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    Uptime Tier Ⅳ標準數據中心的柴發油路設計關鍵點

    來源:搜狐網 作者: 更新時間:2022/3/24 11:29:35

    摘要:柴發油路系統要達到 Uptime Tier Ⅳ標準并通過 Uptime TierⅣ設計認證,應該關注哪些關鍵點呢?在探討這個問題之前,首先介紹一下大型數據中心的柴發油路系統主要組成。

      柴油發電機系統是 Uptime Tier Ⅳ認證關注的重點,但一般具有資質的柴發油路系統設計單位多服務于石油、石化行業,他們的設計理念多僅限于滿足“油路通暢”、“國標規范要求”等基礎功能,不了解數據中心對油路系統的特有需求,也缺乏對Uptime Tier Ⅳ標準的認識,因此柴發油路系統設計往往也是Uptime Tier Ⅳ設計認證的難點。

      柴發油路系統要達到 Uptime Tier Ⅳ標準并通過 Uptime TierⅣ設計認證,應該關注哪些關鍵點呢?在探討這個問題之前,首先介紹一下大型數據中心的柴發油路系統主要組成。

      一、柴發油路系統組成

      典型的數據中心柴發油路系統應包含以下幾部分:油罐,日用油箱,管路系統,供電及智能監控系統。

      1. 日用油箱

      數據中心柴發機房內會設置日用油箱,單個日用油箱間內儲存量不大于 1m3。

      2.油罐

      大型數據中心由于柴發功率大,日用油箱儲油量已不能滿需求,要在室外設置儲油罐,一般采用地埋式。

      3.管路系統

      管路系統按照其功能可分為供油管、回油管、倒油管、進油管、退油管。

      (1) 供油管:將柴油由油罐輸送至柴發,包括管道、閥門潛油泵等。

      (2) 回油管:柴油通過回油管由柴發機房內回流至油罐,回油方式有重力回油和動力回油兩種,系統包括管道、閥門、回油泵等,若是采用重力回油方式,則不需設置回油泵。

      (3) 倒油管:當設置多個油罐時,油罐之間需要進行柴油倒換時,將通過倒油管完成,包括管道、閥門、倒油泵等

      (4) 退油管:將油罐內柴油退回柴發油路以外的容器,如罐車,包括管道、閥門、退油泵等;退油管可與倒油管通過閥門連接,利用倒油泵和相互連接的閥門實現退油,不再單獨設置退泵。

      (5) 進油管:罐車的柴油通過進油管輸送至油罐,包括管道、閥門。

      4.供電及智能監控系統

      供電系統為油路系統提供動力,包括配電柜、電線電纜、線管、橋架等。智能化系統實現設備啟?;蜷_關控制、設備狀態監測、漏油檢測,包括控制器、漏油檢測等。

      二、油路系統設計關鍵點

      為達到 Uptime Tier Ⅳ標準并通過 Uptime Tier Ⅳ設計認證,油路系統設計應抓住以下幾個關鍵點:1)關鍵系統和設備應冗余配置,并進行物理隔離,滿足“容錯”的要求;2)能自動制;3)能自動檢測故障和自動隔離故障。

      以下將討論柴發油路系統架構該如何設計。

      1.日用油箱設計

      日用油箱是關鍵設備,設置在柴發機房內,與柴油發電機一一對應,日用油箱之間應進行物理隔離。例如某數據中心配置了9(8+1)臺柴發,每臺柴發之間均物理隔離,每臺柴發配置一個日用油箱,日用油箱之間也應進行了物理隔離,見圖 1。

      圖 1 日用油箱

      2.油罐設計

      油罐是關鍵設備,一般進行 N+x(x≥1)配置,各油罐之間應物理隔離。

      例如某數據中心油罐采用 2+1 模式配置,如圖 2-1 方案一,3 臺油罐均未做隔離,任意一個油罐故障,可能會導致 3 臺油罐都被迫下線,油路系統癱瘓;方案二,2 臺油罐未物理隔離,兩臺油罐中一臺故障,可能導致兩臺油罐被迫下線,儲油量不能滿足運行要求,這兩種方案都存在較大安全漏洞,也不滿足Uptime Tier Ⅳ標準。

      圖 2-1 油罐設計(不滿足 Uptime Tier Ⅳ認證要求)

      圖 2-1中,3 臺油罐之間都進行了物理隔離,一臺油罐發生故障后,仍有 2 臺在線,儲油量不受影響,滿足 Uptime Tier Ⅳ標準及認證要求。

      圖 2-2 油罐設計(滿足 Uptime Tier Ⅳ認證要求

      3.管路系統架構設計

      供油、回油、倒油、退油、進油管路中,供油管路是關鍵系統,其他屬于非關鍵系統。

      (1) 供油管路架構

      油罐至室內日用油箱段供油管需要有冗余配置(一般為2N),在柴發機房外針對每個日用油箱設置獨立電動閥,下面將通過實例分析。

      供油系統按照圖 3-1 設計,已冗余配置并進行了物理隔離,每個柴發機房外沒有單獨設置電動閥門,當柴發機房外供油管路故障,隔離故障后另一路能正常供油;但柴發機房內發生故障要切斷該機房的 A、B 路供油時,則 A、B 供油干管都要被隔離,所有柴發機房供油中斷,這種方案存在較大安全隱患,也不滿Uptime Tier Ⅳ標準。

