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InfraStruXure機(jī)房解決方案(圖)

2006/2/6 10:21:09   電源在線網(wǎng)
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  中海殼牌石油化工有限公司機(jī)房不僅需要可靠的電源供應(yīng),也存在制冷問(wèn)題。APC提出的包括 UPS、精密空調(diào)機(jī)、服務(wù)器機(jī)柜的一體化方案,既提高了整個(gè)機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施的可用性,還降低了TCO。

  中海殼牌石油化工有限公司(中海殼牌)正在廣東省惠州大亞灣建造一總投資額達(dá)43億美元的聯(lián)合化工廠。中海殼牌石油化工有限公司(簡(jiǎn)稱CSPC)新建機(jī)房面積約130平方米,設(shè)備總負(fù)載量、熱負(fù)荷及占用機(jī)柜空間的總數(shù)量統(tǒng)計(jì)如表1所示?紤]到大部分設(shè)備都是雙電源設(shè)備,因此配置系統(tǒng)的時(shí)候要考慮到為每個(gè)機(jī)柜提供雙路供電。同時(shí),考慮到每年機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備增長(zhǎng)15%,UPS的配置還需要充分考慮可擴(kuò)展性,并且要求在不影響負(fù)載的情況下方便地實(shí)現(xiàn)功率的擴(kuò)展。

表1



  方案設(shè)計(jì)

  1.功率容量的選擇

  基于可用性、可擴(kuò)展性、可維護(hù)性方面的考慮,推薦使用APC Symmetra PX系列的UPS作為機(jī)房?jī)?nèi)的不間斷電源保護(hù)設(shè)備。

表2



  考慮到UPS不能在滿負(fù)載條件下工作,一般要考慮25%的冗余量,因此2005年UPS主機(jī)的功率應(yīng)該設(shè)計(jì)在60KW,我們有兩種選擇可以滿足最近期的需求。

 。1)用一臺(tái)Symmetra PX 60KW N+1主機(jī)(最大可擴(kuò)展到80KW N+1),為IT設(shè)備機(jī)柜提供一路供電,另外一路供電由市電提供。

 。2)用兩臺(tái)Symmetra PX 30KW N+1主機(jī)(每臺(tái)最大可擴(kuò)展到80KW N+1),將IT設(shè)備機(jī)柜分為兩個(gè)區(qū)域(兩列機(jī)柜),每臺(tái)UPS為每個(gè)區(qū)域提供一路交流電,另外一路供電由市電提供,總共能提供60KW的功率。

  對(duì)比上列兩種方案,顯而易見(jiàn),第一個(gè)方案只能滿足到2007年時(shí)的總功率需求,而第二個(gè)方案能夠滿足到2010年以后的總功率需求。因此選擇第二個(gè)方案,在滿足近期的總功率需求的前提下,通過(guò)按需配置功率模塊的數(shù)量,最終能夠?qū)PS系統(tǒng)的總功率容量提高到160KW,完全能滿足機(jī)房的總功率需求不斷增長(zhǎng)的要求。

表3



  2.精密空調(diào)制冷容量的計(jì)算

  根據(jù)上述計(jì)算,選用APC NetworkAir FM40A精密空調(diào)機(jī),總制冷量能達(dá)到51.7KW,能夠滿足2005年機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備的總制冷需求?紤]冗余備份,本方案中配置2臺(tái)FM40A精密空調(diào)機(jī)。另外,根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)計(jì)算出IT總功率為46.978kW時(shí)所需要的機(jī)柜數(shù)量為46.978kW/3kW即16個(gè)機(jī)柜。本方案中采用的機(jī)柜是APC NetShelter VX系列AR2100BLK專業(yè)IT機(jī)柜。

  3.配套附件

  電池模塊數(shù)量 按照延時(shí)半個(gè)小時(shí)計(jì)算,每臺(tái)Symmetra PX 30kW N+1 UPS需要額外增加5個(gè)SYBT4電池模塊。

