Привет, Хабр! Меня зовут Виктор, я главный инженер-энергетик в мегаЦОДе "Удомля". Мои коллеги уже показывали, как мы организуем гарантированное электропитание дата-центра с помощью ДГУ и регулярно проверяем их работоспособность. Но кроме ДГУ есть другое оборудование, которое может одновременно обеспечить гарантированное электроснабжение и бесперебойное питание. Речь о дизельных динамических ИБП (ДИБП). Такие установки стоят в нашем мегаЦОДе, и мы уже немного рассказывали про их устройство в экскурсии по дата-центру.

Сегодня покажу, как мы проводим тестирование дизельных двигателей ДИБП, чтобы быть уверенными в их надежности.

Немного про устройство ДИБП

ДИБП совмещает функции нескольких устройств в одном: один блок заменяет систему из ДГУ, статических ИБП и аккумуляторных батарей. Правда, и ревут они сильнее: уровень шума от классических ДИБП сравним с шумом от перфоратора. 

Схема электроснабжения с ДИБП строится немного по-другому. Городское электропитание с понижающих трансформаторов идет двумя независимыми маршрутами в распределительное устройство низкого напряжения (РУНН). А оттуда через ДИБП электричество поступает сразу на ИТ- и инженерное оборудование. Если питание от города пропадет, ДИБП мгновенно примет всю нагрузку на себя.

У нас в Удомле стоят дизель-роторные источники бесперебойного питания Euro Diesel. В таких ДИБП дизельный двигатель с помощью электромагнитного сцепления соединяется со статогенератором переменного тока. Этот генератор состоит из аккумулятора кинетической энергии и синхронной обратимой электрической машины.

Электромашина может работать в режиме электродвигателя и генератора. Пока ДИБП работает на городском питании, электромашина работает как двигатель и запасает в аккумуляторе кинетическую энергию. Если городское питание пропадает, накопленная энергия высвобождается в обратном направлении и позволяет электромашине обеспечивать электроснабжение дата-центра. Эта же энергия запускает дизель и помогает ему выйти на рабочую частоту. Дизель запускается за одну минуту, и затем уже он обеспечивает питание дата-центра и накопление энергии в аккумуляторе. 

Вот так вкратце выглядит схема переключения:

Годовое техническое обслуживание ДИБП на ЦОДе "Удомля" разделено на этапы и проводится несколько раз в течение года. Такой поэтапный график помогает нам сократить простой ДИБП на время обслуживания. Отдельно обслуживаем электрическую часть: проверяем электромагнитное сцепление, проводим обслуживание аккумулятора кинетической энергии и обратимой синхронной электрической машины. Отдельно проверяем и тестируем дизельный двигатель ДИБП. Такое годовое ТО дизеля мы провели в феврале, расскажу о нем подробнее.

План тестирования дизельного двигателя

В тестировании дизеля участвуют наши инженеры службы эксплуатации и инженеры вендора. Во время ТО мы контролируем несколько параметров: 

• проверяем резиновые шланги и натяжение ремней генератора, 

• проверяем температуру замерзания и уровень охлаждающей жидкости, 

• контролируем исправность работы предпусковых подогревателей и состояние радиатора охлаждения двигателя, 

• проверяем напряжение заряда батарей, уровень и плотность электролита, 

• замеряем остаточную емкость и напряжение АКБ, 

• меняем фильтры и масло в двигателе, 

• проводим тест дизельного двигателя ДИБП при нагрузке мощностью 100 %.

Благодаря такой программе теста мы не только гарантируем, что ДИБП не подведет в критический момент, но и параллельно контролируем работу систем вентиляции и топливоснабжения.  

Тестовый пуск двигателя ДИБП проводится при стопроцентной нагрузке. Когда мы в прошлый раз рассказывали про тестирование ДГУ, то показывали вариант тестирования с реальной нагрузкой. Двигатель ДИБП мы будем обслуживать и тестировать под эквивалентной нагрузкой. Создадим ее с помощью нагрузочных модулей: эти электромеханические устройства моделируют нагрузку нужной мощности. 

Такой способ тестирования наиболее рационален для нашего случая. Во-первых, мы не зависим от сторонних нагрузок. ЦОД – это живой организм, и количество ИТ-нагрузок может меняться. Во-вторых, проведение теста не влияет на клиентское оборудование и инженерные системы. Даже если во время теста что-то пойдет не так, электроснабжение клиентского оборудования и инженерных систем ЦОДа не пострадает.

Подготовка к тестированию

Оповещение. За 7 календарных дней до начала ТО служба технической поддержки предупреждает о работах клиентов ЦОДа и службу эксплуатации. Обязательно указываем время и последовательность тестирования. На 6 установленных ДИБП у нас отводится 6 дней.

