柴油发电机组在数据中心行业的特性应用场景下,容性带载能力及突加重载能力一直是行业研究和攻克的应用难题,腾讯IDC技术专家将从测试和技术研究的角度来剖析其中的奥妙,抛砖引玉。 接上篇,我们将继续对柴油发电机组带容性负载能力进行研究和分析。 随着总负载特性由容性转为感性再到阻性,柴油发电机带载能力逐步增强,更进一步解决了柴油发电机带容性负载问题。 ? 但是在市电转柴油发电机供电的启动瞬间则呈现很强的容性负载特性,柴油发电机需要对这些开关电源内部的电容进行充电,易导致柴油发电机受容性大电流冲击而被拉跨。 十、其他解决柴油发电机带容性负载的办法 前面简要介绍了柴油发电机阻抗特性,集中式中压柴油发电机特点和分布式低压柴油发电机的差异,结合某案例对低压柴油发电机带容性负载问题解决过程做了详细分析。
柴油发电机组在数据中心行业的特性应用场景下,容性带载能力及突加重载能力一直是行业研究和攻克的应用难题,腾讯IDC技术专家将从测试和技术研究的角度来剖析其中的奥妙,抛砖引玉。 其原因是上述非线性负载会向柴油发电机组反射大量的高次谐波电流,比如传统UPS的5次和11次谐波等对柴油发电机的运行危害较为严重,轻则导致柴油发电机带载异常,重则甚至会损伤到柴油发电机。 图3 典型柴油发电机的带载特性曲线 我们再来看柴油发电机的典型带载特性曲线,从图3看,通常柴油发电机带容性负载能力其实较弱,而且呈快速衰减回缩。 图4 典型集中式中压柴油发电机供电架构 对于图4典型的集中式中压柴油发电机供电架构,其原理是多台中压柴油发电机并机成功后再分别和1、2段中压母线做投切。 下期我们将为您介绍数据中心柴油发电机组带容性负载能力技术研究探讨(下) 版权声明:本文为腾讯数据中心原创,欢迎转载,转载需标明出处。
A.2、柴油发电机组监测 监测意义:对于机房的发射机设备需要持续稳定供电,一旦市电停电柴油发电机组可以及时为发射机设备提供备用电源,保证发射机设备的稳定运行,因此对柴油发电机组的热备状态及工作状态监测就十分的重要 监测内容:监测配电间外的柴油发电机组的运行状态和参数。对柴油发电机组内部油位、油压、电池电压、水温等待机状态进行实时监视。 监测方式:将柴油发电机组通讯接口RS-232/485接口经过智能协议处理模块进行采集,同时将标准Modbus协议转为软件可接入的协议,模块接入以太网交换机再接入监测主机,实时监视柴油发电机组的待机状态、 报警方式:系统可全面诊断柴油发电机组状况,监视柴油发电机组的各种参数。 曲线中提供了方便的定位查询线,可以显示具体参数值和最大值、最小值、平均值等,方便管理员全面了解柴油发电机组的运行状况,及时地发现并解决柴油发电机组运行中出现的各种问题。
柴油发电机组作为数据中心的备用电源,是数据中心应对台风、地震等自然灾害的重要力量。为了保证数据中心柴油发电机组的正常使用,在投入运行前对其进行调试和验收是非常必要的。 只有经过严格的技术验收,当其安全性、功率特性、电能质量、噪声等各项性能指标达到标准后,柴油发电机组方可投入正常使用。 01 机组安装质量的验收 机组安装质量必须满足柴油发电机组的安装要求,柴油发电机组在安装时应考虑:地基的负重、人行通道及维护保养的位置、机组的振动、通风散热、排气管的连接、隔热、降噪、燃油箱的大小和位置 在平行布置的机房中,气缸为直立单列式机组,一般安排在柴油机一端,而对于V形的柴油发电机组,一般安排在发电机一端。对于双列平行布置的机房,机组的安装、检修和搬运通道应安排在两排机组之间。 对于办公区、生活区的柴油发电机组机房必须采用减震、降噪和排气净化装置,以利于周围环境的保护。
