, mutta vaatii tukevan jäähdytysvesijärjestelmän (jäähdytystornin tai kuivajäähdyttimen), mikä johtaa suurempaan alkuinvestointiin.
6. Ohjaus- ja automaatiotaso:
   • Perusohjaus: Manuaalinen vaiheittainen lastaus/purku.
   • Älykäs ohjaus: Ohjelmoitavat automaattiset kuormituskäyrät (ramppikuormitus, porraskuormitus), reaaliaikainen valvonta ja parametrien, kuten jännitteen, virran, tehon, taajuuden, öljynpaineen ja veden lämpötilan, tallennus sekä testiraporttien luominen. Tämä on ratkaisevan tärkeää datakeskuksen vaatimustenmukaisuuden ja auditoinnin kannalta.

3. Väärien latausten päätyypit

1. Resistiivinen kuorma (puhtaasti aktiivinen kuorma P)

• Periaate: Muuntaa sähköenergian lämmöksi, joka johdetaan pois tuulettimien tai vesijäähdytyksen avulla.
• Edut: Yksinkertainen rakenne, alhaisemmat kustannukset, helppo ohjaus, tarjoaa puhdasta aktiivitehoa.
• Haittoja: Voi testata vain pätötehon (kW), ei generaattorin loistehon (kVAR) säätökykyä.
• Sovellusskenaario: Käytetään pääasiassa moottorin osan (palaminen, lämpötila, paine) testaamiseen, mutta testi on epätäydellinen.

2. Reaktiivinen kuorma (puhtaasti reaktiivinen kuorma Q)

• Periaate: Käyttää induktoreita loistehon kuluttamiseen.
• Edut: Voi tarjota reaktiivista kuormaa.
• Haittoja: Ei yleensä käytetä yksinään, vaan pikemminkin yhdessä resistiivisten kuormien kanssa.

3. Yhdistetty resistiivinen/reaktiivinen kuorma (R+L-kuorma, antaa P:n ja Q:n)

• Periaate: Integroi vastus- ja reaktoriparistot, mikä mahdollistaa aktiivisen ja reaktiivisen kuorman itsenäisen tai yhdistetyn ohjauksen.
• Edut: Ensisijainen ratkaisu datakeskuksiin. Voi simuloida todellisia sekakuormia ja testata kattavasti generaattoriyksikön kokonaissuorituskykyä, mukaan lukien AVR (automaattinen jännitesäädin) ja säädinjärjestelmä.
• Haitat: Korkeammat kustannukset kuin puhtaasti resistiiviset kuormat.
• Valintahuomautus: Kiinnitä huomiota sen säädettävään tehokertoimen (PF) alueeseen, jonka on tyypillisesti oltava säädettävissä välillä 0,8 viiveellä (induktiivinen) - 1,0 erilaisten kuormitusluonteiden simuloimiseksi.

4. Elektroninen kuorma

• Periaate: Käyttää tehoelektroniikkateknologiaa energian kuluttamiseen tai sen syöttämiseen takaisin verkkoon.
• Edut: Suuri tarkkuus, joustava ohjaus, energian talteenoton mahdollisuus (energiansäästö).
• Haitat: Erittäin kallis, vaatii erittäin ammattitaitoista huoltohenkilöstöä ja sen oma luotettavuus on otettava huomioon.
• Sovellusskenaario: Sopii paremmin laboratorioihin tai tuotantolaitoksiin kuin paikan päällä tapahtuvaan kunnossapitotestaukseen datakeskuksissa.

Johtopäätös: Datakeskuksiin tulisi valita älykkäällä automaattisella ohjauksella varustettu yhdistetty resistiivinen/reaktiivinen (R+L) vikakuorma.

