theme wordpress
دیتا سنتردیزل ژنراتور

دیزل ژنراتور دیتا سنترها

توان دیزل ژنراتور دیتا سنترها

فهمیدن این‌که توان دیزل ژنراتورهاچگونه تعیین می گردد تقریبا ساده است، اما یک لیست بلند متغیر ها است که باید در سایزینگ دیزل ژنراتو در  نظر گرفته شود. این مطلب تعاریف توانی دیزل ژنراتورها را و بحث هایی راجع به توان دیزل ژنراتورها را در دیتا سنتر ها مرور می کند

اهداف آموزش

  • درک کردن توان دیزل ژنراتور دیتاسنتر
  • فهمیدن اجزای دیزل ژنراتور
  • در نظر گرفتن تاثیر استاندارد های آلایندگی در توان دیزل ژنراتورها

اخیرا، تعدادی از سازنده های دیزل ژنراتورها توان های جدیدی برای دیتا سنتر ها ایجاد کرده اند. این مستقیما با استاندارد“Data Center Site Infrastructure Tier Standard: Topology,” منتشر شده توسط سازمان دیتا سنتر Uptime Institute LLC مرتبط است. مقاله بیان می‌کند که برای استاندارد Tier III (قابلیت اطمینان ۹۹.۹۸۲٪) و Tier IV (قابلیت اطمینان ۹۹.۹۸۲) جهت طراحی دیتا سنتر می‌باشد. این خیلی مهم است که این مرجع هیچ ارتباطی با

EPA Tier 3 and Tier 4 استانداردهای انتشار آلایندگی برای موتورهای احتراق داخلی ندارد(بعدا راجع به این موضوع بحث خواهیم کرد) یک تصادف از روی بدشانسی در نام گذاری که باعث سوتفاهم در صنعت شده است

مقاله ی Uptime Institute‌ تعیین می‌کند که ژنراتورها باید قابلیت تامین بار سایت در حالت دائم کار را داشته باشد و به استاندارد ISO 8528-1 رجوع می کند(استاندارد بین المللی موتورهای احتراق داخلی با حرکت بالاپایین جهت چرخاندن ژنراتورها) که در آن ۴ توان تعریف شده است: استندبای، پرایم، کارکرد زمانی محدود، و دائم کار.

در نتیجه، طراحان دیتاسنتر ژنراتورها را با توان دائم کار در حالت بار پیک مرکز تعیین می‌کنند، که باعث نصب دیزل ژنراتورهای با سایز بزرگتر از نیاز شده و باعث افزایش هزینه‌ی دیتاسنتر ها می‌شود. تعدادی از سازنده‌های دیزل ژنراتور در حال تشویق و تعریف یک توان دائم کار برای دیتاسنتر ها هستند تا دیزل ژنراتورهای بزرگتر را برای سودهی بیشتر بفروشند. ما باور داریم که اورسایز کردن دیزل ژنراتورها در دیتاسنترها هزینه ای اضافی در بر دارد و همچنین باعث کاهش راندمان دیزل ژنراتور می‌شود. وقتی که ساعت کار این دیزل ژنراتورها را در نظر مییگیرم، افزایش سایز هیچ نکته ی مثبتی برای مشتری ندارد و همچنین باعث افزایش قابلیت اطمینان سیستم نمی‌شود

تعیین کردن توان دیزل ژنراتور

به این علت انتخاب توان دائم کار (Continues) دیزل ژنراتور برای دیتاسنتر  مورد نیاز نیست.

اول، در نظر بگیرید که هدف اصلی استانداد توان ISO 8528-1 این است که نوع کاربرد تعاریف توانی دیزل ژنراتور را در توان های مختلف تقسیم بندی کند. تقریبا در تمام حالات، دیتاسنتر ها دارای کاربرد استندبای ( امرجنسی )هستند و دیزل ژنراتور منبع اصلی فراهم کننده ی برق نیست. از آن برای پشتیبانی برق شبکه در صورت قطعی و افزایش قابلیت اطمینان شبکه استفاده می‌شود و در حالت Tier III و Tier IV برای دیتاسنتر ها استفاده می‌شود. تنها استثنا مکان هایی هستند که برق شبکه موجود نیست، و دیزل ژنراتور به عنوان منبع اصلی استفاده می‌شود.