柴油发电机作为后备电源时,不间断电源最少备用时间7min。 8.1.13 B级数据中心宜由双重电源供电,当只有一路电源时,应设置柴油发电机组作为备用电源。 柴发:8.1.14 后备柴油发电机组的性能等级不应低于G3级;A级数据中心发电机组应连续和不限时运行,发电机组的输出功率应满足数据中心最大平均负荷的需要。 B级数据中心发电机组的输出功率可按限时500h运行功率选择。 规范附录A:当供电电源只有一路时需设置后备柴油发电机系统。 柴油在储存期间内,应对柴油品质进行检测,当柴油品质不能满足使用要求时,应对柴油进行更换和补充。 3.3 关于柴发 《数据中心设计规范》B级数据中心发电机组并不是必选项,有两路市电电源即可不用柴发。当供电电源只有一路时,需设置后备柴油发电机系统。
肆 一种新型储油罐结构设计 柴油发电机组作为数据中心后备供电系统,在市电中断或异常时,需要能够快速投入并持续稳定工作,这背后也离不开供油系统的高可靠性。 但在柴油发电机组实际运行过程中,我们发现由于柴油品质不一、柴油自身氧化、沉淀等因素带来的影响,将在储油罐底部形成杂质沉淀,导致油罐从顶部到底部的柴油品质逐渐下降。 而储油罐在补充或抽取柴油过程中,由于油泵压力较大,容易将储油罐底部杂质和积水冲起,致使油罐顶部柴油品质下降。 一旦杂质较多的柴油进入柴油发电机组,将导致柴油发电机组输出电压不稳定,严重时甚至可能导致柴油发电机组无法正常运行。此外,储油罐属于密闭空间,检修较为困难,底部杂质和积水难以有效排出。 因此,我们设计伞状的减压分流结构,用于减小柴油补充过程中对油罐底部沉积杂质的冲击;同时将出油口位置设计为弧形面,优先抽取上层柴油;并通过配置过滤阀,进一步过滤杂质。
柴油发电机是提供机房电力应急保障的重要组成部分,为保证在应急时,柴油发电机(下简称:柴发)能正常持续工作,日常维护不可或缺。 下面,笔者以腾讯某机房柴发的维护日常为例,手把手教你如何“养兵千日”。 柴油用国产零号或进口红柴油,柴油使用前最好经过72小时沉淀及过滤处理,以确保发电机发挥其最佳性能。 6. 润滑油方面用进口的CG4或CH4级、SAE15W40号。 7. 柴油滤清器是否有水和杂质;B. 油管是否收紧;C. 是否柴油水份过多引致工作失常。 8. 冷却水箱要保持清洁,尤其是夏天通风一定要好,避免水温高影响行车运作,需要注意水箱是否有杂物、油污。 9. 停机超过24小时以上,必须将柴油箱加满。 18. 每次停机后是否已断开馈电总开关,起动正常后才把馈电总开关合上,注意安全。 柴油发电机组作为备用电源,使用频率虽然不高,但日常细致周到的维保必不可少。每一位数据中心管理者,都应培养自己”防患未然,居安思危“的做事风格。
本课题研究的三相逆变电源主要应用于船舶的供电系统,为汽轮发电机组交流电动辅油泵和柴油发电机组电动泵提供可靠不间断的三相交流电,能够适应负载直接启动、恒压频比启动等操作。 在两种输入电压切换以及负载直接启动时,仍然要保证逆变电路直流母线电压稳定,因此Boost电路在不同输入电压以及负载突变时,必须有良好的动态性能以及稳态性能,同时逆变电路也必须具有良好的带载能力和较好的动态性能,以保证汽轮发电机组柴油发电机组可靠正常工作
备用电源宜采用独立于正常电源的柴油发电机组,也可采用供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路。当正常电源发生故障时,备用电源应能承担数据中心正常运行所需要的用电负荷。 柴发:A级数据中心发电机组应连续和不限时运行,发电机组的输出功率应满足数据中心最大平均负荷的需要。柴油发电机应设置现场储油装置,储存柴油的供应时间应按本规范附录A的要求执行。 《数据中心设计规范》A级数据中心发电机组并不是必选项,在满足一定条件的情况下,可以用其他电源作为备用电源。 但是,如果采用柴发作为备用电源,则柴发机组应连续和不限时运行,发电机组的输出功率应满足数据中心最大平均负荷的需要。 这也就意味着外部供油的时效性将决定储油时间,如果在柴油供油便利地区,园区储油时间可缩短;如果在柴油供油困难地区,园区储油时间将不得不延长。
