Pull to refresh

Comments 48

А поддержание вращения ротора в «спящем» режиме происходит за счет сети?
То, что делаем мы – это комплекс, связка динамического накопителя и ДГУ. Т.е. это законченная система, гарантированно обеспечивающая качество и надежность электроснабжения фактически на неограниченный срок, при условии пополнения топливом и маслом и своевременного проведения регламентных работ (без отключения потребителей, т.к. система обеспечена резервом). Машины, приведенные в статье по вашей ссылке – это только накопители с инверторами, время автономии которых ограниченно и для решения стоявшей перед нами задачи потребовался бы еще и ДГУ, причем с гарантированно быстрым запуском. В результате задача по обеспечению качества и надежности электроснабжения распалась бы надвое с привлечением двух поставщиков с размыванием ответственности, а значит и с потенциальным ухудшением качества решения. Описанный по ссылке накопитель сложнее и содержит мощные полупроводниковые элементы в составе инвертора. У нас все гораздо проще и «дубовее» (как в армии). Полностью электромеханическая машина – все просто и надежно. На наш взгляд такой подход для ряда конкретных задач предпочтительнее. Второй важный фактор — 30-летний накопленный опыт эксплуатации, которого у устройства по ссылке просто нет.
Немного размышлений по поводу ДДИБП и ДГУ+ИБП.

Насколько я помню, время автономии ДИБП составляет меньше минуты. Таким образом, совмещение следующих решений:
1. Размещение ЦОД в серверных широтах для максимального использования возможностей фрикулинга
2. Размещение ДДИБП на улице во всепогоднем контейнере
уже невозможно, т.к. столь малое время автономии не рассчитано на возможные проблемы запуска дизеля из-за низкой температуры.

Плюс, да — замена комплекса АКБ — это действительно от 2 до 5 млн. руб./ МВт (теперь уже даже дороже из-за курса), но это все же планируемые замены, изначально легко рассчитываемые. В случае с аварийным выходом из строя, меняется только одна цепочка из ~40 АКБ, а иногда и вообще только одна АКБ (если авария на свежих батареях). В случае с аварией ДДИБП ремонт может встать легко в ~40% цены нового агрегата.
Ну и все же нормальные АКБ меняются раз в 10 лет при заявленном сроке службы 12-15, про 5 лет — это уже лукавство :)

Экология… свинец из АКБ отлично утилизируется. Причем, отработанные АКБ сдаются еще и за деньги, т.е. часть затрат возвращается. Отработанные ГСМ (которые есть в обоих случаях) вы никуда уже не сдадите, а утилизировать их также надо.

Плюс, ТО ДДИБП подразумевает отключение сразу двух узлов — бесперебойного и автономного источников. При использовании стандартной связки ИБП+ДГУ риски чуть ниже.

В итоге все зависит от схемы резервирования, системы ВО и т.д. и в интегральном случае преимущество ДДИБП все же под вопросом.
>Насколько я помню, время автономии ДИБП составляет меньше минуты.
Неверно. Точнее, вы говорите про сам волчок без «горячего» дизеля, выходящего на номинал за 15 секунд. Время автономии ДДИБП ограничено только запасом топлива. Если говорить об автономии именно динамического накопителя, то да, там секунды. Но это не имеет значения, т.к. производитель гарантирует (и обеспечивает!) запуск и прием нагрузки дизеля за это время при условии соблюдения требуемых условий содержания машины. Если агрегат заморозить, то что ДДИБП, что ДГУ – ничто не поможет.

> Размещение ЦОД в серверных широтах
Климатические особенности – это как раз вопрос решенный. Как пример – использование обычного ДГУ в контейнерах специального исполнения для соответствующего климата. Подобных реализованных проектов масса. ДДИБП в этом плане аналогичен требованиям ДГУ. Как возможный вариант, возможно размещать ДДИБП внутри здания с соблюдениям соответствующих норм и правил. Подобный опыт реализации у нас так же был. Ну и на всякий случай – большая часть ответственных ЦОДов размещаются недалеко от инфраструктурных узлов Москвы, потому что важна latency.

