چرا شیرهای توپی فولاد ضد زنگ در حال جایگزینی برنج در واحدهای توزیع مایع خنک کننده هستند

مقدمه: نشتی که بیشتر از شیر هزینه دارد

این را تصور کنید: یک مرکز داده در مقیاس فوق‌العاده دارای قفسه‌های محاسباتی هوش مصنوعی 120 کیلوواتی، یک CDU (واحد توزیع خنک‌کننده - پمپ مرکزی-و{3}}و{3}}ماژول مبدل حرارتی{4}}که سیال خنک‌کننده را به سرورها می‌چرخاند) محلول گلیکول چرخشی 24 ساعته، و یک سیکل 24 ساعته در حال چرخش گلیکول ماه ها یک روز صبح، یک سوراخ-نشته باعث خاموش شدن اضطراری می‌شود. زمان توقف در تسهیلات Tier III می تواند بیش از 100000 دلار در ساعت هزینه داشته باشد. قیمت خود شیر زیر 40 دلار است.

این یک فرضیه نیست. این سناریویی است که مهندسان، یکپارچه‌سازان سیستم و تیم‌های تدارکات را به بازنگری در مورد مشخصاتی که برای دهه‌ها بدون تردید باقی می‌ماند، سوق داده است. لوله‌های تهویه مطبوع و صنعتی تحت تسلط برنجی به دلایل خوبی - قابل ماشین‌کاری، مقرون به صرفه و برای آب تمیز در دماهای متوسط ​​است. اما مراکز داده مدرن{4}}مایع خنک‌شده، آب تمیز را در دمای متوسط ​​راه‌اندازی نمی‌کنند. آنها ترکیبات گلیکول، آب یونیزه شده، و سیالات دی الکتریک در حال ظهور را از طریق منیفولدهای متراکم که در آن یک شکست منفرد به زمان از کار افتادن سطح قفسه- تبدیل می شود.

درک کردنچرامطالب در حال تغییر است - نه فقطکهدر حال تغییر است - چیزی است که مهندسانی را که به درستی مشخص می کنند از کسانی که مشکلات را به ارث می برند جدا می کند.

 

 

شیرهای توپی فولادی ضد زنگ برای خنک کننده مایع مرکز داده

 

1. Brass واقعاً در داخل یک CDU - چه می‌کند و چرا شکست می‌خورد

برنج یک آلیاژ مس{0}روی است که معمولاً 60 تا 70 درصد مس و 30 تا 40 درصد روی است. در یک سیستم آب ساده-حلقه‌ای سرد-با آب تصفیه‌شده و بدون مواد شیمیایی تهاجمی، برنج عملکرد خوبی دارد. مشکل این است که CDU ها در مراکز داده مدرن هوش مصنوعی به ندرت شیمی ساده را اجرا می کنند.

زینک زداییحالت شکست اولیه است. هنگامی که برنج در معرض گلیکول-مخلوط‌های آب یا کلرید-حاوی سیالات - قرار می‌گیرد که هر دو در حلقه‌های خنک‌کننده مایع رایج هستند - روی به طور انتخابی از آلیاژ به داخل مایع خنک‌کننده خارج می‌شود. آنچه باقی می ماند یک ماتریس مس متخلخل و ضعیف است که دست نخورده به نظر می رسد اما یکپارچگی مکانیکی را از دست داده است. خطر واقعی پایین دست است: آن ذرات روی و فرآورده های فرعی خوردگی همراه با مایع خنک کننده حرکت می کنند و در صفحات سرد میکروکانال که مستقیماً روی CPU و GPU قرار دارند تجمع می یابند. کانال های صفحه سرد می توانند کمتر از 1 میلی متر عرض داشته باشند. حتی آلودگی ذرات ریز باعث ایجاد نقاط داغ، دریچه گاز و در نهایت آسیب تراشه می شود.

ASHRAE - انجمن آمریکایی گرمایش، تبرید و تهویه هوا-مهندسین تهویه مطبوع، بدنی که استانداردهای مدیریت حرارتی را برای مراکز داده تنظیم می‌کند - مستقیماً به این موضوع پاسخ داده است. راهنمای فعلی ASHRAE استفاده از برنج با محتوای روی بیش از 15٪ را در برنامه های خنک کننده مایع محدود می کند. با توجه به اینکه اکثر آلیاژهای برنج استاندارد حاوی 30 تا 40 درصد روی هستند، این امر به طور موثری شیرهای توپی برنجی معمولی را از خدمات CDU در تأسیسات مطابقت محروم می کند.

