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InfraStruXure机房解决方案

发布日期:2013/5/18 | 浏览次 | 来源:陕西中大英华信息技术有限公司 

中海壳牌石油化工有限公司机房不仅需要可靠的电源供应,也存在制冷问题。APC提出的包括 UPS、精密空调机、服务器机柜的一体化方案,既提高了整个机房基础设施的可用性,还降低了TCO。

中海壳牌石油化工有限公司(中海壳牌)正在广东省惠州大亚湾建造一总投资额达43亿美元的联合化工厂。中海壳牌石油化工有限公司(简称CSPC)新建机房面积约130平方米,设备总负载量、热负荷及占用机柜空间的总数量统计如表1所示。考虑到大部分设备都是双电源设备,因此配置系统的时候要考虑到为每个机柜提供双路供电。同时,考虑到每年机房内设备增长15%,UPS的配置还需要充分考虑可扩展性,并且要求在不影响负载的情况下方便地实现功率的扩展。表1


方案设计

1.功率容量的选择

基于可用性、可扩展性、可维护性方面的考虑,推荐使用APC Symmetra PX系列的UPS作为机房内的不间断电源保护设备。表2


考虑到UPS不能在满负载条件下工作,一般要考虑25%的冗余量,因此2005年UPS主机的功率应该设计在60KW,我们有两种选择可以满足最近期的需求。

(1)用一台Symmetra PX 60KW N+1主机(最大可扩展到80KW N+1),为IT设备机柜提供一路供电,另外一路供电由市电提供。

(2)用两台Symmetra PX 30KW N+1主机(每台最大可扩展到80KW N+1),将IT设备机柜分为两个区域(两列机柜),每台UPS为每个区域提供一路交流电,另外一路供电由市电提供,总共能提供60KW的功率。

对比上列两种方案,显而易见,第一个方案只能满足到2007年时的总功率需求,而第二个方案能够满足到2010年以后的总功率需求。因此选择第二个方案,在满足近期的总功率需求的前提下,通过按需配置功率模块的数量,最终能够将UPS系统的总功率容量提高到160KW,完全能满足机房的总功率需求不断增长的要求。表3


2.精密空调制冷容量的计算

根据上述计算,选用APC NetworkAir FM40A精密空调机,总制冷量能达到51.7KW,能够满足2005年机房内设备的总制冷需求。考虑冗余备份,本方案中配置2台FM40A精密空调机。另外,根据相关的数据计算出IT总功率为46.978kW时所需要的机柜数量为46.978kW/3kW即16个机柜。本方案中采用的机柜是APC NetShelter VX系列AR2100BLK专业IT机柜。

3.配套附件

电池模块数量 按照延时半个小时计算,每台Symmetra PX 30kW N+1 UPS需要额外增加5个SYBT4电池模块。

布线机柜 每列机柜配置一个AR2314BLK布线机柜,一共2个。

温湿度监控单元EMU 每3个机柜配备一个AP9319温湿度监控单元,一共6个,每个备有温湿度探头AP9512THBLK 1个,共6个。

机架式配电单元 每个机柜(包括布线机柜)中配置AP7851机架式配电单元2个,共36个。

断路保护器 每个机架式配电单元AP7851连接精密配电柜中的一个16A单相断路保护器。

盲板数量 盲板是保证高散热效率的重要一环,设备总占机柜空间330U,每个机柜42U,16个机柜总共672U,需要安装盲板的空间是342U。

其他布线及机柜配件 包括配电柜到每个机柜内机架式配电单元之间的线缆、连接头等。

系统实施

工程实施完全依照方案设计,市电电源的输入来自两路变压器,经变电房自动切换柜ATS送入机房,分别供给动力设备和两套UPS电源供配电系统以及精密空调系统。机房精密负载均由UPS配电单元和市电配电单元进行双路供电,直接实现了服务器机柜的双电源冗余供电。

由于采用了APC NetShelter VX专业服务器机柜,其特有的顶部布线槽替代了传统机房内的大部分顶部走线架,节省了系统实施中的安装成本,加快了施工进度。实际安装完毕后现场机房环境整洁,而且维护非常方便。

在机房制冷方面,机房内的两列服务器机柜采用了背靠背的摆放方式,高架地板的冷风出口设在服务器机柜的正前方,两列服务器机柜后部的高架地板全部密闭,不设冷风出口。这样减少了机房内的冷气流以及服务器排放出的热气流在机柜外的混合,提高了机房整体的制冷效率。

特点分析

1. InfraStruXure的系统结构能够应对目前增长的功率密度,并且能够满足未来不可预见的需求。

2. 降低了传统系统升级的风险,减少了UPS和关键负载之间的故障点。本方案通过减少UPS和关键负载之间的故障点,提高了电力系统的可用性。

3. 减少了分支电路和断路器、降低了平均恢复时间(MTTR)。利用系统结构的巧妙设计,可以为潜在的故障进行分区。

4. 减少了因人为操作失误引起故障的可能性。InfraStruXure的系统结构通过预期故障分析和容错模块化部件,大大减少了发生人为错误的可能性。

5. 具有高可靠的安全性和冗余备份功能,可用性大于99.999%。其主机的功率模块有N+1的备份,如果工作模块有故障,UPS可自动把冗余备份模块切换到正常工作状态,从而在线热更换故障模块。

6.低谐波干扰。APC InfraStruXure B类供电系统本身均具有了电流谐波的控制能力,UPS输入环节是一个采用IGBT功率器件实现的有源功率因数校正电路,相当于市电电网与负载之间的一个谐波隔离器,当负载有无功电流和高次谐波成份时,它可以全部补偿掉,使输入电流保持良好的正弦波,并与输入电压同相,输入功率因数为1(0.99),谐波成份<3%。

优点

APC对中海壳牌机房需求,包括机柜、UPS、空调容量、设置和配套设备等所涉及的各个环节做了详尽的分析。在方案中对InfraStruXure的具体技术特点还进行了说明,介绍了系统实施,针对高可用性,突出了集成一体化应用。

对用户负载性质和容量有详细的统计和分析,设计理念先进,从NCPI理念的角度提出了对机房供电、空调、机架、管理等全面的集成化解决方案,发挥了集成化解决方案的优势,模块化程度高,有热插拔功能、管理功能强、对电网无污染等多项特点各项指标都很高,特别是输入功率因数达0.99,输入谐波成分小于5%,对电网无污染,有独特的设计理念,可靠性、可用性、可管理性、可维护性都较高,可扩充功能强,减少了UPS和负载之间的故障点,模块化大大减少了故障恢复时间,可有效地减少人为错误。

提供的机架式UPS作为一体化机房系统中的一个重要组成部分,有如下优点:

1.减少了UPS和关键负载之间的故障点;

2.以机柜为基础的标准化模块设计加速了安装过程;

3.机柜的扩展性能适应功率密度的变化;

4.可热拔插模块降低了平均恢复时间;

5.独立机柜确保与大多数厂商产品兼容;

6.以机柜为基础的模块化设计更便于系统迁移,设计上有独到之处。

不足

由于特别强调集成一体化应用,忽略了对APC的UPS产品本身进行介绍,对用户关心的成本没有做相应分析,没有介绍自身的服务能力。另外,机架式UPS也有如下局限性:

1. 与主机房比,一般UPS附属机房的建筑造价和运行费用都要低很多,机架式UPS挤占了主机房的空间;

2. UPS的重量载荷、噪音、散热、意外情况下电池气体外散可能会进入主机房,波及主机;

3. 受体积限制,机架式UPS大都采用高频机设计,省去了输出隔离变压器,如负载设备有此需要,则不能满足;

4. 机架式UPS采用并机运行方式,并机越多,效率越低,并机最大数一般不能超过9台。如单体机架UPS的功率为10K,那么最大并机功率也不能超过90K。大型机房要300~400KVA UPS多机并行的需求,机架式UPS现在还不能满足。

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