>Размещение ДДИБП на улице во всепогоднем контейнере
При нормальной работе службы эксплуатации проблем с запуском нет никаких. Если служба эксплуатации неадекватна, то можно будет привести еще десяток вариантов способов, как они смогут «уложить» ЦОД без участия ДДИБП. Еще раз повторю, если ДДИБП равно как и ДГУ заморозить, то 5-10-20 минут автономии на батареях ничего не дадут (слегка продлят агонию руководителя службы эксплуатации объекта). Для крайнего севера ДДИБП прекрасно можно смонтировать внутри арктического теплого контейнера, либо внутри самого ЦОДа, либо внутри вспомогательного теплого помещения. Проблем в этом нет. Мы монтируем по средней полосе снаружи зданий, в основном, из-за удешевления процесса получения разрешений.

>Плюс, да — замена комплекса АКБ — это действительно от 2 до 5 млн. руб./ МВт
Печаль в том, что о выходе из строя АКБ очень часто узнают именно в момент, когда требуется автономная работа. Т.е. по жизни они стоят нормально, даже тесты регулярные проходят, а вот в момент «боевой тревоги» происходит обрыв или выход из строя силового полупроводника в ИБП. Причем это все быстроразвивающиеся аварии. В ДДИБП механика. Ротор вращается – ты уверен, что энергия запасена (наблюдается визуально) и может быть выдана в любой момент. Кроме того, в ДДИБП отсутствуют силовые полупроводниковые элементы, нагруженные рабочим током потребителя. С батареями такой уверенности нет, силовые полупроводники, работающие на потребителя есть.

>Экология… свинец из АКБ отлично утилизируется.
Да, но эта процедура весьма масштабна и занимает немалое время. Причем работы ведутся внутри ЦОД. Понимаю, что сдавать АКБ в утилизацию – это мечта служба эксплуатации (тут есть чем поживиться). Но это не мечта руководителя ЦОДа. Для него чем меньше масштабных вмешательств в систему, тем лучше. В целом, конечно, не спорю, на небольших проектах классические ИБП часто оказываются выгоднее ДДИБП.

>При использовании стандартной связки ИБП+ДГУ риски чуть ниже.
Зато вероятность выхода из строя этих двух разнотипных отдельных узлов выше. Резерв нужен и там и там, и на связующих звеньях. Без резерва никак.

>В итоге все зависит от схемы резервирования, системы ВО и т.д.
Разумеется. Важно знать плюсы и минусы возможных вариантов решений и грамотно и к месту применять их. В этом полностью с вами согласен. У себя, например, мы сделали бассейн с захоложенной водой и классические ИБП – получилось конкретно по нашему 8 МВт ЦОДу TIER III эффективнее. Но есть случаи, когда надёжный ДДИБП просто незаменим.

Точнее, вы говорите про сам волчок без «горячего» дизеля,

Ну, как бы именно потому я и написал ДИБП, а не ДДИБП.
В случае с ДГУ+ИБП автономия именно потому и составляет 7-10 минут, что регламентно рассчитано на время с учетом до двух ошибок запуска ДГУ с автоматическим перезапуском (дефолтный таймер 30 секунд). А также на случай ошибки системы запуска и возможности запуска вручную оператором (который на важном объекте быть обязан).

Печаль в том, что о выходе из строя АКБ очень часто узнают именно в момент, когда требуется автономная работа

Ну вот уж нет. Потому что:
При нормальной работе службы эксплуатации проблем… нет никаких
. Даже исключая профессиональные системы мониторинга АКБ в режиме реального времени (которые да, довольно неприятны по цене, согласен), есть вполне стандартные регламентные процедуры, которые отлично выявляют состояние АКБ.

Кроме того, в ДДИБП отсутствуют силовые полупроводниковые элементы, нагруженные рабочим током потребителя. С батареями такой уверенности нет, силовые полупроводники, работающие на потребителя есть.

Вот это, простите, не понял. У вас в любом случае есть в цепи преобразователи или управляющие элементы. Они в любом из случаев могут выйти или не выйти из строя.

Зато вероятность выхода из строя этих двух разнотипных отдельных узлов выше. Резерв нужен и там и там, и на связующих звеньях. Без резерва никак.

Ну у ИБП в любом случае есть байпас, так что его выход из строя все же не является несомненной катастрофой.
Плюс, все же в случае с ДГУ+ИБП большая гибкость относительно схем резервирования. И с учетом этого риск аварии во время ТО ниже. В случае с ДДИБП единственным решением ведь получается что будет только схема N+2? Потому что 2N уже чересчур дорого.