عکس ۱ عمر دیزل را نسبت به بار و نوع توان نمایش می‌دهد. بالاترین توان برای یک دیزل ژنراتور حالت استندبای است؛ و کمترین توان حالت دائم کار است. این نمودار برای تمام دیزل ژنراتورها (هم دیزل و هم ژنراتور) یکسان است، ممکن است شیب آن از ژنراتور به ژنراتور دیگری تغییر کند، رابطه توانی با عمر ثابت است. هر چه ساعت بیشتری بخواهید دیزل ژنراتور در یک بار خاص عمر کند، باید تعریف توانی دیزل ژنراتور برای قابلیت اطمینان باید کمتر شود( برای مثال اگر دارای توان ۱۰۰۰ کیلوات استندبای است از آن باید ۷۰۰ یا ۶۰۰ کیلو وات توان گرفت تا عمر آن به حالت دائم کار برسد و در واقع از دیزل بزرگتر باید توان کمتر گرفت تا عمر آن افزایش پیدا کند البته بار گرفتن خیلی کم هم از دیزل ژنراتور مشکلات دیگری ایجاد می کند و این کاهش توان حدی دارد).

زمانی که توان دیزل ژنراتور را انتخاب می‌کنید، باید بدانید که در سال چقدر دیزل کار می‌کند و شکل بار و مقدار بار چگونه تغییر می‌کند. همانطور که در بالا گفته شد، اکثر دیتا سنتر ها دارای کاربری استندبای هستند. در نتیجه با وجود این که Uptime Institute تعیین می کند که دیزل ژنراتور ها را باید به عنوان تامین کننده ی توان برای استاندارد Tier III  و Tier IV جهت دیتا سنتر در نظر بگیریم، ما می‌دانیم که این واقعیت نیست.

 

فاکتور مهم دیگری که باید در نظر گرفت مقدار بار در طول زمان است. شکل شماره ۲ یک کاربری استندبای را نمایش می‌دهد که بار متغیر در طول زمان دارد. دیتاسنتر ها بار متغیر در طول زمان دارند. در مقاله Uptime Institute تعاریف توانی را با مرجع به ISO 8528-1 تعیین می‌کند، که شامل یک توان دائم کار است. این دیگر تعاریف ISO 8528-1 را در نظر نمی‌گیرد، که بار در حالت دائم کار ثابت است. شکل شماره ۳ یک شکل بار در حالت دائم کار را نمایش می‌دهد. حالت دائم کار برای از بین بردن پیک بار در زمان های پیک که بار به صورت قراردادی به یک شبکه اصلی فروخته می‌شود کاربرد دارد و برای حالت‌هایی که بار متغیر است کاربرد ندارد.بار یک دیتا سنتر همیشه متغیر است. که با تعریف توان اسندبای در ISO 8528-1 یکسان است

بدترین سناریو ممکن را در نظر می‌گیریم. در ۲۰۰۵،طوفان کاترینا یک قطعی برق بزرگ ایجاد کرد. بر اساس مرکز اطلاعات انرژی، ۳۰ روز بعد از طوفان زمان برد تا مشکل ۹۰ درصد قطعی شبکه حل شود. اگر آن را در نظر بگیریم ۷۲۰ ساعت کارکرد دائم  در یک ماه برای دیتا سنتر های بزرگ کاهلر دیزل ژنراتور ها در مدار بوند، برای مثال دیزل ژنراتور ها برای کارکرد نامحدود با بار متغییر طراحی شده اند و توانایی این را دارند به صورت نامحدود بار متغیر را در حالت پرایم تامین کنند(کارکرد نامحدود وابسته به پیروی از دوره های زمانی نگهداری و اورحال که سازنده پیشنهاد داده می‌باشد.)

یک نکته مهم که باید در نظر گرفت این است که علت اصلی روشن نشدن دیزل ژنراتوردر طول یک قطعی برق به خاطر عمر دیزل ژنراتور نیست، بلکه به خاطر گرفتگی در لوله های سوخت رسانی، باطری ضعیف یا خراب و یا به خاطر نگهداری نامناسب و پیروی نکردن از دستور عمل های سازنده است.

تعدادی از سازنده ها چندین توان استنبای پیشنهاد می‌دهند که بر اساس ساعت کارکرد و ضریب متوسط بار متفاوت هستند. ISO 8528-1 بیان می‌کند که بار متوسط نباید از ۷۰ درصد توان در ۲۴ ساعت بیشتر نشود،‌به غیر از اینکه سازنده با آن موافقت کند و اعلام کند.تعدادی از  دیزل‌ها اجازه‌ی بار متوسط ۸۵ درصد برای دیتاسنترهای بزرگ را دارا می‌باشند. با فکر کردن راجع به شکل ۱ این یک گفته‌ی درست برای بقا و عمر دیزل است. دیزل ژنراتور ها را می‌توان به راحتی از نرم افزار یا سایتی که سازنده فراهم می‌کند سایز کرد و فقط نیاز است بار،نوع آن و مراحل آن را وارد کرد و با یک اینتر دیزل ژنراتور را سایز کرد.