اعداد نشان دهنده تغییر هستند. فولاد ضد زنگ SS304 و SS316L اکنون حدود 70 تا 80 درصد از بازار شیر در سیستم‌های خنک‌کننده مایع مرکز داده را به خود اختصاص می‌دهند - یک تغییر چشمگیر نسبت به دوره پیش‌فرض برنجی-در همین یک دهه پیش.

 

2. آنچه که فولاد ضد زنگ ارائه می دهد که برنج با آن مطابقت ندارد

مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ از یک لایه اکسید کروم منفعل ناشی می‌شود که به‌طور طبیعی روی سطح تشکیل می‌شود و در صورت آسیب‌دیدگی خود-ترمیم می‌شود. SS316L - درجه ای که معمولاً برای کاربردهای CDU مشخص می شود - مولیبدن را به آلیاژ اضافه می کند که به طور چشمگیری مقاومت در برابر حفره های کلرید را افزایش می دهد. این مهم است زیرا برنامه‌های تصفیه آب خنک‌کننده اغلب از بیوسیدهای- بر پایه کلرید استفاده می‌کنند و هر منبع آب تصفیه‌شده حاوی کلریدهای کمیاب است.

در شرایط عملی CDU، این به این معناست:

سازگاری مایع خنک کنندهدریچه‌های SS316L از نظر شیمیایی در طیف کاملی از سیالات مورد استفاده در خنک‌سازی مایع پایدار هستند: آب تصفیه‌شده، مخلوط‌های پروپیلن گلیکول، مخلوط‌های اتیلن گلیکول، آب یونیزه‌شده، و خنک‌کننده‌های دی‌الکتریک مصنوعی جدیدتر که در قالب‌های غوطه‌وری و مستقیم-به{2}}تراشه آزمایش می‌شوند. برنج در همه اینها پایدار نیست.

عمر سرویس.داده‌های صنعت در زیرساخت‌های خنک‌کننده نصب‌شده به‌طور پیوسته نشان می‌دهد که شیرهای توپی فولاد ضد زنگ به ۱۵ تا ۲۵ سال عمر مفید در برنامه‌های خنک‌کننده حلقه بسته می‌رسند. دریچه‌های برنجی در همان محیط‌های غنی از گلیکول- معمولاً در چرخه‌های 5 تا 10 ساله - زودتر تعویض می‌شوند، زمانی که برنج‌زدایی تحت شرایط شیمیایی تهاجمی سرعت می‌گیرد.

عملکرد خاموش کردن محکمیک توپ فولادی ضد زنگ جفت شده با یک صندلی PTFE (پلی تترا فلوئورواتیلن - یک ماده صندلی فلوئوروپلیمر از نظر شیمیایی بی اثر) با گشتاور عملیاتی کم، حباب-بسته می شود. ماشینکاری دقیق قابل دستیابی در ضدزنگ - با تحمل گردی توپ ± 0.01 میلی‌متر و سطح آب‌بندی Ra 0.4 میکرومتر - این عملکرد را در هزاران چرخه باز-بستن حفظ می‌کند. در یک مرکز داده زنده، دریچه ای که در طول تعمیر و نگهداری به طور کامل ایزوله نمی شود، تکنسین ها را مجبور می کند تا بخش های بزرگ تری از حلقه را تخلیه کنند و زمان خرابی را بی دلیل افزایش دهد.

یکپارچگی ساختاری تحت سیکل حرارتیحلقه های CDU به طور منظم نوسانات دما را تجربه می کنند زیرا بارهای حرارتی با بارهای کاری محاسبه می شوند. ضریب انبساط حرارتی فولاد ضد زنگ با لوله‌های فولادی ضد زنگ و کربن سازگارتر از برنجی است و استرس مکانیکی در اتصالات رزوه‌ای و فلنجی را در طول سال‌ها دوچرخه‌سواری کاهش می‌دهد.