P.S.: единственный фактор, который я особо не смотрел — это динамические переходные процессы. Насколько ухудшается качество сети нагрузки в случае с ДДИБП?
Размещение ДДИБП на улице во всепогоднем контейнере
уже невозможно, т.к. столь малое время автономии не рассчитано на возможные проблемы запуска дизеля из-за низкой температуры.

Кто мешает ставить подогрев цистерны с дизелем и подогрев контейнера?

В случае с аварией ДДИБП ремонт может встать легко в ~40% цены нового агрегата.

А какова вероятность и что по вашему там может сломаться? В ДДИБП то что имеет большую вероятность поломки это дизель. Который между
прочим в стандартной схеме есть.

Плюс, ТО ДДИБП подразумевает отключение сразу двух узлов — бесперебойного и автономного источников. При использовании стандартной связки ИБП+ДГУ риски чуть ниже.

Ну по этой причине и пишут что их надо два. Один выключают, второй работает.

Секунды по аппарату в статье только потому, что там мощности большие. Всё таки мегаватт отдавать в течении более длительного времени требует либо много тонн маховика либо большие его скорости. А вообще на супермаховиках делают вполне классические (в плане режима работы) бесперебойники.
Объясните, пожалуйста неспециалисту принцип работы:
Непонятно как связаны между собой наружный и внутренний роторы (как собственно и непонятно зачем их два)?

Кто конкретно раскручивает и поддерживает вращение ротора?
Два ротора потому что одновременно решаются две задачи.

1. Отбор кинетической энергии (при этом частота вращения накопителя энергии должна падать)
2. Обеспечение постоянства частоты вращения ротора генератора (на выходе в сеть нужно иметь 50 Гц, генератор синхронный)

Т.о. внутренний ротор – основной накопитель кинетической энергии, его скорость нарастает при зарядке накопителя и снижется при разрядке (частота вращения внутреннего ротора у полностью заряженного накопителя составляет 4500 об/мин). При этом он обменивается энергией с внешним ротором (скорость вращения которого постоянна и равна 1500 об/мин, соответственно, относительно внешнего ротора скорость вращения внутреннего составляет 4500-1500=3000 об/мин). Внешний ротор накопителя жестко механически связан с ротором генератора и синхронно вращает его со скоростью 1500 об/мин., что соответствует 50 Гц выходной частоты напряжения генератора (в генераторе удвоенное кол-во обмоток, поэтому выходная частота в два раза выше частоты вращения ротора).

Упрощенно процесс заряда-разряды выглядит так:

1. Зарядка. Внешний ротор вращается от сети или от дизеля со скоростью 1500 об/мин. На внешнем роторе обмотки переменного тока запитаны напряжением с частотой 50 Гц. Переменное напряжение, подведенное к обмоткам переменного тока внешнего ротора обеспечивает в них переменный электрический ток, который наводит внутри наружного ротора вращающееся со скоростью 3000 об/мин относительно внешнего ротора магнитное поле. Внутренний ротор (примитивный стальной цилиндр) раскручивается внутри внешнего ротора силой Ампера за счет наведенных в нем токов индукции. Фактически физика процесса аналогична работе асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, где в качестве статора выступает внешний ротор накопителя (такой себе вращающийся статор), а в качестве ротора выступает внутренний ротор накопителя. По достижению разницы в скоростях вращения порядка 3000 об/мин скольжение внутреннего ротора относительно вращающегося магнитного поля приближается к нулю, разгон внутреннего ротора прекращается и затраты энергии на его раскрутку сокращаются практически до нуля (остается только мощность, потребная на преодоление сопротивления в подшипниках). Т.о. в конце цикла зарядки (примерно 10 мин) мы имеем вращающийся со скоростью 3000 об/мин относительно наружного ротора внутренний ротор массой в несколько тонн с накопленной в ней кинетической энергией, достаточной для вращения в течение нескольких секунд ротора генератора, нагруженного на сеть потребителя. В таком «боевом» состоянии машина может непрерывно находится длительное время (месяцами) с минимальным расходом энергии на поддержание вращения внутреннего ротора.
2. Разрядка. Прерывается питание от городской сети. Опускаю работу автоматики, иначе ответ затянется, хотя там все просто. Одновременно с пропаданием сетевого питания прекращается питание обмоток переменного тока внешнего ротора, он перестает передавать крутящий момент на внутренний ротор. При этом на внешнем роторе через регулятор отбора мощности запитываются обмотки постоянного тока. Сила тока в этих обмотках определяет силу электромеханического сцепления внутреннего и внешнего роторов автоматически по закону поддержания частоты вращения наружного ротора. Теперь уже внутренний ротор начинает отдавать свою энергию наружному за счет сцепления наводимых во вращающемся относительно закрепленных на наружном роторе обмоток постоянного тока вихревых токов и токов в обмотках постоянного тока наружного ротора. Изменяя величину тока обмоток постоянного тока автоматика легко (по достаточно простому закону регулирования) поддерживает необходимую степень электромагнитной связи между роторами, обеспечивая постоянство скорости вращения наружного ротора (1500 об/мин) за счет снижения скорости вращения внутреннего ротора. В процессе разрядки внутреннего ротора подается команда на запуск дизеля, который примерно через 1,5 сек. После получения команды набирает заданную частоту вращения (1500 об/мин), срабатывает простенькая механическая обгонная муфта (по типу той, что применяется в задней каретке велосипеда). Дизель сцепляется с наружным ротором и автоматика плавно снижая ток в обмотках постоянного тока за 5-10 секунд полностью перекладывает нагрузку на дизель. После этого следует цикл, описанный как зарядка и через 10 мин. (а не через несколько часов, как в случае с классическими ИБП с химическими батареями) накопитель снова полностью заряжен и готов к повторному переключению.
Спасибо большое за такое подробное изложение.
Воистину, для человека со стороны, информативность комментария сравнима с информативностью статьи (пишу это никоим образом не в пику статье).
Вот теперь стало понятно, как оно там работает. Спасибо =)
Интересно, а на сколько бы хватило компактного маховика размером примерно с ноутбук под нагрузкой обычного офисного компа?
Это несложно рассчитать.

Момент инерции цилиндрического маховика I равен m*r^2/2, где m — масса маховика, r — его радиус.

Запасенная кинетическая энергия E = I*w^2/2, где I — момент инерции, w — угловая скорость вращения, w=2*pi*f, где f — частота вращения в Гц.

Так, например, для маховика массой 10кг, радиусом 20см на частоте вращения 50000об/мин получим I=0.2, f = 833, w=5235. Приблизительно E=2.7МДж, при мощности потребления офисного компа 200Вт этой энергии хватит на 3,8 часа работы. Правда, для частоты вращения 50000Об/мин вам придется использовать маховик на магнитной подвеске в вакуумной камере, ну и балансировка должна быть очень точной, как в авиационных турбинах. Дорого будет.
Гм, то есть энергия квадратично зависит от радиуса и скорости. Если радиус удвоить до 40см (сделаем его плоским «блином», тогда требования к скорости упадут до 25 тысяч, а если уменьшить время автономной работы до 2 часов, то хватит и 20 тысячи оборотов, как в какой-нибудь болгарке. Осталось продумать как сделать, чтобы это всё не слишком шумело и можно неплохую альтернативу аккумуляторным бесперебойникам иметь — прикрепил к стене около рабочего места блин и 10-15 лет не паришься из-за скачков напряжения или пропадания питания :-)
Еще одна возможность повысить эффективность — это использовать маховик в форме бублика, а не блина. В пределе, если вся его масса максимально удалена от оси вращения (полый тонкостенный цилиндр), то двойка в знаменателе в формуле момента инерции пропадает, остается m*r^2.
Эм… я был уверен, что их всегда делают пустотелыми :-)
не слишком шумело