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M7云数据中心的柴油发电机(上图)可以说是一条独立的风景线,5台帕金斯柴油发电机组作为强有力的后盾,单排功率可达2250kW,日常单排储油量为1 m³,并且外部有15 m³的油罐存储,可供5台柴油发电机使用 另外,柴油发电机组采用了一体化封闭式设计,稳定可靠,配置方式为N+1冗余。
即使当两路市电电源都发生故障,机房模块内负荷由UPS蓄电池供电,同时备用柴油发电机组启动,向机房模块、空调冷源、照明等负荷供电。 后备柴油发电系统 如果市电发生断电,数据中心的发电系统会自动投入运行,与市电自动切换。并在限定时间内,由发电机组启动确保重要负载的紧急供电。 京东在宿迁的自建数据中心,发电系统全部采用进口一线品牌的柴油发电机组设备,具有良好的启动性能。配有发动机缸套水加热装置,可以保证在低温时,系统的快速启动和带载能力。 机组可以承受负载突加75%的突发状况,保证发电机组快速启动后可以快速加载。对并机主控系统的冗余设计, 有效提高了并机系统的可靠性。 每个模块配置两个25立方埋地柴油储罐,每个柴油罐配置一用一备2台供油泵,两罐之间配置一台倒油泵。储罐区至机房日用油箱间输油管路为双环路设计,具备在线检修及容错能力。
4《数据中心柴油发电机组带容性负载能力技术研究探讨》 内容概要 柴油发电机其实不是个理想的电压源,其内阻远比市政电力电网的内阻大,随着柴油发电机机组的额定输出的功率容量的减少,其内阻增大的矛盾显得更加突出 当我们用柴油发电机带电阻性负载时,其影响不易察觉,但如果采用柴油发电机来带整流滤波型负载(例如:计算机和通讯设备、日光灯、各种可控硅相移调速和调控设备)时,往往会遇到很大的麻烦。 上榜理由: 柴油发电机组在数据中心行业的特性应用场景下,容性带载能力及突加重载能力一直是行业研究和攻克的应用难题,腾讯IDC技术专家将从测试和技术研究的角度来剖析其中的奥妙,抛砖引玉。
其中,对于采用中压柴油发电机组作为应急电源的设计方案,需要通过可靠、合理、安全的控制方式来确保中压柴油发电机组与市电设备的有效配合,通常有如下形式: 1.1. 检测到上述开关均断开且柴发进线开关得电后,闭合柴发进线开关,系统由柴油发电机组带载。 三选二+二选一 第一级控制器在检测到两路市电均失电后,延时断开所有市电进线开关和中压母联开关。 第二级控制器在检测到两路进线母线无压,且上述开关均断开后,断开相应的市电出线开关,待柴发进线开关得电后后闭合柴发进线开关,系统由柴油发电机组带载。
当市电紧急停电故障状况时,在切入柴电并使所有系统稳定运行之前,蓄冷罐供冷要保证稳定运行的时间需要考虑以下两方面: (1)当市电紧急停电故障状况时,为系统设置的柴油发电机组可以紧急启动提供备用电源,从柴油发电机组启动及并机切入系统稳定供电的过程所需时间约为
汽轮机和柴油机在船上试用成功以后,蒸汽机动力装置即逐渐被淘汰。第二次世界大战期间,美国为应付战时紧急需要而建造的“自由轮”,是最后一批使用蒸汽机动力装置的远洋运输船舶。 随着燃料由油和燃气取代了煤,船舶也告别了"火轮"时代,汽轮机、柴油机、燃气轮机被广泛地应用在船舶动力系统。甚至某些大型的军用战舰还使用了核动力(这个话题比较敏感,老师还是不要找死)。 老师不是研究历史的,对那些陈芝麻烂谷子的事也不怎么感兴趣,老师要说的是,早期(包括现在大部分)船舶的主动力都是采用汽轮机、燃气轮机、柴油机等动力机械,通过主轴、齿轮箱直接与螺旋桨相联接构成船舶的推进系统 ,姑且称其为传统的动力推进系统,而船舶的辅助动力,则由另外的多套柴油发电机组组成船舶的电力系统,为全船的辅助设备(如风机、水泵、油泵、甲板机械)及生活用电提供电力。