 

3. نقش شیرهای توپی فعال شده از جنس استنلس استیل در مدیریت خودکار CDU

CDUهای مدرن در مقیاس‌های بزرگ و امکانات متمرکز بر هوش مصنوعی، سیستم‌هایی نیستند که به صورت دستی کار می‌کنند. آنها در سیستم مدیریت ساختمان (BMS) - پلت فرم کنترل متمرکز تأسیسات ادغام شده‌اند که دما، نرخ جریان و فشار را در زمان واقعی نظارت می‌کند و تحویل خنک‌کننده را به‌طور خودکار با تغییر مصرف برق رک تنظیم می‌کند.

اینجاست کهشیرهای توپی فعال از جنس استنلس استیلتبدیل شدن به مؤلفه فعال کننده یک شیر دستی، هر چند خوب ساخته شده باشد، به یک تکنسین در سایت- نیاز دارد تا یک حلقه خنک کننده را جدا کند. در یک مرکز 10,000-قفسه ای، از نظر عملیاتی غیرعملی است. دریچه‌های توپی با تحریک پنوماتیک یا الکتریکی - مجهز به لنت‌های نصب ISO 5211 که محرک‌های استاندارد را می‌پذیرند - به BMS اجازه می‌دهد تا بدون دخالت انسان و بدون تأثیر بر قفسه‌های مجاور، مدار انشعاب خاصی را به‌طور خودکار در صورت تشخیص ناهنجاری ببندد.

الزامات مهندسی برای این شیرها خواستار است. طراحی آماده عملگر باید شامل یک میل ضد-پرتاب (جلوگیری از منفجر شدن میل سوپاپ تحت فشار در صورت از کار افتادن بسته‌بندی)، بسته‌بندی قابل تنظیمی باشد که می‌تواند مجدداً-کشیده شود بدون جداسازی، و یک مسیر جریان کامل-که در جایی که انرژی افت فشار موتور با دقت بالا ایجاد نمی‌کند. انطباق با API 608 - استاندارد مؤسسه نفت آمریکا که بر عملکرد شیر توپی فلزی حاکم است - یک خط پایه آزمایشی ثابت را ارائه می‌کند که مهندسان می‌توانند با اطمینان در بین چندین تامین‌کننده و محوطه دانشگاه مشخص کنند.

انطباق با API 607 ​​(ایمنی در برابر آتش) و ISO 15848-1 (-تست ثالث تأیید شده کم-آزمایش گازهای گلخانه‌ای فراری) لایه‌های بیشتری از کاهش خطر را در تأسیساتی می‌افزاید که در آن‌ها حتی انتشار مایعات جزئی باعث ایجاد رویدادهای جبرانی پرهزینه می‌شود.

 

 

شیرهای توپی فعال از جنس استنلس استیل Leadtek

 

4. انتخاب پیکربندی مناسب برای برنامه های CDU

لوله‌کشی CDU در محدوده‌های اندازه قابل پیش‌بینی قرار می‌گیرد و انتخاب شیر بر این اساس به شرح زیر است:

½ تا 2 اینچ (DN15–DN50):بالاترین-محدوده صدا در منیفولدهای CDU، رک-سطح هدرهای عرضه/بازگشت، و اتصالات سیم پیچ شاخه. طرح‌های سه -پارچه پر- (جایی که بدنه سوپاپ به سه بخش پیچ‌دار تقسیم می‌شود) در اینجا به شدت ترجیح داده می‌شوند، زیرا در سیستم‌های زنده که در آن لوله‌کشی مجدد به معنای تخلیه حلقه و طولانی‌مدت از کار افتادگی است، امکان تعویض صندلی و بازرسی داخلی بدون بریدن لوله - ضروری است.

3 تا 6 اینچ (DN80–DN150):سربرگ های شاخه اصلی و اتصالات اسکید. دریچه های انتهایی فلنجی در این اندازه رایج هستند که تراز نصب را ساده می کنند و استحکام مکانیکی را برای محرک های بزرگتر فراهم می کنند.

8 اینچ و بالاتر (DN200+):رایزرهای کارخانه مرکزی و شبکه توزیع اولیه. حجم واحد کمتر، اما در صورت بروز خرابی، پیامد هر-شیر به طور قابل توجهی بیشتر است.