      圖 3-1 未設置獨立閥門模式的供油管設計

      在柴發機房外的A或B路供油管上為每臺日用油箱設置獨立閥門,柴發機房內部或外部供油管路出現一次故障,故障隔離后至少 1 路供油正常,能滿足 Uptime Tier Ⅳ標準及認證要求。按照圖 3-2 設計,在 A 供油管路上設置獨立閥門。

      圖 3-2 A 路設置獨立閥門模式的供油管設計

      當然也可按照圖 3-3 設計,在 A 和 B 路供油管上同時設置獨立閥門,單個柴發機房內供油管出現故障,只需隔離故障部分,其他柴發機房仍是兩路供油,可靠性更高,但系統設計相對更復雜、維護難度更大、造價成本更高。

      圖 3-3 雙路設置獨立閥門模式的供油管設計

      (2) 其他管路

      回油管路、倒油和退油管是非關鍵系統,按照 N 模式配置,滿足基本需求即可,但在倒油和退油操作過程中要保證總的可油量不少于 12 小時。

      (3) 管路系統架構設計

      綜上所述,在兼顧滿足 Uptime Tier Ⅳ認證、經濟性的情下,管路系統架構設計可以參考圖 3-4。

      圖 3-4 管路系統架構設計

      4.供電系統架構設計

      供電系統為柴發油路系統提供動力,是關鍵系統應進行冗配置和物理隔離,另外供電系統設計要結合其他設備情況,確保供電系統發生一次故障后,供油系統至少有 1 路能正常供油。

      例如某數據中心計劃采用 3(2+1)臺室外油罐、9(8+1)臺柴發,配電系統可以參考圖 4,關鍵的供油設備及控制系統都是按照 2N 配置,供電系統與之對應設計,非關鍵的倒油和回系統的配電,可以根據維護需求由 A 或 B 供電系統供電。

      圖 4 供電系統設計

      5.智能化控制系統架構設計

      智能控制器是關鍵設備,要冗余配置,參與聯鎖控制的檢測信號則分成 2 路信號同時接入控制器 A 和 B,僅用于顯示記錄的檢測信號按照 A/B 路供油系統接入各自所屬區域的。

      (1) A/B 路供油管路系統中的潛油泵、油罐出油電動閥、管電動閥、供油管路的漏油檢測均接入對應的 A/B 路控制器,A/B路控制器能控制 A/B 路供油泵啟停、閥門開關,實現自動供油。智能控制系統能監測這些設備的狀態,當出現漏油情況后,控制器可以依據漏油點情況切斷相關閥門或油泵,實現故障自動隔離。

      例如 A/B 路供油管路系統中的潛油泵、油罐出油電動閥、支管電動閥、供油管路的漏油檢測均接入對應的 A/B 路控制器,當A 路控制系統發生故障后,A 路的潛油泵、閥門不能正常工作,導致 A 路供油系統故障,但 B 路供油系統仍能正常供油,滿Uptime Tier Ⅳ認證要求。若 B 路的潛油泵或供油管閥門接入A 路控制器,當 A 路控制器發生故障,B 路供油系統不能正常運行,存在較大安全漏洞,也不滿足 Uptime Tier Ⅳ標準及認證要求。

      (2) 參與聯鎖控制的檢測信號,如油罐液位、日用油箱液位、日用油箱漏油、日用油箱至柴發機組的供油和回油管路漏油檢測、柴發機組漏油檢測、火災信號等,則應分成 2 路信號同時接入控制器 A 和 B,確保信號能同時聯動 A、B 路油路系統。

      例如油罐液位信號,當油罐液位過低,為避免油泵空轉要同時聯動 A、B 路潛油泵停止運轉。例如日用油箱液位信號,當液位過低時聯動 A、B 路供油系統同時供油,當液位恢復后要聯動A、B 路供油系統同時停止供油。例如日用油箱漏油信號,當日用油箱出現漏油要同時要聯動 A、B 路供油系統停止供油。例如火災信號,當日用油箱間發生火災時要聯動切斷該 A、B 路供油。

      三、總結

      綜合上述,若讓柴發油路系統的設計方案達到 Uptime TieⅣ標準并通過認證,設計過程中一定要理解并落實“容錯”、“自動控制”、“故障自動識別、自動隔離”等關鍵要求。但正如文章開始所述,有資質的油路設計單位多服務于石油、石化行業,數據中心行業案例、經驗非常少,要讓他們理解這些關鍵點并落實在設計方案中。

      責任編輯:張華

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