  布線機(jī)柜 每列機(jī)柜配置一個(gè)AR2314BLK布線機(jī)柜,一共2個(gè)。

  溫濕度監(jiān)控單元EMU 每3個(gè)機(jī)柜配備一個(gè)AP9319溫濕度監(jiān)控單元,一共6個(gè),每個(gè)備有溫濕度探頭AP9512THBLK 1個(gè),共6個(gè)。

  機(jī)架式配電單元 每個(gè)機(jī)柜(包括布線機(jī)柜)中配置AP7851機(jī)架式配電單元2個(gè),共36個(gè)。

  斷路保護(hù)器 每個(gè)機(jī)架式配電單元AP7851連接精密配電柜中的一個(gè)16A單相斷路保護(hù)器。

  盲板數(shù)量 盲板是保證高散熱效率的重要一環(huán),設(shè)備總占機(jī)柜空間330U,每個(gè)機(jī)柜42U,16個(gè)機(jī)柜總共672U,需要安裝盲板的空間是342U。

  其他布線及機(jī)柜配件 包括配電柜到每個(gè)機(jī)柜內(nèi)機(jī)架式配電單元之間的線纜、連接頭等。

  系統(tǒng)實(shí)施

  工程實(shí)施完全依照方案設(shè)計(jì),市電電源的輸入來(lái)自兩路變壓器,經(jīng)變電房自動(dòng)切換柜ATS送入機(jī)房,分別供給動(dòng)力設(shè)備和兩套UPS電源供配電系統(tǒng)以及精密空調(diào)系統(tǒng)。機(jī)房精密負(fù)載均由UPS配電單元和市電配電單元進(jìn)行雙路供電,直接實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器機(jī)柜的雙電源冗余供電。

  由于采用了APC NetShelter VX專業(yè)服務(wù)器機(jī)柜,其特有的頂部布線槽替代了傳統(tǒng)機(jī)房?jī)?nèi)的大部分頂部走線架,節(jié)省了系統(tǒng)實(shí)施中的安裝成本,加快了施工進(jìn)度。實(shí)際安裝完畢后現(xiàn)場(chǎng)機(jī)房環(huán)境整潔,而且維護(hù)非常方便。

  在機(jī)房制冷方面,機(jī)房?jī)?nèi)的兩列服務(wù)器機(jī)柜采用了背靠背的擺放方式,高架地板的冷風(fēng)出口設(shè)在服務(wù)器機(jī)柜的正前方,兩列服務(wù)器機(jī)柜后部的高架地板全部密閉,不設(shè)冷風(fēng)出口。這樣減少了機(jī)房?jī)?nèi)的冷氣流以及服務(wù)器排放出的熱氣流在機(jī)柜外的混合,提高了機(jī)房整體的制冷效率。

  特點(diǎn)分析

  1. InfraStruXure的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)能夠應(yīng)對(duì)目前增長(zhǎng)的功率密度,并且能夠滿足未來(lái)不可預(yù)見(jiàn)的需求。

  2. 降低了傳統(tǒng)系統(tǒng)升級(jí)的風(fēng)險(xiǎn),減少了UPS和關(guān)鍵負(fù)載之間的故障點(diǎn)。本方案通過(guò)減少UPS和關(guān)鍵負(fù)載之間的故障點(diǎn),提高了電力系統(tǒng)的可用性。

  3. 減少了分支電路和斷路器、降低了平均恢復(fù)時(shí)間(MTTR)。利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的巧妙設(shè)計(jì),可以為潛在的故障進(jìn)行分區(qū)。

  4. 減少了因人為操作失誤引起故障的可能性。InfraStruXure的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通過(guò)預(yù)期故障分析和容錯(cuò)模塊化部件,大大減少了發(fā)生人為錯(cuò)誤的可能性。

  5. 具有高可靠的安全性和冗余備份功能,可用性大于99.999%。其主機(jī)的功率模塊有N+1的備份,如果工作模塊有故障,UPS可自動(dòng)把冗余備份模塊切換到正常工作狀態(tài),從而在線熱更換故障模塊。

