Bộ phận làm lạnh chính được gọi là máy làm lạnh (chiller), là một phần quan trọng của hệ thống điều hòa không khí trung tâm dữ liệu. Chất làm lạnh thường là nước, được gọi là nước trong máy làm lạnh. Việc làm mát dàn ngưng tụ được thực hiện bằng cách trao đổi nhiệt và làm mát bằng nước ở nhiệt độ thường, vì vậy nó cũng được gọi là thiết bị làm mát bằng nước. Trung tâm dữ liệu có nhu cầu lớn về công suất làm mát, và hiệu quả năng lượng tốt hơn có thể đạt được bằng cách lựa chọn thiết bị ly tâm. Máy làm lạnh trong bài viết này đề cập cụ thể đến thiết bị ly tâm.
Máy nén lạnh ly tâm là một loại máy nén kiểu tốc độ quay. Ống hút đưa khí cần nén vào cửa hút của cánh quạt. Khí quay với tốc độ cao cùng với cánh quạt dưới tác dụng của các cánh quạt. Khí thực hiện công, tốc độ của khí tăng lên, sau đó được hút ra khỏi cửa thoát của cánh quạt và được đưa vào buồng khuếch tán; vì khí chảy ra khỏi cánh quạt nên có vận tốc dòng chảy cao, để chuyển đổi phần vận tốc này thành năng lượng áp suất, một bộ khuếch tán với tiết diện dòng chảy được mở rộng dần được lắp đặt để chuyển đổi năng lượng thành tăng áp suất của khí; sau khi khí khuếch tán được thu gom trong vỏ xoắn ốc, nó đi vào bộ ngưng tụ của thiết bị để ngưng tụ. Quá trình trên là nguyên lý nén ly tâm, như thể hiện trong Hình 1; Ngoài ra, để ngưng tụ và mang đi hơi lạnh, hệ thống điều hòa không khí bao gồm hệ thống nước làm mát và hệ thống nước lạnh.
01
Thành phần của bộ phận ly tâm
Cấu tạo của tổ máy ly tâm như sau: bao gồm máy nén ly tâm, thiết bị bay hơi, thiết bị ngưng tụ, van tiết lưu, thiết bị cấp dầu, tủ điều khiển, v.v., như thể hiện trong Hình 2 và Hình 3. Máy nén chủ yếu bao gồm buồng hút, cánh quạt, bộ khuếch tán, ống uốn cong và thiết bị hồi lưu, và vỏ xoắn ốc.
Đặc điểm của thiết bị ly tâm
Các đặc điểm của thiết bị ly tâm cỡ lớn như sau:
1. Khả năng làm lạnh lớn. Vì công suất hút của máy nén ly tâm không thể quá nhỏ, nên khả năng làm lạnh của máy nén ly tâm đơn khối tương đối lớn. Cấu trúc nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ và kích thước nhỏ, do đó nó chiếm ít diện tích. Với cùng khả năng làm lạnh, trọng lượng của máy nén ly tâm chỉ bằng 1/5 đến 1/8 so với máy nén piston, và khả năng làm lạnh càng lớn thì điều này càng rõ rệt.
2. Ít bộ phận hao mòn và độ tin cậy cao. Máy nén ly tâm hầu như không bị hao mòn trong quá trình hoạt động, do đó chúng bền bỉ và có chi phí bảo trì và vận hành thấp.
3. Bộ phận nén trong máy nén ly tâm là chuyển động quay, và lực hướng tâm được cân bằng, do đó hoạt động ổn định, độ rung nhỏ và không cần thiết bị giảm rung đặc biệt.
4. Công suất làm lạnh có thể được điều chỉnh một cách kinh tế. Máy nén ly tâm có thể sử dụng các phương pháp như điều chỉnh cánh dẫn hướng để điều chỉnh năng lượng trong một phạm vi nhất định.
5. Dễ dàng thực hiện nén và điều tiết nhiều giai đoạn, có thể vận hành cùng một tủ lạnh với nhiều nhiệt độ bay hơi khác nhau.
Các lỗi thường gặp của máy làm lạnh
Máy làm lạnh sẽ gặp một số vấn đề trong quá trình xây dựng và vận hành thử, và sự cố cũng sẽ xảy ra trong quá trình vận hành. Việc xử lý các vấn đề và sự cố này liên quan đến sự an toàn của hoạt động và bảo trì trung tâm dữ liệu. Sau đây là một số trường hợp đã xảy ra trong quá trình xây dựng và vận hành máy làm lạnh. Các phương pháp xử lý và kinh nghiệm liên quan chỉ mang tính chất tham khảo.
01
Không gỡ lỗi tải
【Hiện tượng có vấn đề】
Trung tâm dữ liệu cần gỡ lỗi và chạy thử máy làm lạnh, nhưng việc lắp đặt thiết bị điều hòa không khí đầu cuối chưa hoàn tất, và địa điểm này cũng thiếu tải giả cần thiết, do đó công tác vận hành thử không thể được thực hiện.