Да, конечно. Шум и вибрации — зло. Я все же думаю, что магнитная подвеска и вакуумная камера — это не роскошь, а необходимость. Уменьшаются потери энергии, в том числе на такие нежелательные явления, как шум и вибрация. Ну и учитывайте еще кпд. Теоретически кпд такой системы может достигнуть 100%, но практически импульсные преобразователи напряжения имеют кпд в районе 80-90% в лучшем случае. Ну и электрическая машина, разгоняющая или тормозящая маховик, тоже будет иметь конечный кпд.
Когда давно на практике в ИЯФ (Нск) видел наши «советстские» роторы в два человеческих роста (уже в то время не использовались).
Система создавалась для какой то установки, но не для резервного питания а для созданию большой мощности.
А гироскопический эффект от вращения Земли не мешает?
Там нагрузки на подшипники больше из-за разбаланса ротора, я думаю. Вы подумайте, в каких условиях работают генераторы на крупных электростанциях, и гироскопический эффект им не мешает.
При измерениях на испытательных стендах готовых изделий (ДДИБП) на соответствие заданным параметрам Заказчиков, каких-либо, особо значимых отклонений, вызванных гироскопическим эффектом не наблюдалось. Возможно, в научно-исследовательском институте при соблюдении идеальных условий экспериментов, физические процессы влияния гироскопического эффекта на работающую установку ДДИБП или находящуюся в состоянии покоя, а так же при переходных процессах возможно будет отследить. Главное – это понимать, для чего это нужно и какие выгоды дает всем участникам процесса исследования.
Поэтому ось маховика нужно распологать строго горизонтально и параллельно оси вращения земли…
Строго горизонтально и параллельно получится только на экваторе. Чтобы соблюсти параллельность на широте 45° нужно будет наклонить установку на 45°.
А на полюсе, так вообще вертикально, но разве это проблема если маховик изначально будет разработан с учетом работы в разных положениях, другой вопрос что выгода от правильного расположения маховика может быть незначительной по сравнению с затратами на усложнение конструкции позволяющей распологать маховик под разными углами (подозреваю что основная проблема будет с нагрузкой на подшипники).
А как ротору генератора удаётся поддерживать постоянную частоту вне зависимости от частоты вращения аккумулятора? Я понимаю, что там какой-то хитрый редуктор, а как он называется правильно?
Почитайте вот этот комментарий (пункт 2) — механики нет, есть электромагнитная связь, которую на лету регулирует автоматика в процессе отбора мощности с внутреннего маховика-акумулятора.
Интересно, а делают ли автомобили с такой электромагнитной коробкой передач? Видится мне она была бы более надёжная и плавная, чем зубчатые и ременные передачи.
Не, там про электрическую передачу. Грубо говоря через генаратор — провода — электродвигатель. А я имел ввиду связь валов не механически, а электромагнитно.
Прототипы существуют.
Покупать электричество у государства втридорога, а потом еще и обеспечивать бесперебойность этого трижды дорогого электричества… лучше уж газ покупать и самому генерировать.
Спасибо, у меня десятки киловатт, Ваши мощности слишком круто для нас. Обходимся камазовским движком.
«Большой начальник» на стройке, формально, наговорил себе на уголовное дело, между прочим. При том еще и "… совершенное группой лиц ..."
Они тут не огромные, а просто тяжелые. Скорее всего из вольфрама.
Вы устанавливаете ось маховиков всегда по линии север-юг или для вас это несущественно?
Несущественно. Эта технология предназначена же для полноценной работы и не столь подвержена внешним воздействиям.
Слышал про один интересный факт:
Для изготовления сверх массивных маховиков использовался не цельнометаллический маховик а смотанный из ленты или проволоки.
Тк в случае разрушения цельнометаллического, разлетающиеся массивные части намного опаснее чем запутывающася лента или проволока.
Это на скоростях раз в 5 больше. Тут нет смысла, прочности достаточно.
Насколько я понял раз уж агрегаты производятся для всего мира то есть и расчитанные на 110в?
Есть ли какие либо существенные отличия?
Используется понижающий трансформатор на выходе из ДДИБП и другой дроссель (под нужное напряжение). Частота 60 Гц (если требуется) получается изменением частоты вращения системы с 1500 до 1800 об/мин.
Последние отечественные ДДИБП стоят на Байконуре

Не подскажете, на каких объектах?
/спасибо/
Лучшеб ваша компания нацелилась на массовое потребление. Банально бесперебойник для ПК. Буду в числе первых покупателей. Эти батарейки постоянно портятся. Таже самая проблема при аккумуляции солнечной энергии. Покупка аккумуляторов, для батареи нужной емкости это весьма дорого. Я уверен что этот рынок имеет солидную емко$ть. Если у вас есть возможность, донесите эту инфу до руководства.

Как сейчас обстоит ситуация с ЗиП и обслуживанием?..

Only those users with full accounts are able to leave comments. Log in, please.