ניתוח מקרה של צ'ילרים

יחידת קירור מכונה צ'ילר, והוא חלק חשוב ממערכת מיזוג האוויר של מרכז הנתונים. נוזל הקירור הוא בדרך כלל מים, המכונה צ'ילר. קירור הקבל מתבצע על ידי חילופי חום וקירור של מים בטמפרטורה רגילה, ולכן הוא נקרא גם יחידה מקוררת מים. למרכז הנתונים יש דרישה גדולה לקיבולת קירור, וניתן להשיג יעילות אנרגטית טובה יותר על ידי בחירת יחידה צנטריפוגלית. הצ'ילר במאמר זה מתייחס ספציפית ליחידה צנטריפוגלית.

מדחס קירור צנטריפוגלי הוא מדחס מסוג מהירות סיבובית. צינור היניקה מכניס את הגז לדחיסה לתוך פתח האימפלר. הגז מסתובב במהירות גבוהה עם האימפלר תחת פעולת להבי האימפלר. הגז פועל, מהירות הגז עולה, ולאחר מכן הוא נשאב החוצה מפתח היציאה של האימפלר, ולאחר מכן מוכנס לתא המפזר; מכיוון שהגז זורם החוצה מהאימפלר, יש לו מהירות זרימה גבוהה, על מנת להמיר חלק זה של המהירות לאנרגיית לחץ, מותקן מפזר A עם קטע זרימה מורחב בהדרגה כדי להמיר אנרגיה להגברת לחץ הגז; לאחר שהגז המפוזר נאסף בסבך, הוא נכנס למעבה של היחידה לצורך עיבוי. התהליך הנ"ל הוא צנטריפוגה. עקרון הדחיסה, כפי שמוצג באיור 1; בנוסף, על מנת לעבות ולהסיר את הקור, מערכת המיזוג כוללת מערכת מי קירור ומערכת מים קרים.

01

הרכב היחידה הצנטריפוגלית

הרכב יחידת הצנטריפוגלית הוא כדלקמן: כולל מדחס צנטריפוגלי, מאייד, מעבה, פתח מצערת, התקן אספקת שמן, ארון בקרה וכו', כפי שמוצג באיור 2 ובאיור 3. המדחס מורכב בעיקר מתא יניקה, אימפלר, מפזר, התקן כיפוף והחזרה, ובולוטה.

תכונות של יחידת הצנטריפוגלית
המאפיינים של יחידת הצנטריפוגה הגדולה הם כדלקמן:
1. קיבולת קירור גדולה. מכיוון שקיבולת היניקה של המדחס הצנטריפוגלי לא יכולה להיות קטנה מדי, קיבולת הקירור של יחידה בודדת של המדחס הצנטריפוגלי גדולה יחסית. מבנה קומפקטי, משקל קל וגודל קטן, ולכן הוא תופס שטח קטן. תחת אותה קיבולת קירור, משקל המדחס הצנטריפוגלי הוא רק 1/5 עד 1/8 ממשקל המדחס הבוכנה, וככל שקיבולת הקירור גדולה יותר, כך היא בולטת יותר.
2. פחות חלקים מתבלים ואמינות גבוהה. למדחסים צנטריפוגליים כמעט ואין בלאי במהלך הפעולה, ולכן הם עמידים ובעלי עלויות תחזוקה ותפעול נמוכות.
3. חלק הדחיסה במדחס הצנטריפוגלי הוא תנועה סיבובית, והכוח הרדיאלי מאוזן, כך שהפעולה יציבה, הרטט קטן, ואין צורך במכשיר מיוחד להפחתת רעידות.
4. ניתן להתאים את קיבולת הקירור בצורה כלכלית. מדחסים צנטריפוגליים יכולים להשתמש בשיטות כגון כוונון שביל ההנחיה כדי להתאים את האנרגיה בטווח מסוים.
5. קל ליישם דחיסה רב-שלבית ומצערת, ויכול לממש את הפעולה והתפעול של אותו מקרר עם טמפרטורות אידוי מרובות.

תקלות נפוצות של צ'ילרים

המכונה הקרה תיתקל בבעיות במהלך הבנייה וההפעלה, וגם כשלים יתרחשו במהלך ההפעלה. הטיפול בבעיות ותקלות אלו קשור לבטיחות ההפעלה והתחזוקה של מרכז הנתונים. להלן מספר מקרים שהתרחשו במהלך הבנייה ותפעול של מכונות קרות. שיטות עיבוד וניסיון רלוונטיים הם לעיון בלבד.