【Phân tích vấn đề】
Sau khi hoàn tất việc lắp đặt thiết bị ly tâm trong trung tâm dữ liệu, các thiết bị đầu cuối trong phòng máy tính chưa được lắp đặt, đường dẫn nước làm lạnh tại thiết bị đầu cuối bị tắc nghẽn, và không thể gỡ lỗi máy làm lạnh. Tải quá nhỏ, không đạt đến giới hạn tải tối thiểu của máy làm lạnh, nên không thể tiến hành công việc gỡ lỗi. Mặt khác, do máy làm lạnh chưa được gỡ lỗi, các thiết bị máy chủ trong phòng máy tính chính không thể khởi động và hoạt động, tạo thành một vòng lặp vô tận; ngoài ra, trong quá trình gỡ lỗi, công suất tải giả cần thiết rất lớn, và quá trình vận hành sẽ tiêu thụ rất nhiều điện năng; các yếu tố trên dẫn đến việc gỡ lỗi máy làm lạnh trở nên khó khăn.
【Vấn đề đã được giải quyết】
Sử dụng phương pháp gỡ lỗi không tải để gỡ lỗi. Quá trình này nhằm tận dụng tối đa khả năng trao đổi nhiệt của tấm trao đổi nhiệt, truyền nhiệt lạnh do dàn bay hơi của tủ lạnh tạo ra sang dàn ngưng tụ của tủ lạnh thông qua tấm trao đổi nhiệt, và truyền nhiệt tỏa ra từ dàn ngưng tụ của tủ lạnh trở lại dàn bay hơi thông qua tấm trao đổi nhiệt, để đạt được sự phù hợp hoàn toàn giữa công suất làm lạnh của tủ lạnh và tải nhiệt, và tháp giải nhiệt chỉ tiêu hao công suất trục của máy nén. Sử dụng phương pháp này, dễ dàng thực hiện kiểm tra hiệu suất toàn diện dưới các tải khác nhau. Sơ đồ tuần hoàn mạch nước của quá trình thay thế và gỡ lỗi tấm làm lạnh được thể hiện trong Hình 4.
Các bước gỡ lỗi hệ thống về cơ bản như sau:
1. Mở van bypass trong bộ thu phụ và đảm bảo đường dẫn nước không bị tắc nghẽn để tạo thành hệ thống tuần hoàn khi máy điều hòa không khí đầu cuối không được lắp đặt;
2. Mở hoàn toàn van máy làm lạnh ở phía nước lạnh và van trao đổi nhiệt để đảm bảo dòng nước chảy qua máy làm lạnh và bộ trao đổi nhiệt được thông suốt, nước lạnh được máy làm lạnh hút vào và nhiệt lượng được bộ trao đổi nhiệt trả về được trộn lẫn trơn tru; thường mở bơm nước lạnh và điều chỉnh tần số bằng tay lên 45Hz trở lên, và đảm bảo sự tuần hoàn nước bình thường;
3. Mở hoàn toàn van nước làm mát của máy làm lạnh, mở hé van ở phía nước làm mát của tấm thay thế, và bật bơm nước làm mát để đảm bảo nước tuần hoàn bình thường. Điều chỉnh tần số bơm đến 41-45Hz; không bật quạt tháp giải nhiệt trước;
4. Trong điều kiện bình thường của nước lạnh và nước làm mát, hãy bật máy làm lạnh và tiến hành vận hành thử nghiệm độc lập;
5. Nhiệt độ nước làm mát của máy làm lạnh bắt đầu tăng lên, và nước lạnh bắt đầu nguội đi;
6. Điều chỉnh công suất truyền nhiệt của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm theo độ mở của van nước làm mát của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm, và điều chỉnh độ mở của van trong khoảng từ 1/4 đến mở hoàn toàn;
7. Bật quạt của tháp giải nhiệt một phần theo nhiệt độ nước làm mát, sao cho có thể giảm bớt công suất trục của máy nén.
【Kinh nghiệm】
Để giảm thiểu tác động đến hiệu suất năng lượng và tận dụng làm mát tự nhiên, các trung tâm dữ liệu thường được thiết kế với công nghệ làm mát bằng tháp giải nhiệt + tấm trao đổi nhiệt. Trong quá trình vận hành thử, công suất trao đổi nhiệt của tấm trao đổi nhiệt có thể được sử dụng để lấy đủ nhiệt từ dàn ngưng tụ của máy làm lạnh làm tải nhiệt cho quá trình vận hành thử máy làm lạnh, nghĩa là lượng lạnh do máy làm lạnh tạo ra được tấm trao đổi nhiệt hấp thụ.
Nguyên tắc gỡ lỗi không tải là tận dụng tối đa khả năng trao đổi nhiệt của dàn trao đổi nhiệt dạng tấm, truyền hơi lạnh do dàn bay hơi của tủ lạnh tạo ra sang dàn ngưng tụ thông qua dàn trao đổi nhiệt dạng tấm, và truyền nhiệt do dàn ngưng tụ của tủ lạnh tỏa ra trở lại dàn bay hơi cũng thông qua dàn trao đổi nhiệt dạng tấm, nhằm đạt được sự cân bằng giữa công suất làm lạnh và tải nhiệt của tủ lạnh. Phương pháp này đơn giản, dễ thực hiện.
Thời gian đăng bài: 15 tháng 2 năm 2023
