مقدمه

امروزه دیزل­ ژنراتورها نقش به سزایی در پشتیبانی از بار مراکز داده در صورت قطع برق شهری را ایفا می­کنند. این تجهیز علی­ رغم نقش بسیار مهم خود، بسیار گران­ قیمت بوده و در صورت عدم رعایت برخی نکات کلیدی در محاسبه توان نامی آن، خسارت­های جبران­ ناپذیر و غیر قابل بازگشتی به مراکز داده وارد خواهد آمد. در این مقاله سعی شده است نکات مهم در سایزینگ دیزل­ ژنراتور، فرمول محاسبه توان نامی تجهیز مذکور، منابع، مراجع و استانداردهای پیشنهادی به همراه توضیحی اجمالی در خصوص ادوات و تجهیزات جانبی دیزل ­ژنراتور بیان شود.

نکات کلیدی در سایزینگ دیزل ژنراتور

در انتخاب توان نامی دیزل ­ژنراتور، علاوه بر بار الکتریکی، باید به مؤلفه­ های زیر نیز دقت نمود:

شرایط جغرافیایی محل نصب دیزل ژنراتور

محل نصب دیزل­ ژنراتور در بازدهی و توان الکتریکی خروجی آن بسیار مؤثر است. به نحوی که در شهرهایی با ارتفاع بالاتر از سطح دریا، به دلیل غلظت کمتر هوا، سوخت و ساز دیزل کمتر شده، عمل خنک کنندگی کاهش یافته و در نتیجه توان مکانیکی کمتری به توان الکتریکی تبدیل خواهد شد. بنابراین دما و ارتفاع شهر محل نصب دیزل­ ژنراتور در سایزینگ دیزل ژنراتور بایستی در نظر گرفته شود.

ظرفیت یوپی ­اس ­های متصل شده به دیزل ­ژنراتور

هنگامی که دیزل ­ژنراتور ولتاژ نامی را در تابلوی برق اصلی به بهره ­بردار تحویل می­دهد، بهره­ بردار اقدام به اتصال بار به صورت دستی و یا اتوماتیک به ژنراتور خواهد کرد. قسمت عمده­ای از این بارها توسط منابع بدون وقفه تأمین می­شوند. در صورت اتصال ناگهانی یک منبع بدون وقفه به پایانه ژنراتور، ولتاژ آن به صورت ناگهانی افت شدیدی خواهد داشت که علت آن جریان ناگهانی کشیده شده از ژنراتور برای شارژ خازن­ها، سلف­ها و مدارات داخلی یوپی­ اس­ ها می­باشد.

ظرفیت بارهای موتوری و تأثیر آن بر سایزینگ دیزل­ ژنراتور

هنگامی که بارهای متصل به ژنراتور کاملاً پشتیبانی شوند، موتورهای موجود، شروع به استارت زدن و چرخش خواهند کرد. این موتورها با توجه به نحوه­ ی استارت خود، اعم از استارت ستاره مثلث، استارت DOL و یا با استفاده از درایو، جریان­های راه­ اندازی زیادی از منبع تغذیه کشیده و سبب افت ولتاژ در پایانه منبع می­شوند. چنانچه AVR ژنراتور نتواند این تغییرات ولتاژ را جبران کند (ژنراتور با توان نامی کوچکتری انتخاب شده باشد) از سنکرون خارج شده و کل بار قطع خواهد شد.

ضریب بار مراکز داده

نکته دیگری که عمدتاً در محاسبه توان نامی دیزل­ ژنراتورها در نظر گرفته نمی­شود، ضریب توان بار مراکز داده است. بایستی توجه کرد که ضریب توان بارهای IT مراکز داده پیشفاز و یا به عبارت دیگر خازنی می­باشد. ژنراتورها به علت خروج از سنکرونیسم و گرم­ شدن هسته نمی­توانند از بارهای خازنی به صورت کامل پشتیبانی کنند. بنابراین چنانچه بار کل پشتیبانی شده توسط ژنراتور خازنی شود، بایستی به محدودیت­های این تجهیز در این خصوص توجه کرد و یا یک تابلوی اتوماتیک سلفی (مانند تابلوی خازنی) جهت اصلاح ضریب توان و تبدیل ضریب توان خازنی به سلفی در پایانه ژنراتور تعبیه نمود.