سه-تکه (شیر توپی 3 PC)طراحی به دلیل مشخصات تعمیر و نگهداری آن سزاوار توجه ویژه برای برنامه های CDU است. برخلاف -شیر دو تکه - که در آن بدنه یک ریخته‌گری است که نمی‌توان آن را بدون برداشتن شیر از خط باز کرد. در یک مرکز داده خنک‌شده با مایع، جایی که تیم‌های تعمیر و نگهداری اغلب باید روی سیستم‌های تحت فشار با حداقل زهکشی کار کنند، این فلسفه طراحی مستقیماً قرار گرفتن در معرض تکنسین و زمان توقف برنامه‌ریزی نشده را کاهش می‌دهد.

 

5. مجموع هزینه مالکیت: اصلاح ساختار برنجی در مقابل مقایسه ضد زنگ

تفاوت قیمت اولیه بین شیرهای توپی ضد زنگ برنجی و 316 لیتری ضد زنگ واقعی است - معمولاً 15 تا 30 درصد حق بیمه را در سطح شیر به همراه دارد. با این حال، در طول یک چرخه عمر سیستم 10 ساله، ریاضیات معکوس می شود.

یک CDU با 200 نقطه جداسازی (تعداد واقعی برای یک-مایع چگالی متوسط-استقرار ردیف خنک‌شده) که دریچه‌های برنجی را در یک چرخه تعویض متوسط ​​۷- ساله اجرا می‌کند، تقریباً به یک چرخه تعویض کامل سوپاپ در یک چرخه تعویض کامل دریچه در ۱۵- سال به اضافه هزینه‌های طراحی تاسیسات و هزینه‌های عمر مرتبط با آن نیاز دارد. شیرهای ضد زنگ مشخص شده در 20+ سال عمر مفید این چرخه جایگزینی را به طور کامل حذف می کنند. وقتی کار تعمیر و نگهداری، تلفات مایع خنک‌کننده در حین زهکشی، و هزینه{10}خطر تعدیل شده ناشی از نشت ناشی از خوردگی در نظر گرفته می‌شود، هزینه چرخه عمر یک نصب ضد زنگ به طور مداوم کمتر از برنج است - حتی قبل از محاسبه خطر آلودگی مایع خنک‌کننده که زینک زدایی ایجاد می‌کند.

 

نتیجه گیری: چهار اقدام برای مهندسان و تیم های تدارکاتی

انتقال از برنج به ضد زنگ در برنامه های کاربردی CDU دیگر در حال ظهور نیست - این استاندارد فعلی در هر تأسیساتی است که خنک کننده مایع به طور جدی به کار گرفته می شود. در اینجا این است که با آن اطلاعات چه باید کرد:

شیمی مایع خنک کننده خود را بر اساس مشخصات مواد فعلی سوپاپ بررسی کنید.اگر از مخلوط‌های گلیکول یا آب تصفیه‌شده با زیست‌کش‌های{0}} بر پایه کلرید از طریق دریچه‌های برنجی استفاده می‌کنید، جدول زمانی خطر زینک زدایی خود را اکنون محاسبه کنید، نه پس از نشت.

SS316L (یا معادل ریختگی CF8M) را به عنوان ماده پیش فرض برای تمام شیرهای جداسازی CDU مشخص کنید.، SS304 را برای کاربردهای ثانویه که قرار گرفتن در معرض کلرید حداقل است، رزرو می کند.

به انطباق API 608 و پدهای محرک ISO 5211 نیاز استروی همه شیرهای موجود در حلقه‌های خنک‌کننده یکپارچه BMS{0}}، بنابراین اتوماسیون را می‌توان بدون تعویض سوپاپ اضافه یا ارتقا داد.

3 طرح دریچه توپی رایانه شخصی را برای تمام موقعیت های CDU درون خطی بپذیریدکه در آن دسترسی تعمیر و نگهداری یک محدودیت طراحی است - که در یک مرکز داده زنده عملاً هر موقعیتی است.

سوپاپ گران‌ترین جزء در مرکز داده خنک‌شده با مایع- نیست. اما اغلب آن قطعه ای است که خرابی آن گران ترین است.

 

سوالات متداول

Q1: آیا می توانم شیرهای برنجی موجود را با ضد زنگ در یک CDU در حال کار بدون تخلیه کامل سیستم مقاوم سازی کنم؟

در اکثر معماری‌های CDU، شیرهای انشعاب جداگانه را می‌توان با استفاده از نقاط جداسازی بالادست و پایین دست جدا کرد، که امکان جایگزینی هدفمند با حداقل تلفات سیال را فراهم می‌کند. زهکشی کامل-حلقه تنها در صورتی ضروری است که شیری که باید تعویض شود، روی یک هدر اصلی و بدون جداسازی در بالادست باشد. طراحی سه تکه -تعویض صندلی در ردیف را حتی در بخش‌های جدا شده نیز ممکن می‌سازد.

