تحليل حالة المبردات

يُشار إلى وحدة التبريد الرئيسية باسم "المبرد"، وهي جزء أساسي من نظام تكييف الهواء في مراكز البيانات. عادةً ما يكون الماء هو مادة التبريد المستخدمة في المبرد. يتم تبريد المكثف عن طريق التبادل الحراري وتبريد الماء بدرجة حرارة عادية، ولذلك يُطلق عليه أيضًا اسم "وحدة التبريد المائي". تتطلب مراكز البيانات قدرة تبريد عالية، ويمكن تحقيق كفاءة طاقة أفضل باختيار وحدة طرد مركزي. يشير مصطلح "المبرد" في هذه المقالة تحديدًا إلى وحدة الطرد المركزي.

ضاغط التبريد الطارد المركزي هو ضاغط دوار. يُدخل أنبوب السحب الغاز المراد ضغطه إلى مدخل المروحة. يدور الغاز بسرعة عالية مع المروحة بفعل شفراتها. يبذل الغاز شغلاً، فتزداد سرعته، ثم يُسحب من مخرج المروحة، ويُدخل إلى حجرة الموزع. نظرًا لتدفق الغاز بسرعة عالية، ولتحويل هذه السرعة إلى طاقة ضغط، يُركّب موزع ذو مقطع تدفق متدرج لزيادة ضغط الغاز. بعد تجميع الغاز الموزع في الغلاف الحلزوني، يدخل إلى مكثف الوحدة للتكثيف. هذه العملية هي مبدأ الضغط في جهاز الطرد المركزي، كما هو موضح في الشكل 1. بالإضافة إلى ذلك، ولتكثيف الهواء وسحب البرودة، يشتمل نظام تكييف الهواء على نظام مياه تبريد ونظام مياه مبردة.

01

تركيب الوحدة الطاردة المركزية

يتكون جهاز الطرد المركزي مما يلي: بما في ذلك ضاغط الطرد المركزي، والمبخر، والمكثف، وفتحة الخنق، وجهاز تزويد الزيت، وخزانة التحكم، وما إلى ذلك، كما هو موضح في الشكل 2 والشكل 3. ويتكون الضاغط بشكل أساسي من غرفة السحب، والمروحة، والموزع، والانحناء وجهاز الارتداد، والحلزون.

خصائص وحدة الطرد المركزي
خصائص وحدة الطرد المركزي الكبيرة هي كما يلي:
1. قدرة تبريد عالية. نظرًا لأن قدرة سحب الضاغط الطارد المركزي لا يمكن أن تكون صغيرة جدًا، فإن قدرة التبريد للوحدة الواحدة منه كبيرة نسبيًا. يتميز الضاغط الطارد المركزي ببنية مدمجة ووزن خفيف وحجم صغير، مما يجعله يشغل مساحة صغيرة. عند نفس قدرة التبريد، لا يتجاوز وزن الضاغط الطارد المركزي خُمس إلى ثُمن وزن الضاغط المكبسي، ويزداد هذا الفرق وضوحًا كلما زادت قدرة التبريد.
2. أجزاء أقل عرضة للتآكل وموثوقية عالية. لا تتعرض ضواغط الطرد المركزي للتآكل تقريبًا أثناء التشغيل، لذا فهي متينة وتتميز بانخفاض تكاليف الصيانة والتشغيل.
3. الجزء المضغوط في الضاغط الطارد المركزي عبارة عن حركة دورانية، والقوة الشعاعية متوازنة، لذلك يكون التشغيل مستقرًا، والاهتزاز صغير، ولا حاجة إلى جهاز خاص لتقليل الاهتزاز.
4. يمكن تعديل قدرة التبريد بكفاءة اقتصادية. يمكن استخدام طرق مثل تعديل ريش التوجيه في الضواغط الطاردة المركزية لضبط الطاقة ضمن نطاق معين.
5. من السهل تنفيذ الضغط والتحكم متعدد المراحل، ويمكن تحقيق تشغيل وتشغيل نفس الثلاجة بدرجات حرارة تبخير متعددة.

الأعطال الشائعة في المبردات

ستواجه آلة التبريد بعض المشاكل أثناء الإنشاء والتشغيل، وقد تحدث أعطال أثناء التشغيل. يرتبط التعامل مع هذه المشاكل والأعطال بسلامة تشغيل وصيانة مركز البيانات. فيما يلي بعض الحالات التي حدثت أثناء إنشاء وتشغيل آلات التبريد. تُعدّ طرق المعالجة والخبرات ذات الصلة مرجعًا فقط.

01

تصحيح الأخطاء بدون تحميل

【ظاهرة المشكلة】
يحتاج مركز البيانات إلى تصحيح أخطاء المبرد واختبار تشغيله، ولكن لم يتم الانتهاء من تركيب معدات تكييف الهواء الطرفية، كما يفتقر الموقع إلى الحمل الوهمي اللازم، لذلك لا يمكن تنفيذ أعمال التشغيل.
【تحليل المشكلة】
بعد اكتمال تركيب وحدة الطرد المركزي في مركز البيانات، لم يتم تركيب أجهزة المحطات الطرفية في غرفة الحاسوب، مما أدى إلى انسداد قناة تبريد المياه فيها، وبالتالي تعذر ضبط جهاز التبريد. كان الحمل منخفضًا جدًا بحيث لا يصل إلى الحد الأدنى لحمل جهاز التبريد، مما حال دون إجراء عملية الضبط. من جهة أخرى، ولأن جهاز التبريد لم يُضبط، لم تتمكن أجهزة الخادم في غرفة الحاسوب الرئيسية من التشغيل، مما أدى إلى حلقة مفرغة. إضافةً إلى ذلك، تتطلب عملية الضبط طاقة حمل وهمية كبيرة، مما يستهلك قدرًا كبيرًا من الطاقة. كل هذه العوامل مجتمعة جعلت عملية ضبط جهاز التبريد مشكلة.
【تم حل المشكلة】
استخدم طريقة تصحيح الأخطاء بدون حمل. تعتمد هذه الطريقة على الاستفادة الكاملة من قدرة التبادل الحراري للمبادل الحراري ذي الألواح، حيث يتم تبادل البرودة المتولدة من مبخر الثلاجة إلى مكثفها عبر المبادل الحراري، ثم يتم تبادل الحرارة المنبعثة من مكثف الثلاجة مرة أخرى إلى المبخر عبر المبادل الحراري نفسه، وذلك لتحقيق توافق تام بين قدرة التبريد للثلاجة والحمل الحراري، بحيث لا يستهلك برج التبريد سوى طاقة عمود الضاغط. بهذه الطريقة، يسهل إجراء اختبار شامل للأداء تحت أحمال مختلفة. يوضح الشكل 4 مسار دوران الماء في دائرة استبدال الألواح الباردة وتصحيح الأخطاء.

تتلخص خطوات تصحيح أخطاء النظام فيما يلي:
1. افتح صمام التجاوز في المجمع الفرعي، وتأكد من عدم انسداد مجرى المياه لتشكيل دورة عندما لا يكون مكيف الهواء النهائي مثبتًا؛

2. افتح المبرد بالكامل من جانب الماء المبرد وصمام التبادل اللوحي لضمان أن يكون مرور الماء في المبرد والتبادل اللوحي سلسًا، وأن الماء البارد المسحوب بواسطة المبرد والحرارة العائدة من التبادل اللوحي يمكن أن يختلط بسلاسة؛ افتح مضخة الماء المبرد بشكل طبيعي واضبط التردد يدويًا على 45 هرتز أو أكثر، وتأكد من أن دوران الماء طبيعي؛

3. افتح صمام مياه التبريد الخاص بالمبرد بالكامل، وافتح الصمام الموجود على جانب مياه التبريد في لوحة الاستبدال جزئيًا، وشغّل مضخة مياه التبريد لضمان دوران المياه بشكل طبيعي. اضبط تردد المضخة على 41-45 هرتز؛ ولا تشغل مروحة برج التبريد أولًا.

4. في ظل الظروف العادية للمياه المبردة ومياه التبريد، قم بتشغيل المبرد وقم بإجراء عملية تجريبية مستقلة؛

5. تبدأ درجة حرارة مياه التبريد في جهاز التبريد بالارتفاع، وتبدأ المياه المبردة في التبريد؛

6. اضبط قدرة نقل الحرارة للمبادل الحراري ذي الألواح وفقًا لفتح صمام مياه التبريد الخاص بالمبادل الحراري ذي الألواح، واضبط فتحة الصمام بين 1/4 والفتح الكامل؛

7. قم بتشغيل مروحة برج التبريد جزئياً وفقاً لدرجة حرارة مياه التبريد، أيهما يمكن أن يقلل من قوة عمود الضاغط.

【خبرة】
بهدف تقليل استهلاك الطاقة والاستفادة من التبريد الطبيعي، تُصمم مراكز البيانات عادةً بتقنية أبراج التبريد بالإضافة إلى تقنية التبريد بالألواح. أثناء التشغيل التجريبي، يمكن استخدام سعة التبادل الحراري للألواح للحصول على كمية كافية من الحرارة من مكثف المبرد كحمل حراري لتشغيل المبرد، أي أن البرودة المتولدة من المبرد تُمتص بواسطة الألواح.
يعتمد مبدأ تصحيح الأخطاء بدون حمل على الاستفادة الكاملة من قدرة التبادل الحراري للمبادل الحراري ذي الألواح، حيث يتم تبادل البرودة المتولدة من مبخر الثلاجة إلى جانب المكثف من الثلاجة من خلال المبادل الحراري ذي الألواح، ويتم تبادل الحرارة المنبعثة من مكثف الثلاجة مرة أخرى إلى المبخر من خلال جانب المبادل الحراري ذي الألواح، وذلك لتحقيق التوافق بين قدرة التبريد والحمل الحراري للثلاجة، وهذه الطريقة بسيطة التشغيل وسهلة التنفيذ.