ظرفیت DCC دیزل ژنراتور

سایزینگ دیزل در مراکز داده بایستی متناسب با ظرفیت DCC آنها انطباق داشته باشد. فلذا توصیه میشود به هیچ عنوان از سایزینگ دیزل بر اساس ظرفیت Standby آن اجتناب شود.

فرمول سایزینگ دیزل­ ژنراتور

برای محاسبه توان نامی دیزل­ ژنراتورهای مورد استفاده در مراکز داده می­توان از فرمول زیر بهره جست: کمیت­های مورد استفاده در فرمول بالا عبارتند از: P_Load,ups: توان حقیقی تجهیزاتی است که از طریق منابع بدون وقفه تغذیه می­شوند. P_batt: توان حقیقی مورد نیاز جهت شارژ باتریها می­باشد و مقدار آن از رابطه زیر محاسبه می­شود. چنانچه باتری­های مورد استفاده در مرکز داده از نوع VRLA باشند، برای استفاده بهینه از باتریها بایستی آن­ها را با جریانی معادل 10 درصد ظرفیت باتری شارژ نمود. ولی چنانچه از نحوه بهره­ برداری باتریها مطمئن نیستید، مقدار جریان مذکور را 25 درصد ظرفیت نهایی باتریها قرار دهید. η: بازدهی منابع بدون وقفه می­باشد. P_MS(Motor starting Power): توان حقیقی استارت موتورهای مورد استفاده در مراکز داده اعم از چیلرها، اینروها و ... بوده که از طریق یوپی­ اس تغذیه نمی­شوند. این توان از رابطه زیر محاسبه می­شود.

.

علت استفاده از این ضرایب در محاسبه توان نامی دیزل ­ژنراتور آن است که بارهای موتوری در هنگام راه­ اندازی جریان زیادی (در روش راه ­اندازی DOL تا 7 برابر جریان راه ­اندازی خود) از ژنراتور دریافت کرده که باعث افت ولتاژ در پایانه آن خواهند شد. برای آنکه AVR ژنراتور قابلیت مقابله با این جریان هجومی را داشته باشد، بایستی ژنراتور با توان بالاتری انتخاب شود. در خصوص چیلرها که کمپرسورهای مربوطه به صورت پله­ ای وارد مدار می­شوند، توان حقیقی استارت چیلر از رابطه زیر محاسبه می­شود. ضرایب بالا در مورد ژنراتورهای استمفورد صادق بوده و ممکن است در ژنراتورهای دیگر اندکی تفاوت داشته باشد. P_Normal: توان نامی مابقی تجهیزات مرکز داده (روشنایی­ها و ...) می­باشد. P.F._DG: ضریب قدرت دیزل­ ژنراتور مورد استفاده خواهد بود که عمدتاً 0/8 می­باشد. (Altitude & Temperature Factor)F_A,t: این ضریب را می­توان در نمودارهای مربوط به عملکرد دیزل با عنوان engine performance curve در دما و ارتفاع نصب دیزل­ژنراتور به دست آورد. برای مثال در شکل زیر نمونه ای از این نمودارها را مشاهده میکنید. با توجه به نمودار بالا که مربوط به یک دیزل ژنراتور 2500 کیلو ولت آمپری میباشد، در ارتفاع 1500 متری از سطح دریا و در یک روز تابستانی با دمای 40 درجه سانتیگراد حداکثر میتوان از 84 درصد ظرفیت دیزل ژنراتور استفاده نمود. جهت مطالعه شرایط عمومی نصب دیزل ژنراتورها میتوانید به سایت تولید کننده های مربوطه مانند کامینز، پرکینز و یا کترپیلار مراجعه نمائید. برای کسب اطلاعات بیشتر در خصوص نصب دیزل ژنراتور، طراحی و اجرای اتاق دیزل با ما تماس بگیرید.