Q2: آیا SS304 مقاومت در برابر خوردگی کافی برای کاربردهای CDU ارائه می دهد یا SS316L مورد نیاز است؟

SS304 در سیستم‌های آب دیونیزه یا آب تصفیه‌شده با محتوای کلرید کم به‌اندازه کافی عمل می‌کند. برای حلقه‌های گلیکول-یا هر سیستمی که از تصفیه آب مبتنی بر کلرید-استفاده می‌کند، محتوای مولیبدن SS316L به طور معنی‌داری مقاومت حفره‌ای بهتری ارائه می‌کند و باید مشخص شود. در عمل، اکثر مهندسان به طور پیش فرض SS316L را برای تمام شیرهای CDU برای از بین بردن عدم قطعیت در مورد تغییرات شیمیایی مایع خنک کننده در طول عمر عملیاتی تاسیسات، به کار می گیرند.

Q3: شیرهای توپی فعال شده از جنس استنلس استیل چگونه با سیستم عامل های BMS موجود یکپارچه می شوند؟

دریچه های توپ فعال با لنت های نصب ISO 5211، محرک های پنوماتیکی یا الکتریکی استاندارد را از هر سازنده اصلی محرک می پذیرند. پروتکل‌های ارتباطی - 4–20 میلی آمپر آنالوگ، 0–10 ولت یا پروتکل‌های گذرگاه دیجیتال مانند BACnet یا Modbus - در سطح محرک کنترل می‌شوند، نه در سطح شیر. این بدان معنی است که شیر و محرک می توانند به طور مستقل منبع شوند و ادغام در لایه کنترل بدون تغییر خود شیر پیکربندی شوند.

Q4: درجه فشاری که باید برای شیرهای توپی CDU مشخص کنم چقدر است؟

اکثر برنامه های کاربردی CDU در فشار کاری 100-150 PSI (7-10 بار) کار می کنند. یک شیر با نام PN25 (363 PSI / 25 bar) حاشیه ایمنی راحت را فراهم می کند. استقرار با چگالی بالا با لوله های طولانی یا هد پمپ بالا ممکن است به شیرهای PN40 (580 PSI / 40 بار) در هدرهای اصلی نیاز داشته باشد. همیشه بررسی کنید که میزان گشتاور محرک با حداکثر فشار دیفرانسیل سوپاپ در اندازه مشخص مطابقت دارد.

Q5: آیا شیرهای توپی فولاد ضد زنگ با خنک کننده های دی الکتریک مورد استفاده در خنک کننده غوطه وری تک فاز سازگار هستند؟

SS316L سازگاری شیمیایی قوی با سیالات دی الکتریک هیدروکربن مصنوعی و فلوئوروکربن را نشان می دهد که در حال حاضر برای غوطه وری تک فاز استفاده می شوند (مانند سیالات مهندسی شده از 3M و Solvay). سازگاری همیشه باید در برابر داده های سازگاری مواد منتشر شده سیال خاص قبل از تعیین مشخصات تأیید شود، زیرا فرمولاسیون سیال دی الکتریک متفاوت است. صندلی های PTFE، استاندارد در اکثر شیرهای CDU ضد زنگ، با تمام خانواده های خنک کننده دی الکتریک اصلی که در حال حاضر مستقر شده اند، سازگار هستند.

 

---

ژجیانگ Leadtek Fluid Technology Co.، Ltd. از سال 1994 شیرهای توپی فولادی ضد زنگ دقیق را با بیش از 30 سال تجربه در ریخته گری و ماشینکاری CNC تولید کرده است. Leadtek که از یک مرکز تولید 37000 متر مربع در Quzhou، Zhejiang کار می کند، دارای گواهینامه های ISO 9001، ISO 14001 و CE است و محصولات کنترل مایعات را به مشتریان در بیش از 80 کشور جهان عرضه می کند. درباره شیرهای توپی فعال شده از جنس استنلس استیل Leadtek و محدوده شیر توپی 3 رایانه شخصی بیشتر بدانید.

اکنون با ما تماس بگیرید