با همه‌ی اطلاعات بالا، پیشنهاد ما این است که دیتاسنتر‌ها کاملا نیاز‌های واقعی یشان را در طول قطعی برق در نظر بگیرند.  مشخص کردن سایز مناسب در استارت دیزل ژنراتور و بعد پیروی کردن از نگهداری و تست‌های مورد نیازبهترین مسیر منطقی را تعیین می‌کند.

توان دیزل ژنراتورها

برمی‌گردیم به توان دیزل ژنراتورها و نگاهی می‌اندازیم به ۳ بخش اصلی که روی توان دیزل ژنراتورها و عملکرد آن‌ها تاثیر می‌گذارد : دیزل، ژنراتور و سیستم خنک کننده

دیزل: چیزی که بیشترین تاثیر را در توان دیزل ژنراتور دارد دیزل است، به این دلیل که تولید کننده ی اصلی توان این بخش است. هر دیزل یک توان اسب بخار در یک سرعت است. توان دیزل بر اساس ضریب بار کاربری، ارتفاع سایت، و حداکثر دمای محیطی سایت در طول کار تعیین می‌گردد. ضریب بار به معنی درصد باری که از دیزل در طول یک زمان خاص استفاده می شود  است.

ارتفاع و دمای محیط محل نصب دیزل در توان خروجی آن تاثیر گذار است. هر سازنده دی‌ریتینگ ارتفاع و دمای دیزل را مشخص می‌کند. باید یک دیزل بزرگتر برای سایت‌هایی که در دمای زیاد و ارتفاع زیاد هستند استفاده کرد. سازنده های دیزل ژنراتور و نمایندگان آن‌ها تمام اطلاعات توانی دیزل ژنراتورها و ضرایب دی‌ریتینگ آن‌ها را دارند و می‌توانید از خود آن‌ها دریافت کنید.

ژنراتور: ژنراتور توان مکانیکی دیزل را به توان الکتریکی تبدیل می‌کند. در نتیجه باید در نظر گرفت که ژنراتور فقط و فقط تبدیل کننده‌ی توان است و هیچ توانی تولید نمی‌کند، این دیزل است که توان را تولید می‌کندـ( منظور توان حقیقی یا اکتیو است. توان راکتیو هیچ تاثیر روی سایز دیزل ندارد و ژنراتور فقط باید توانایی ایجاد و تحمل توان راکتیو را داشته باشد) . توان خروجی الکتریکی از ژنراتور همیشه کمتر از توان خروجی از دیزل است زیرا توانی که از دیزل به ژنراتور تبدیل شده از توان مکانیکی به الکتریکی وارد می‌شود و مقداری از آن به خاطر تلفات ژنراتور از آن کم می‌شود. این مقدار توان به وسیله ی راندمان ژنراتور به دست می‌اید.برای مثال یک دیزل ۱۰۰۰ کیلووات به ژنراتور می‌دهد و اگر راندمان ژنراتور ۰.۹۵ درصد باشد مقدار توان خروجی الکتریکی ۹۵۰ کیلووات است. راندمان ژنراتور بستگی به سازند، سایز ژنراتور و مقدار باری که از آن گرفته می‌شود دارد. در زیر نمونه ی راندمان چند ژنراتور با توان مختلف نمایش داده شده است.

طراحی ژنراتور و ساختار آ ن یک فاکتور مهم برای در نظر گرفتن قابلیت اطمینان است. عمر ژنراتور می تواند به وسیله چندین فاکتور طراحی که به وسیله ی  استاندارد NEMA the National Electrical Manufacturers Association’s Motors and Generators (NEMA MG 1)  تعیین شود تغیر کند. مهمترین فاکتورها کلاس عایقی ژنراتور(insulation class)و کلاس دمایی ژنراتور(temperature rise) است

سیستم خنک کننده: یک فاکتور مهم دیگر که باید در سایزینگ دیزل ژنراتور در نظر گرفت سیستم خنک کننده آن است. اکثر سازنده‌ی دیزل ژنراتورها سیتم خنک کننده‌ی ۴۰ یا ۵۰ درجه پیشنهاد می‌دهند. ماکسیمم دمایی و پیک دمایی که دیزل ژنراتور در طول یک سال ممکن است تجربه کند یک فاکتور در تعیین سیستم خنک کننده است. حتی اگر شما ژنراتور را به درستی سایز کنید، ولی اگر سیستم خنک کننده به درستی انتخاب نشود ممکن است مشکلات عملکردی و کاهش عمر دیزل ژنراتور اتفاق بیفتد.