发电模块通常由多台柴油发电机组或汽轮发电机组并联组成船舶电网,为推进及船上各辅机设备提供电力。变电模块主要包括一些变压器和变频器,功能是把电网上的电能变换成用电设备所需要的电压、频率的电能。 在交流组网的系统中,作为电源的发电机组通常都是工频交流发电机组,交流发电机组并联运行需要满足非常苛刻的条件,需要相序相同、频率相同、电压相同、相位相同方可并网,并网后各台发电机组对电网的有功贡献取决于其原动机的调速特性 要想使每台发电机组在并网后能够按照各自的额定容量比例分担相应的有功负载和无功负载,必须使每台发电机组的调速特性和发电机外特性的下垂斜率调整一致,否则就会造成有的发电机负载过重,有的负载又过轻,"忙闲不均 因此在电源模块中并联运行的发电机组负载分配的均衡度是电源模块的重要指标。 由于电源模块采用多台发电机组并联,可以根据船舶的运行工况增减发电机组的投入台数,以实现最优能源配置,发电机组可互为备用。 再说变电模块。
上一篇说到传统的动力推进系统是由柴油机、汽轮机或燃气轮机等动力机械,通过主轴系与变速箱、螺旋桨共同组成,这种推进系统已非常成熟,没有什么新鲜玩意可以讲了。 它即可以在需要船舶高速航行时由船上的电站提供电力做推进电动机使用,与推进主机一起驱动螺旋桨推进(并联推进模式,PTH模式),以增大推进动力; 也可以在船舶经济巡航时,利用主机的富裕功率做发电机运行(发电模式,PTO模式),以减少船舶电站发电机组的投入台数 船舶经济巡航时采用PTO模式运行,充分利用主机富裕功率发电,即可以避免主机因轻载导致积碳严重易发生故障,又可减少电站发电机组的投入台数达到节能目的。
性能/架构 一路市电+一路柴发 两路市电+一路柴发 两路市电+一路柴发分段 冗余性 一般 优 优 容错性 一般 良 优 可靠性 一般 优 优 经济性 优 良 一般 并机系统影响简析 并机系统是整个柴油发电机组集群的控制中枢 应根据数据中心所在地的年均最低气温选择合适的柴油标号,可参照下表: 柴油标号 适用环境 5号轻柴油 风险率为10%的最低气温在8℃以上 0号轻柴油 风险率为10%的最低气温在4℃以上 -10号轻柴油 风险率为 10%的最低气温在-5℃以上 -20号轻柴油 风险率为10%的最低气温在-14℃以上 -35号轻柴油 风险率为10%的最低气温在-29℃以上 -50号轻柴油 风险率为10%的最低气温在-44℃以上 对于冬季气温较低的区域 定期测试柴油发电机组启动蓄电池的健康状况,建议关注蓄电池开路电压、蓄电池启动电压降、蓄电池CCA值(即冷启动电流,一般不小于标准值80%)。 定期对柴油成分进行检测分析,尤其在雨季需关注柴油中的含水量。并定期对供油系统中的过滤器进行拆解清洗,去除脏堵的杂质。
并机系统 并机系统是整个柴油发电机组集群的控制中枢,负责各机组的状态、参数的监测、调整和控制,同时为机组提供必要的保护功能。并机系统的可靠性直接决定了柴发系统是否能够可靠、稳定、高效地提供电能。 ,可参照下表: 柴油标号 适用环境 5号轻柴油 适用于风险率为10%的最低气温在8℃以上的地区 0号轻柴油 适用于风险率为10%的最低气温在4℃以上的地区 -10号轻柴油 适用于风险率为10%的最低气温在 2) 定期进行柴油发动机润滑油杂质分析,主要关注润滑油中的金属含量,并建立记录台账分析其变化趋势。 3) 定期测试柴油发电机组启动蓄电池的健康状况,建议关注如下参数: ① 蓄电池开路电压。 并机系统 并机系统是整个柴油发电机组集群的控制中枢,负责各机组的状态、参数的监测、调整和控制,同时为机组提供必要的保护功能。并机系统的可靠性直接决定了柴发系统是否能够可靠、稳定、高效地提供电能。 2) 定期进行柴油发动机润滑油杂质分析,主要关注润滑油中的金属含量,并建立记录台账分析其变化趋势。 3) 定期测试柴油发电机组启动蓄电池的健康状况,建议关注如下参数: ① 蓄电池开路电压。