Заказ нагрузочных модулей. До начала ТО в ЦОД поставляются расходные материалы и нагрузочные модули. Мы используем 2 модуля, по 1 МВт каждый.

Переключение ДИБП и подключение нагрузки. Мы начинаем ТО с остановки ДИБП и подключения модулей. Все переключения производятся на двух щитах ДИБП: управления и силовом. 

Щит управления оборудован сенсорной панелью и позволяет управлять работой ДИБП с помощью автоматических переключателей, которые находятся внутри силового щита. Специальные ключи на панели управления позволяют менять режимы работы. 

Подключение нагрузочных модулей происходит один раз, так как все силовые панели ДИБП связаны между собой токопроводом. Позже мы будем подавать нагрузку на каждый ДИБП с помощью автоматических переключателей на силовой панели ДИБП.

Регламентные работы перед тестовым пуском

Первые этапы по плану ТО нужно выполнить при выключенном генераторе. Поэтому сначала выведем установку в ремонт.

1. Перейдем к панели управления ДИБП. На дисплее слева мы видим, что питание ИТ-оборудования и инженерных систем ЦОДа идет по стандартной схеме. На схеме обозначены автоматические выключатели в цепи: QD1, QD2 включены, QD3 отключен.

   

   Справа видим ключ в положении "Нагрузка защищена". Это означает, что бесперебойная работа всего оборудования под защитой ИБП. Электромашина работает в режиме электродвигателя, аккумулятор накапливает кинетическую энергию, все хорошо:

   

2. Справа при помощи верхнего ключа переводим режим работы на механизм обходного пути, или байпас (о нем уже рассказывали в одной из статей). Теперь на схеме мы видим, что выключатели QD1 и QD2 отключены, QD3 включен:  

   

3. Чтобы никто случайно не включил установку и не поставил под угрозу выполнение регламентных работ, мы переводим выключатели QD1, QD2 в ремонтное положение на силовой панели ДИБП:

   

После остановки накопителя и генератора проводим регламентные работы по плану тестирования: проверяем ремни, жидкости, фильтры, все системы и агрегаты.

Тестовый пуск двигателя ДИБП под нагрузкой

После всех манипуляций по плану ТО переходим к заключительной стадии – тесту дизельного двигателя под нагрузкой 100 %.

1. На силовом щите ставим выключатели QD1, QD2 обратно в рабочее положение. Ключ управления переводим в положение "УПРАВЛ. ЧЕРЕЗ HMI". Кнопки на сенсорной панели станут активны.

2. Включаем машину в режиме "БАЙПАС-RUN". Видим на схеме, что QD1 включен, QD2 выключен.

   

   Теперь генератор получает питание от городской сети и работает как электродвигатель, раскручивая аккумулятор кинетической энергии. ИТ-оборудование и инженерные системы ЦОДа получают питание по байпасу через QD3.

3. Переводим ДИБП в режим тестирования: открываем щит управления и устанавливаем переключатель "TEST KS" в положение 1.

   

   В режиме теста выключатель QD2 блокируется. На экране панели появляется надпись "РЕЖИМ ТЕСТА KS…".

4. Следующий шаг – подключение нагрузочных модулей к шинам генератора.

   В самом начале мы подключили нагрузочные модули к щиту. Теперь включаем нагрузку при помощи автоматов QDL в силовых панелях ДИБП. Проводим эту операцию в ручном режиме: закатываем выключатель QDL в рабочее положение, разблокируем его ключом, взводим пружину и включаем.

   

5. Чтобы запустить двигатель ДИБП, проводим тестовый отказ сети. Нажимаем кнопки "ОТКАЗ СЕТИ" и "FORCE" на панели управления.

   

6. Двигатель в работе, обратимая электрическая машина в режиме генератора питает нагрузочные модули, городская сеть отключена.

   

7. Теперь поднимаем нагрузку до необходимых значений. Для этого используем переключатели на панелях нагрузочных модулей. На панели управления ДИБП видим, что этот параметр достиг 1764,1 кВт.

   

Двигатель работает в этом режиме около 2 часов. Во время теста мы контролируем несколько параметров ДИБП: 

• температуру подшипников, 

• скорость вращения валов, 

• давление масла, 

• воздух в помещении и температуру жидкостей, 

• заряд батареи.

Также контролируются электрические параметры: частота, мощность и напряжение.

Фиксация результатов и переключение обратно

После испытаний мы в обратной последовательности отключаем нагрузочные модули, выводим ДИБП из тестового режима и переводим ключ на панели управления в положение "НАГРУЗКА ЗАЩИЩЕНА". Сценарий переключения отработан, никакие перебои в электроснабжении помешать работе дата-центра не должны.

По результатам испытаний в протоколах указываем все полученные параметры. ДИБП переходит на следующий круг проведения ТО по годовому графику.