تاثیر استاندارد سطح آلایندگی در سایزینگ دیزل ژنراتور دیتا سنترها

 با معرفی استاندارد سطح آلایندگی توسط مرکز حفاظت محیطی آمریکاemission standards by the U.S. Environmental Protection Agency (EPA) رای دیزل هایی که به صورت ثابت هستند و در غیر جاده ی هستند مانند دیزل ژنراتور یا دیزل پمپ، باید سطح آلایندگی آن زمانی که در اروپا و یا آمریکا نصب می‌شود در نظر گرفته شود.( البته متاسفانه در ایران به سطح آلایندگی دیزل اهمیت چندانی داده نمی‌شود). ما باید اصطلاحات فنی که EPA معرفی کرده است را بفهمیم تا بتوانیم توان دیزل ژنراتور را به درستی انتخاب کنیم

یک دیزل ژنراتور ثابت با کارکرد امرجنسی(A stationary “emergency” application) دیزل ژنراتوری است که در یک مکان برای ۱۲ ماه یا بیشتر می‌ماند، آن منبع دوم توان است و وقتی که برق شبکه قطع می‌شود در مدار قرار  می‌گیرید، و نگهداری سالانه و تست آن کمتر است ۱۰۰ ساعت است. امرجنسی به معنی استفاده از دیزل ژنراتور فقط در زمان قطعی برق است. تقریبا، تمام موردها، در این کاربرد دیزل ژنراتور با توان استندبای استفاده می‌گردد. در نظر داشته باشید که دیزل ژنراتور می‌تواند با بار متغیر و توان کمتر به صورت نامحدود در صورت قطعی برق طولانی کار کند. دیزل‌ها در آمریکا برای کاربرد های امرجنسی و به صورت ثابت  اگر توان آنها بین ۵۰ تا ۵۰۰ کیلو وات است باید استاندارد تایر ۳ (EPA-certified to Tier 3) را داشته باشند و اگر توان آن ها از ۵۰۰ کیلووات بیشتر بود باید استاندارد تایر ۲ را داشته باشند(Tier 2)

در یک دیزل ژنراتور که به صورت ثابت و غیر امرجنسی است، دیزل ژنراتور ممکن است منبع اصلی تولید توان باشد و یا منبع دوم ولی به شبکه ای که قابلیت اطمینان کمی دارد متصل شده و ساعت زیادی در طول سال کار می‌کند. بعلاوه، ممکن است برای از بین بردن پیک شبکه و یا فروش توان استفاده گردد. در این حالت ممکن است از توان پرایم با ساعت کارکرد محدود(prime, limited running time) و یا پرایم با ساعت کارکرد نامحدود و یا دائم کار استفاده گردد. در حالتی که دیزل برای کاربرد های غیر امرجنسی استفاده می‌گردد باید دارای استاندارد تایر ۴ (EPA-certified Tier 4) باشد، که دارای آلایندگی خیلی کم در مقایسه با تایر ۲ و ۳ است و همچنین قیمت این نوع دیزل ها خیلی بیشتر است.

کاربرد غیر جاده ای دیزل ژنراتور به این معنی است که دیزل در چندین مکان در طول سال استفاده می‌شود. معمول کاربرد آن دیزل ژنراتورهای قابل حمل، اجاره‌ای و یا کانتیری است . در این حالت می تواند  به صورت توان پرایم و یا دائم کار (Continues) باشد که دیزل باید استاندارد تایر ۴ را داشته باشد.

تعداد زیادی متغیر است که در زمان سایزینگ دیزل ژنراتور باید در نظر گرفت. مخصوصا برای دیتا سنتر ها. انتخاب دیزل ژنراتور نیاز دارد درک درستی از این که دیزل ژنراتور چگونه خواهند کار کرد و شرایط محیطی چگونه است داشته باشیم. این خیلی مهم است که این کار توسط فرد یا افرادی که تخصص لازم را دارند انجام شود و حتما برای سایزینگ یک مشاور متخصص لازم است تا دیزل ژنراتور مناسب جهت کابرد مورد نیاز انتخاب گردد. اگر تمام این موارد در نظر گرفته شود دیزل ژنراتور انتخاب شده سالها بدون مشکل و هزینه کار خواهد کرد.

محسن ترابی

مهندس برق قدرت، فوق لیسانس برق قدرت از دانشگاه سراسری یزد، موسس ماه صنعت، متخصص در ژنراتور، دیزل، طراحی و ساخت موتورهای الکتریکی، سنکرون و سیستم های حفاظت الکتریکی به خصوص حفاظت ژنراتور. دارای گواهی ثبت اختراع ساخت موتور PMSM‌ معکوس گرد. هدف از ایجاد این وبسایت و مقالات آن آموزش در راستای توسعه ی صنعت برق کشور عزیزمان ایران می باشد و سعی می کنم مقالات کاربردی در راستای این هدف در وبسایت انتشار بدهم

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بستن
بستن