01

ניפוי ניפוי ללא עומס

【תופעת בעייתית】
מרכז נתונים צריך לבצע ניפוי באגים ולבדוק את הפעלת הצ'ילר, אך התקנת ציוד מיזוג האוויר הסופי לא הושלמה, וגם באתר חסר עומס הדמה הדרוש, כך שלא ניתן לבצע את עבודות ההפעלה.
【ניתוח בעיות】
לאחר השלמת התקנת יחידת הצנטריפוגה במרכז הנתונים, ציוד הקצה בחדר המחשבים אינו מותקן, תעלת המים הקפואים בקצה חסומה, ולא ניתן לבצע ניפוי באגים במצנן. העומס קטן מדי מכדי להגיע לעומס הגבול התחתון של המצנן, ולא ניתן לבצע את עבודת ניפוי השגיאות. מצד שני, מכיוון שהמכונה הקרה לא נופתה, לא ניתן להפעיל ולהפעיל את ציוד השרת בחדר המחשבים הראשי, מה שיוצר לולאה אינסופית זה עם זה; בנוסף, במהלך תהליך ניפוי השגיאות, הספק עומס הדמה הנדרש הוא עצום, ותהליך הפעולה יצרוך הרבה חשמל; הגורמים הנ"ל מובילים לבעיה בניפוי באגים במכונה קרה.
【הבעיה נפתרה】
השתמשו בשיטת ניפוי באגים ללא עומס לצורך ניפוי באגים. תהליך זה נועד לנצל באופן מלא את קיבולת חילופי החום של חילופי הפלטות, להחליף את הקור שנוצר על ידי מאייד המקרר לצד המעבה של המקרר דרך חילופי הפלטות, ולהחליף את החום המשתחרר על ידי המעבה של המקרר בחזרה לצד מאייד דרך חילופי הפלטות, על מנת להשיג התאמה מלאה בין קיבולת הקירור של המקרר לעומס החום, כאשר מגדל הקירור גורם רק לצריכת הכוח של המדחס. באמצעות שיטה זו, קל לבצע בדיקת ביצועים מקיפה תחת עומסים שונים. זרימת מעגל המים של החלפת וניפוי באגים של הפלטה הקרה מוצגת באיור 4.

שלבי ניפוי שגיאות המערכת הם בעיקרון כדלקמן:
1. פתחו את שסתום המעקף בקולט המשנה, וודאו שזרם המים פתוח ליצירת סירקולציה כאשר מזגן הקצה אינו מותקן;

2. פתחו לחלוטין את הצ'ילר בצד המים הקרים ואת שסתום החלפת הפלטות כדי להבטיח שמעבר המים מצ'ילר והחלפת הפלטות יהיה חלק, ושהמים הקרים הנשאבים על ידי הצ'ילר והחום המוחזר על ידי החלפת הפלטות יתערבבו בצורה חלקה; פתחו בדרך כלל את משאבת המים הקרים וכווננו ידנית את התדר ל-45 הרץ או יותר, וודאו שזרימת המים תקינה;

3. פתחו לחלוטין את שסתום מי הקירור של הצ'ילר, פתחו חלקית את השסתום בצד מי הקירור של החלפת הפאנל, והפעילו את משאבת מי הקירור כדי להבטיח זרימת מים תקינה. כוונו את תדר המשאבה ל-41-45 הרץ; אל תפעילו תחילה את מאוורר מגדל הקירור;

4. בתנאים רגילים של מים קרים ומי קירור, הפעל את הצ'ילר ובצע פעולת ניסיון עצמאית;

5. טמפרטורת מי הקירור של הצ'ילר מתחילה לעלות, והמים הקרים מתחילים להתקרר;

6. יש להתאים את קיבולת העברת החום של מחליף הפלטות בהתאם לפתיחת שסתום מי הקירור של מחליף הפלטות, ולהתאים את פתיחת השסתום בין 1/4 לפתיחה מלאה;

7. הפעל חלקית את מאוורר מגדל הקירור בהתאם לטמפרטורת מי הקירור, מה שיכול להפחית את כוח הציר של המדחס.

【הִתנַסוּת】
על מנת להפחית את יעילות האנרגיה ולשקול קירור טבעי, מרכזי נתונים מתוכננים בדרך כלל עם טכנולוגיית קירור מבוססת מגדל קירור + החלפת פלטות. במהלך ההפעלה, ניתן להשתמש בקיבולת חילופי החום של חילופי הפלטות כדי להשיג מספיק חום מהמעבה של הצ'ילר כעומס החום להפעלת הצ'ילר, כלומר, הקור שנוצר על ידי הצ'ילר נלקח על ידי חילופי הפלטות.
עקרון ניפוי השגיאות ללא עומס הוא ניצול מלא של קיבולת חילופי החום של חילופי הפלטות, החלפת הקור שנוצר על ידי המאייד של המקרר לצד המעבה של המקרר דרך חילופי הפלטות, והחלפת החום המשתחרר על ידי המעבה של המקרר בחזרה למאייד דרך צד חילופי הפלטות, על מנת להשיג התאמה בין קיבולת הקירור לעומס החום של המקרר, שיטה זו פשוטה לתפעול וקלה ליישום.