  6.低諧波干擾。APC InfraStruXure B類供電系統(tǒng)本身均具有了電流諧波的控制能力,UPS輸入環(huán)節(jié)是一個(gè)采用IGBT功率器件實(shí)現(xiàn)的有源功率因數(shù)校正電路,相當(dāng)于市電電網(wǎng)與負(fù)載之間的一個(gè)諧波隔離器,當(dāng)負(fù)載有無(wú)功電流和高次諧波成份時(shí),它可以全部補(bǔ)償?shù),使輸入電流保持良好的正弦波,并與輸入電壓同相,輸入功率因數(shù)為1(0.99),諧波成份<3%。

  優(yōu)點(diǎn)

  APC對(duì)中海殼牌機(jī)房需求,包括機(jī)柜、UPS、空調(diào)容量、設(shè)置和配套設(shè)備等所涉及的各個(gè)環(huán)節(jié)做了詳盡的分析。在方案中對(duì)InfraStruXure的具體技術(shù)特點(diǎn)還進(jìn)行了說(shuō)明,介紹了系統(tǒng)實(shí)施,針對(duì)高可用性,突出了集成一體化應(yīng)用。

  對(duì)用戶負(fù)載性質(zhì)和容量有詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)和分析,設(shè)計(jì)理念先進(jìn),從NCPI理念的角度提出了對(duì)機(jī)房供電、空調(diào)、機(jī)架、管理等全面的集成化解決方案,發(fā)揮了集成化解決方案的優(yōu)勢(shì),模塊化程度高,有熱插拔功能、管理功能強(qiáng)、對(duì)電網(wǎng)無(wú)污染等多項(xiàng)特點(diǎn)各項(xiàng)指標(biāo)都很高,特別是輸入功率因數(shù)達(dá)0.99,輸入諧波成分小于5%,對(duì)電網(wǎng)無(wú)污染,有獨(dú)特的設(shè)計(jì)理念,可靠性、可用性、可管理性、可維護(hù)性都較高,可擴(kuò)充功能強(qiáng),減少了UPS和負(fù)載之間的故障點(diǎn),模塊化大大減少了故障恢復(fù)時(shí)間,可有效地減少人為錯(cuò)誤。

  提供的機(jī)架式UPS作為一體化機(jī)房系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分,有如下優(yōu)點(diǎn):

  1.減少了UPS和關(guān)鍵負(fù)載之間的故障點(diǎn);

  2.以機(jī)柜為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)化模塊設(shè)計(jì)加速了安裝過(guò)程;

  3.機(jī)柜的擴(kuò)展性能適應(yīng)功率密度的變化;

  4.可熱拔插模塊降低了平均恢復(fù)時(shí)間;

  5.獨(dú)立機(jī)柜確保與大多數(shù)廠商產(chǎn)品兼容;

  6.以機(jī)柜為基礎(chǔ)的模塊化設(shè)計(jì)更便于系統(tǒng)遷移,設(shè)計(jì)上有獨(dú)到之處。

  不足

  由于特別強(qiáng)調(diào)集成一體化應(yīng)用,忽略了對(duì)APC的UPS產(chǎn)品本身進(jìn)行介紹,對(duì)用戶關(guān)心的成本沒(méi)有做相應(yīng)分析,沒(méi)有介紹自身的服務(wù)能力。另外,機(jī)架式UPS也有如下局限性:

  1. 與主機(jī)房比,一般UPS附屬機(jī)房的建筑造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用都要低很多,機(jī)架式UPS擠占了主機(jī)房的空間;

  2. UPS的重量載荷、噪音、散熱、意外情況下電池氣體外散可能會(huì)進(jìn)入主機(jī)房,波及主機(jī);

  3. 受體積限制,機(jī)架式UPS大都采用高頻機(jī)設(shè)計(jì),省去了輸出隔離變壓器,如負(fù)載設(shè)備有此需要,則不能滿足;

  4 。 機(jī)架式UPS采用并機(jī)運(yùn)行方式,并機(jī)越多,效率越低,并機(jī)最大數(shù)一般不能超過(guò)9臺(tái)。如單體機(jī)架UPS的功率為10K,那么最大并機(jī)功率也不能超過(guò)90K。大型機(jī)房要300~400KVA UPS多機(jī)并行的需求,機(jī)架式UPS現(xiàn)在還不能滿足。
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