نحوه انتخاب بار کاذب برای دیزل ژنراتور مرکز داده

انتخاب بار کاذب برای دیزل ژنراتور یک مرکز داده بسیار مهم است، زیرا مستقیماً بر قابلیت اطمینان سیستم برق پشتیبان تأثیر می‌گذارد. در ادامه، یک راهنمای جامع ارائه خواهم داد که اصول اساسی، پارامترهای کلیدی، انواع بار، مراحل انتخاب و بهترین شیوه‌ها را پوشش می‌دهد.

۱. اصول انتخاب اصلی

هدف اساسی بار کاذب، شبیه‌سازی بار واقعی برای آزمایش جامع و اعتبارسنجی دستگاه دیزل ژنراتور است تا اطمینان حاصل شود که در صورت قطع برق، می‌تواند بلافاصله کل بار بحرانی را تحمل کند. اهداف خاص عبارتند از:

1. سوزاندن رسوبات کربنی: کار کردن با بار کم یا بدون بار باعث پدیده "انباشت سوخت" در موتورهای دیزلی می‌شود (سوخت نسوخته و کربن در سیستم اگزوز جمع می‌شوند). بار کاذب می‌تواند دما و فشار موتور را افزایش دهد و این رسوبات را کاملاً بسوزاند.
2. تأیید عملکرد: آزمایش اینکه آیا عملکرد الکتریکی دستگاه ژنراتور - مانند ولتاژ خروجی، پایداری فرکانس، اعوجاج شکل موج (THD) و تنظیم ولتاژ - در محدوده مجاز است یا خیر.
3. آزمایش ظرفیت بار: تأیید اینکه دستگاه مولد برق می‌تواند با توان نامی به طور پایدار کار کند و ارزیابی توانایی آن در مدیریت اعمال و قطع ناگهانی بار.
4. تست یکپارچه‌سازی سیستم: انجام راه‌اندازی مشترک با ATS (سوئیچ انتقال خودکار)، موازی‌سازی سیستم‌ها و سیستم‌های کنترل برای اطمینان از عملکرد منسجم کل سیستم.

۲. پارامترها و ملاحظات کلیدی

قبل از انتخاب بار کاذب، پارامترهای زیر در مورد مجموعه ژنراتور و الزامات آزمایش باید مشخص شوند:

1. توان نامی (kW/kVA): کل ظرفیت توان بار کاذب باید بزرگتر یا مساوی کل توان نامی دستگاه مولد باشد. معمولاً توصیه می‌شود ۱۱۰٪ تا ۱۲۵٪ از توان نامی دستگاه را انتخاب کنید تا امکان آزمایش قابلیت اضافه بار فراهم شود.
2. ولتاژ و فاز: باید با ولتاژ خروجی ژنراتور (مثلاً ۴۰۰ ولت/۲۳۰ ولت) و فاز (سه فاز چهار سیمه) مطابقت داشته باشد.
3. فرکانس (هرتز): ۵۰ هرتز یا ۶۰ هرتز.
4. روش اتصال: چگونه به خروجی ژنراتور متصل می‌شود؟ معمولاً در پایین‌دست ATS یا از طریق یک کابینت رابط تست اختصاصی.
5. روش خنک کننده:
   • خنک‌کننده هوا: مناسب برای توان کم تا متوسط ​​(معمولاً زیر ۱۰۰۰ کیلووات)، هزینه کمتر، اما پر سر و صدا، و هوای گرم باید به درستی از اتاق تجهیزات خارج شود.
   • خنک‌کننده آبی: مناسب برای توان متوسط ​​تا زیاد، کم‌صداتر و با راندمان خنک‌کنندگی بالاتر، اما به یک سیستم خنک‌کننده آبی پشتیبان (برج خنک‌کننده یا خنک‌کننده خشک) نیاز دارد که منجر به سرمایه‌گذاری اولیه بالاتر می‌شود.
6. سطح کنترل و اتوماسیون:
   • کنترل پایه: بارگیری/تخلیه مرحله‌ای دستی.
   • کنترل هوشمند: منحنی‌های بارگذاری خودکار قابل برنامه‌ریزی (بارگذاری رمپ، بارگذاری پله‌ای)، نظارت و ثبت پارامترهایی مانند ولتاژ، جریان، توان، فرکانس، فشار روغن، دمای آب و تولید گزارش‌های آزمایش. این امر برای انطباق و حسابرسی مرکز داده بسیار مهم است.

۳. انواع اصلی بارهای کاذب

۱. بار مقاومتی (بار صرفاً فعال P)

• اصل: انرژی الکتریکی را به گرما تبدیل می‌کند که توسط فن‌ها یا خنک‌کننده آب دفع می‌شود.
• مزایا: ساختار ساده، هزینه کمتر، کنترل آسان، توان اکتیو خالص فراهم می‌کند.
• معایب: فقط می‌تواند توان اکتیو (کیلووات) را آزمایش کند، نمی‌تواند قابلیت تنظیم توان راکتیو ژنراتور (کیلووار) را آزمایش کند.
• سناریوی کاربرد: عمدتاً برای آزمایش قطعات موتور (احتراق، دما، فشار) استفاده می‌شود، اما آزمایش ناقص است.

۲. بار راکتیو (بار راکتیو خالص Q)

• اصل: از سلف‌ها برای مصرف توان راکتیو استفاده می‌کند.
• مزایا: می‌تواند بار راکتیو را تأمین کند.
• معایب: معمولاً به تنهایی استفاده نمی‌شود، بلکه در کنار بارهای مقاومتی به کار می‌رود.

۳. بار مقاومتی/واکنشی ترکیبی (بار R+L، P و Q را فراهم می‌کند)

• اصل: بانک‌های مقاومتی و بانک‌های راکتور را ادغام می‌کند و امکان کنترل مستقل یا ترکیبی بار اکتیو و راکتیو را فراهم می‌کند.
• مزایا: راهکار ترجیحی برای مراکز داده. می‌تواند بارهای ترکیبی واقعی را شبیه‌سازی کند و عملکرد کلی مجموعه ژنراتور، شامل AVR (تنظیم‌کننده ولتاژ خودکار) و سیستم گاورنر را به طور جامع آزمایش کند.
• معایب: هزینه بالاتر نسبت به بارهای مقاومتی خالص.
• نکته انتخاب: به محدوده ضریب توان (PF) قابل تنظیم آن توجه کنید، معمولاً برای شبیه‌سازی ماهیت بارهای مختلف، باید از 0.8 پس‌فاز (القایی) تا 1.0 قابل تنظیم باشد.

۴. بار الکترونیکی

• اصل: از فناوری الکترونیک قدرت برای مصرف انرژی یا بازگرداندن آن به شبکه استفاده می‌کند.
• مزایا: دقت بالا، کنترل انعطاف‌پذیر، پتانسیل بازیابی انرژی (صرفه‌جویی در مصرف انرژی).
• معایب: بسیار گران است، به پرسنل تعمیر و نگهداری بسیار ماهر نیاز دارد و قابلیت اطمینان آن نیاز به بررسی دارد.
• سناریوی کاربرد: برای آزمایشگاه‌ها یا کارخانه‌های تولیدی مناسب‌تر از آزمایش‌های تعمیر و نگهداری در محل در مراکز داده است.

نتیجه‌گیری: برای مراکز داده، باید یک «بار کاذب ترکیبی مقاومتی/راکتیو (R+L)» با کنترل خودکار هوشمند انتخاب شود.

۴. خلاصه مراحل انتخاب

1. تعیین الزامات آزمایش: آیا فقط برای آزمایش احتراق است یا گواهینامه عملکرد بار کامل مورد نیاز است؟ آیا گزارش‌های آزمایش خودکار مورد نیاز است؟
2. پارامترهای مجموعه ژنراتور را جمع‌آوری کنید: توان کل، ولتاژ، فرکانس و محل اتصال همه ژنراتورها را فهرست کنید.
3. نوع بار کاذب را تعیین کنید: یک بار کاذب R+L، هوشمند و خنک‌شونده با آب انتخاب کنید (مگر اینکه توان بسیار کم و بودجه محدود باشد).
4. محاسبه ظرفیت توان: ظرفیت بار کاذب کل = بزرگترین توان واحد × ۱.۱ (یا ۱.۲۵). اگر یک سیستم موازی را آزمایش می‌کنید، ظرفیت باید ≥ کل توان موازی باشد.
5. روش خنک‌کننده را انتخاب کنید:
   • توان بالا (>800 کیلووات)، فضای محدود اتاق تجهیزات، حساسیت به صدا: خنک‌کننده آبی را انتخاب کنید.
   • توان کم، بودجه محدود، فضای تهویه کافی: خنک‌سازی با هوا می‌تواند در نظر گرفته شود.
6. ارزیابی سیستم کنترل:
   • باید از بارگذاری پله‌ای خودکار برای شبیه‌سازی بارگذاری واقعی پشتیبانی کند.
   • باید بتواند گزارش‌های استاندارد آزمایش، شامل منحنی‌های تمام پارامترهای کلیدی را ثبت و خروجی دهد.
   • آیا رابط کاربری از ادغام با سیستم‌های مدیریت ساختمان یا مدیریت زیرساخت مرکز داده (DCIM) پشتیبانی می‌کند؟
7. نصب موبایل در مقابل نصب ثابت را در نظر بگیرید:
   • نصب ثابت: به عنوان بخشی از زیرساخت، در یک اتاق یا کانتینر اختصاصی نصب می‌شود. سیم‌کشی ثابت، آزمایش آسان، ظاهر مرتب. انتخاب ارجح برای مراکز داده بزرگ.
   • نصب‌شده روی تریلر سیار: روی تریلر نصب می‌شود و می‌تواند به چندین مرکز داده یا چندین واحد خدمات‌رسانی کند. هزینه اولیه کمتری دارد، اما استقرار آن دشوار است و به فضای ذخیره‌سازی و عملیات اتصال نیاز دارد.

۵. بهترین شیوه‌ها و توصیه‌ها

• برنامه‌ریزی برای رابط‌های تست: کابینت‌های رابط تست بار کاذب را در سیستم توزیع برق از قبل طراحی کنید تا اتصالات تست ایمن، ساده و استاندارد باشند.
• راهکار خنک‌کننده: اگر با آب خنک می‌شود، از قابل اعتماد بودن سیستم خنک‌کننده آب اطمینان حاصل کنید؛ اگر با هوا خنک می‌شود، باید مجاری اگزوز مناسبی طراحی شود تا از گردش مجدد هوای گرم به داخل اتاق تجهیزات یا تأثیر بر محیط زیست جلوگیری شود.
• ایمنی حرف اول را می‌زند: بارهای کاذب دمای بسیار بالایی تولید می‌کنند. آن‌ها باید به اقدامات ایمنی مانند محافظت در برابر دمای بیش از حد و دکمه‌های توقف اضطراری مجهز باشند. اپراتورها به آموزش حرفه‌ای نیاز دارند.
• آزمایش منظم: طبق گفته موسسه Uptime، استانداردهای Tier یا توصیه‌های سازنده، معمولاً ماهانه با حداقل 30٪ بار نامی اجرا می‌شوند و سالانه یک آزمایش بار کامل انجام می‌دهند. بار کاذب ابزاری کلیدی برای برآورده کردن این نیاز است.

توصیه نهایی:
برای مراکز داده‌ای که به دنبال دسترسی‌پذیری بالا هستند، نباید در هزینه بار کاذب صرفه‌جویی شود. سرمایه‌گذاری در یک سیستم بار کاذب ثابت، با اندازه مناسب، R+L، هوشمند و خنک‌شونده با آب، یک سرمایه‌گذاری ضروری برای اطمینان از قابلیت اطمینان سیستم برق حیاتی است. این سیستم به شناسایی مشکلات، جلوگیری از خرابی‌ها و برآورده کردن الزامات بهره‌برداری، نگهداری و ممیزی از طریق گزارش‌های جامع آزمایش کمک می‌کند.