4. Valintavaiheiden yhteenveto

1. Määritä testivaatimukset: Onko kyse vain palamistestauksesta vai tarvitaanko täyden kuormituksen suorituskykysertifikaatti? Tarvitaanko automaattisia testiraportteja?
2. Kerää generaattorin parametrit: Listaa kaikkien generaattoreiden kokonaisteho, jännite, taajuus ja rajapintojen sijainti.
3. Määritä väärän kuorman tyyppi: Valitse R+L, älykäs, vesijäähdytteinen väärä kuorma (ellei teho ole hyvin pieni ja budjetti rajallinen).
4. Laske tehokapasiteetti: Kokonaisvirhekuormituskapasiteetti = Suurin yksittäisen yksikön teho × 1,1 (tai 1,25). Jos testataan rinnakkaisjärjestelmää, kapasiteetin on oltava ≥ rinnakkaisjärjestelmän kokonaisteho.
5. Valitse jäähdytysmenetelmä:
   • Suuri teho (>800 kW), rajoitettu laitetilan tila, meluherkkyys: Valitse vesijäähdytys.
   • Alhainen teho, rajallinen budjetti, riittävä ilmanvaihtotila: Ilmajäähdytystä voidaan harkita.
6. Arvioi ohjausjärjestelmää:
   • On tuettava automaattista porrastettua kuormitusta todellisen kuormituksen simuloimiseksi.
   • On kyettävä tallentamaan ja tuottamaan standardinmukaisia ​​testiraportteja, mukaan lukien kaikkien keskeisten parametrien käyrät.
   • Tukeeko käyttöliittymä integrointia kiinteistönhallintajärjestelmien tai datakeskuksen infrastruktuurin hallintajärjestelmien (DCIM) kanssa?
7. Harkitse mobiiliasennusta vs. kiinteää asennusta:
   • Kiinteä asennus: Asennetaan omaan huoneeseen tai konttiin osana infrastruktuuria. Kiinteä johdotus, helppo testaus, siisti ulkonäkö. Ensisijainen valinta suuriin datakeskuksiin.
   • Mobiili perävaunuun asennettu: Perävaunuun asennettuna voi palvella useita datakeskuksia tai useita yksiköitä. Alhaisemmat alkukustannukset, mutta käyttöönotto on hankalaa ja vaatii tallennustilaa ja yhteystoimintoja.

5. Parhaat käytännöt ja suositukset

• Testiliitäntöjen suunnittelu: Suunnittele sähkönjakelujärjestelmän väärän kuormituksen testiliitäntäkaapit etukäteen, jotta testiliitännät ovat turvallisia, yksinkertaisia ​​ja standardoituja.
• Jäähdytysratkaisu: Jos järjestelmä on vesijäähdytteinen, varmista, että jäähdytysvesijärjestelmä on luotettava; jos järjestelmä on ilmajäähdytteinen, on suunniteltava asianmukaiset poistoilmakanavat, jotta kuuma ilma ei pääse kiertämään takaisin laitetilaan tai vaikuttamaan ympäristöön.
• Turvallisuus ennen kaikkea: Väärät kuormat tuottavat erittäin korkeita lämpötiloja. Ne on varustettava turvatoimenpiteillä, kuten ylikuumenemissuojalla ja hätäpysäytyspainikkeilla. Käyttäjät tarvitsevat ammattikoulutusta.
• Säännöllinen testaus: Uptime Instituten mukaan Tier-standardit tai valmistajan suositukset edellyttävät tyypillisesti kuukausittaista testausta vähintään 30 %:n nimelliskuormituksella ja täydellä kuormituksella suoritettavaa testiä vuosittain. Valekuorma on keskeinen työkalu tämän vaatimuksen täyttämiseksi.

Lopullinen suositus:
Korkeaa käytettävyyttä tavoittelevien datakeskusten kustannuksia ei pitäisi säästää väärän kuormituksen osalta. Kiinteään, riittävän kokoiseen, R+L-yhteensopivaan, älykkääseen ja vesijäähdytteiseen väärän kuormituksen järjestelmään investoiminen on välttämätön investointi kriittisen sähköjärjestelmän luotettavuuden varmistamiseksi. Se auttaa tunnistamaan ongelmia, ehkäisemään vikoja ja täyttää käyttö-, kunnossapito- ja auditointivaatimukset kattavien testiraporttien avulla.