Билайн выбирает Piller

Мар102012
Печать

Данная статья публикуется по материалам статьи «ЦОД в Ярославле: инженерные решения для бесперебойной работы» с известного профессионального IT-ресурса Хабрахабр.


 

Сама идея строительства большого дата-центра в Ярославле вызвала оживление среди технических специалистов. Задача — создание оптимального по площадям и максимально эффективного технического сооружения.


ДДИБП

 

Вот заданные параметры:

 

 

  • Среднегодовой показатель Power Usage Effectiveness не должен превышать 1,3 при потреблении одной стойки около 20 кВт;
  • Должна быть возможность поэтапного (модульного) строительства;
  • Категория надежности электроснабжения по требованиям UPTIME INSTITUTE – TIRE 4 (100% дублирование узлов);
  • ЦОД должен быть удобным в эксплуатации.

Ещё вводные: система охлаждения должна продолжать работу даже после отключения основного питания, плюс кейс дожен быть экономически-обоснованным.

Выбор решения


В качестве источников гарантированного и бесперебойного электроснабжения решили применить ДДИБП (дизельный динамический источник бесперебойного питания), он же Flywheel UPS или DRUPS. Технология применялась ещё в СССР и носила название УГП (установка гарантированного питания). Принцип работы машины основан на обеспечении вращения альтернатора (синхронной обратимой электрической машины), которая может работать в режиме мотора или генератора.

Непрерывность вращения электрической машины во время проблем с внешним питанием обеспечивается за счет накопленной кинетической энергии. В качестве накопителя кинетической энергии используется громадный маховик прикрепленный к валу обратимой машины.

Маховики в качестве накопителей кинетической энергии используются в ДДИБП, ограничиваясь линейкой в 1 МВт. В более мощных устройствах ДДИБП имеют применение так называемые кинетические модули. Работа этих устройств основана на сочетании механических и электрических принципов.

По статистике производителей ДДИБП, 98% инцидентов с внешним электричеством носит кратковременный характер, и времени автономии ДДИБП на раскрученном маховике достаточно для их устранения. Проблемы, которые носят более длительный характер, сопровождаются запуском и подключением дизельного двигателя к электрическим машинам путем сцепления муфты.

12 «за»

  1. Единичная система способна зарезервировать большую мощность;
  2. Просто в эксплуатации (особенно важно в регионах);
  3. Не требует установки кондиционеров для охлаждения (экономим на кондиционерах и мощности для них);
  4. Низкие операционные затраты на содержание в эксплуатации;
  5. Высокий КПД при минимальном объеме загрузки (практически линейный график от 40%);
  6. Минимальное количество силовой электроники.;
  7. Высокая наработка до вывода в капитальный ремонт (10 лет);
  8. Не требует резерва мощности для заряда аккумуляторных батарей (10-15% от объема мощности потребления систем ИБП);
  9. Устойчив к токам короткого замыкания;
  10. По стоимости сопоставимы с классическими системами гарантированного и бесперебойного питания применяемыми в современных ЦОД;
  11. Занимает меньшую площадь чем классический статический ДДИБП.
  12. На холостом ходу работает, как синхронный компенсатор.

На последнем остановится чуть подробнее. Перевозбуждённый синхронный двигатель на холостом ходу применяют в качестве компенсатора реактивной мощности. Мы получаем возможность не оплачивать реактивную составляющую электрической мощности, компенсируя ее применением ДДИБП.

Что такое активная и реактивная мощность?


В большинстве случаев электрические цепи содержат как активное, так и реактивное сопротивление. В цепях с активным сопротивлением электрическая энергия полностью преобразуется в тепло, совершая полезную работу. Единица измерения Ватт (Вт). В цепях переменного тока, содержащих наряду с активными сопротивлениями индуктивные и емкостные нагрузки, имеют место потери на реактивную мощность, обусловленную наличием магнитных и электрических полей в электрических цепях. Условно эта мощность не расходуется на полезную работу. Единица измерения вольт-ампер реактивный (вар) или киловольт-ампер реактивный (квар).

Учитывая, что ЦОД в Ярославле строится, как ранее писалось, у стен пивного завода Ярпиво, для наглядности можно рассмотреть пример на бокале пива. Бокал наполнен слоем бесполезной пены (реактивной мощности). Мы платим за нее в составе выпитого пива, но полезную работу выполняет только объем активной жидкости (активной мощности).



Сумма активной и реактивной мощности, — полная мощность.

Отношение активной мощности электрической цепи к полной мощности принято называть коэффициентом мощности или «косинусом фи» (cos ?):

Коэффициент мощности = Активная мощность/Полная мощность


Коэффициент мощности не может быть больше единицы. В случае, если активная мощность равна полной мощности, а это говорит об отсутствии реактивной нагрузки, cos ? = 1 (единице). Для практического примера,- cos ? сервера = 0,95, а cos ? кондиционера = 0,7. Отсюда уже видно, сколько в процентах заплатим за пену).

Практический выбор


Piller работает по тому же примерно принципу, что и классические ДДИБП – но накопитель кинетической энергии не размещен на одной раме с остальными компонентами устройства. Кинетический накопитель имеет вертикальное расположение, по принципу «волчка». В данных устройствах применяется не механическая связь агрегатов а электрическая.

Принципиальная схема:



Выглядит это так:



Преимущества: кинетический накопитель может быть установлен отдельно от самого силового агрегата, накопитель помещен в герметичную оболочку заполненную газом, таким образом снижено сопротивление, что позволяет увеличить время автономии без запуска дизеля.

А вот фотографии устройств в реальности: