Энергия разума №1, 2014

1 | 14 Журнал для заказчиков АББ в России

ЭНЕРГИЯ РАЗУМА

Центры обработки данных Постройте высокоэффективный ЦОД вместе с АББ в России Интервью с Кироном Фланаганом, руководителем направления «Центры обработки данных» АББ в Европе Решения для повышения надежности центров обработки данных Постоянный ток в центрах обработки данных Волк, козел и капуста в одной лодке Оборудование для ЦОД

В номере

07

Постройте высокоэффективный ЦОД вместе с АББ в России Рабочая группа обеспечивает целостный контроль над проектами по ЦОД. В России она активно работает уже более двух лет

12

08

Тема номера Интервью с Кироном Фланаганом, руководителем направления «Центры обработки данных» АББ в Европе

Решения для повышения надежности центров обработки данных Устройство ИТ-инфраструктуры любого предприятия должно вестись с учетом постоянного соблюдения высокого уровня безопасности и доступности серверов

Энергия разума 1|14 • Журнал для заказчиков АББ • copyright 2014 • Выпуск подготовлен Департаментом корпоративных коммуникаций Верстка макета: ООО «Ай Дизайн» • Печать: ООО «Центр инновационных технологий» Контактная информация: ООО «АББ» 117997, Москва, ул. Обручева, 30/1, стр. 2 Тел.: +7 495 777 222 0 • Факс +7 495 777 222 1 • e-mail: communications@ru.abb.com

2

Энергия разума 1 | 14

В номере

16

Постоянный ток в центрах обработки данных Применение систем энергоснабжения ЦОД на постоянном токе позволяет сократить потери на 10-20%

18

Волк, козел и капуста в одной лодке Покупая более совершенное оборудование, заказчик экономит на эксплуатационных расходах и затратах в случае простоя ЦОД

Новости

Технологии АББ

4 Новости АББ в России

18 Волк, козел и капуста в одной лодке Отказоустойчивость, энергоэффективность и затраты для инженерных систем в центрах обработки данных

Тема номера 7

Постройте высокоэффективный ЦОД вместе с АББ в России Деятельность рабочей группы АББ по полноценным решениям для центров обработки данных

8 Интервью с Кероном Фланаганом,

руководителем направления «Центры

обработки данных» АББ в Европе

О рынке ЦОД в мире и России,

перспективах и трудностях в развитии ЦОД

Наши проекты 12 Решения для повышения надежности центров обработки данных Надежность ЦОД, проблемы электроснабжения ЦОД и методы их решения 16 Постоянный ток в центрах обработки данных Крупнейший ЦОД в мире на постоянном токе для ИТ-компании Green (Швейцария)

Оборудование АББ 20 Решения АББ для центров обработки данных Smissline TP, PCS100 AVC, ABB Decathlon, Conceptpower DPA 500, Emax 2, ATS500

Новости 22 Новости АББ в мире

Полезные ресурсы 24 Мобильные приложения АББ Приложения для выбора оборудования, обзора решений компании, управление «умным» домом и т.д.

Историческая хроника 26 Турбогенератор Чарльза Брауна

Энергия разума 1 | 14

3

Новости АББ в России

Студенты-энергетики будут практиковаться на новейшем оборудовании 30 января 2014 года состоялось торжественное открытие совместного учебноконсультационного центра АББ-МЭИ, который не имеет аналогов в мире. Лаборатория центра, расположенная в здании вуза, оснащена электротехническим оборудованием последнего поколения, в том числе новейшими частотно-регулируемыми приводами ASC880. Учебно-консультационный центр представляет собой лабораторию с шестью полностью укомплектованными стендами. Они позволяют проводить десятки практических работ студентам 15 специальностей институтов электротехники и электроэнергетики. Лаборатория укомплектована частотно-регулируемыми приводами двигателей переменного тока и регулируемыми приводами постоянного тока, высокоточными приводами, анализаторами мощности сети, современными средствами регистрации процессов и другим оборудованием. «Мы плотно работаем с университетами всего мира, инвестируя в научноисследовательские разработки более 1,4 млрд долларов ежегодно, – заявил

Анатолий Николаевич Попов, президент АББ в Российской Федерации. – Наша задача – ориентировать студентов на поиск инновационных решений и применение их на практике, что обеспечит развитие электротехнической отрасли в целом. Учебно-консультационный центр, который мы создали с МЭИ, призван стать одним из важнейших инструментов в реализации этой задачи».

АББ и МЭИ сотрудничают в течение нескольких лет. Компания и раньше предоставляла оборудование для лабораторий вуза: автоматические выключатели, модульные аппараты, блоки автоматического ввода резерва и т.д. Студенты могут проходить практику в офисе и на производствах АББ. Сегодня значительная часть сотрудников московского представительства компании – выпускники МЭИ.

Финансовые результаты АББ за 2013 год АББ сообщила о рекордной годовой выручке, более высокой операционной прибыли EBITDA, чистой прибыли и свободном потоке денежных средств, несмотря на сложную экономическую ситуацию на рынке. Совет директоров предложил увеличить дивиденды за 2013 год до 0,70 швейцарских франков за акцию. «Результаты, которых мы добились при нестабильном состоянии рынка и несмотря на затруднения подразделения Системы для электроэнергетики, демонстрируют силу компании и нашей мировой команды, – заявил президент АББ Ульрих Шписсхофер. – Наши продукты и географический охват позволили нам увеличить рентабельность систем автоматизации и одновременно продолжить быть в лидерах на рынке по доходности Оборудования для электроэнергетики. Мы уверены, что Системы для электроэнергетики 4

Энергия разума 1 | 14

смогут достичь более высоких и стабильных результатов, когда все запланированные проекты будут реализованы и предприняты все необходимые меры по улучшению управления рисками и проектами». «Мы подтверждаем цели по норме прибыли и конверсии денежных средств, которые являются важными показателями здоровья бизнеса, – сообщил Шписсхофер.

– Наши прогнозы относительно совокупных темпов годового роста в течение цикла планирования отражают более медленное по сравнению с ожидаемым восстановление мировой экономики и затяжной процесс реорганизации подразделения Системы для электроэнергетики. Мы намерены предоставить более привлекательный показатель денежного дохода на инвестиции (CROI) и продолжить управление ростом дохода на акцию

(EPS) в текущем цикле планирования за 2011 - 2015 годы. Мы готовы объявить рынку о своих стратегических амбициях и долгосрочных финансовых целях в сентябре». «У нас есть четкий план действий на 2014 год с акцентом на собственный внутренний рост, дальнейшее сокращение затрат, увеличение денежного потока и обспечение более постоянной доходности подразделения Системы для электроэнергетики, – утверждает Шписсхофер. – Наше устойчивое финансовое положение обеспечивает нам гибкость, необходимую для достижения этих целей, даже в это непростое время. Мы разработали систематический и надежный подход, осуществляемый через прибыльный рост, сотрудничество и упорное профессиональное исполнение и направленный на получение экономического эффекта для акционеров».

Новости АББ в России

Новости Семинар CGM и АББ – «Умные» диспетчерские В московском офисе АББ состоялся семинар на тему «"Умные" диспетчерские. Опыт CGM и АББ». В мероприятии приняли участие клиенты и партнеры компании. Семинар проводил Пьер Шаринг (Pierre Schäring), управляющий директор инжиниринговой компании CGM (входит в состав Группы АББ), который имеет опыт в создании более чем 500 диспетчерских и 24/7 рабочих сред в различных отраслях промышленности по всему миру.

АББ стала резидентом ОЭЗ «Липецк» Экспертный совет Минэкономразвития РФ присвоил концерну АББ статус резидента Особой экономической зоны (ОЭЗ) «Липецк». Компанией было получено официальное свидетельство, удостоверяющее регистрацию лица в качестве резидента Особой экономической зоны, от 29.01.2014. АББ инвестирует около 20 млн долларов в строительство на территории ОЭЗ завода по производству шкафов для низковольтных комплектных распределительных устройств и их компонентов. По словам Анатолия Николаевича Попова, президента АББ в РФ, строительство завода начнется уже в апреле 2014 года, а выпуск

первой продукции – оболочек для низковольтных комплектных устройств – планируется к 2015 году. По оценкам специалистов АББ, на российском рынке высок спрос на качественные низковольтные комплектные устройства, а более 60% электроустановок в России требуют замены. Производство в Липецке будет отвечать строгим международным требованиям концерна по безопасности, эффективности и контролю качества продукции. Площадка станет шестым производством в России и первым заводом, построенным «с нуля».

Хотьково – привлекательная площадка для встречи с гостями В АББ на производственной площадке по выпуску высоковольтных вводов в Хотьково прошел технический семинар для представителей проектных институтов. Основные темы, которые затронули в своих выступлениях технические специалисты АББ, включали высоковольтные вводы, высоковольтные ограничители перенапряжений, измерительные трансформаторы, разъединители и некоторые другие.

Компания АББ получила Диплом в номинации «За инновационность» от МРСК Северо-Запада В конце декабря 2013 года МРСК Северо-Запада, дочерняя компания ОАО «Россети», провела в Санкт-Петербурге Корпоративный презентационный день, на котором ключевые компании-производители оборудования представили свои продукты для электроэнергетической отрасли. По итогам мероприятия презентации АББ по высоковольтному модульному РУ типа PASS M0H (Plug and Switch System) и выключателям-разъединителям (DCB) были отмечены дипломом «За инновационность».

АББ поставила КРУЭ для строительства энергетического кольца 330 кВ в Санкт-Петербурге Компания АББ поставила комплектные элегазовые распределительные устройства (КРУЭ) на подстанции 330 кВ энергетического кольца в Санкт-Петербурге, которое было торжественно запущено в ноябре 2013 года. АББ поставила на подстанции «Волхов-Северная» и «Василеостровская» КРУЭ типа ELK-3 на 330 кВ и ELK-04 на 110 кВ. В общей сложности на подстанции было поставлено 47 ячеек. Также ячейки АББ были установлены на подстанциях «Центральная», «Южная» и «Октябрьская/ ТЭЦ-5». Общее количество установленных на этих подстанциях ячеек 330 и 110 кВ составило 130 штук. С 2007 года КРУЭ компании АББ на 110-330 кВ одобрено и аттестовано к применению на объектах ФСК и имеет широкую сеть сервисной поддержки. На сегодняшний день около 1500 ячеек КРУЭ АББ было поставлено в Россию. Энергия разума 1 | 14

5

Новости АББ в России

Система управления климатом Государственного Эрмитажа в Санкт-Петербурге теперь реализовывается на преобразователях частоты ACS880 и двигателях M2AA компании АББ.

Преобразователи частоты и двигатели АББ для Государственного Эрмитажа Достопримечательности СанктПетербурга, его памятники, музеи и театры — богатство, которое дает городу право называться культурной столицей страны. Эрмитаж – один из крупнейших музеев в мире и самый большой в России. Его коллекция насчитывает около 3 млн произведений искусства и памятников мировой культуры. Сердцем Эрмитажа является, безусловно, Зимний дворец, чьи интерьеры представляют не только художественную, но и историческую ценность. Огромную роль в сохранении исторических музейных интерьеров и обеспечении требуемых условий хранения произведений искусств играет поддержание параметров микроклимата, таких как температура, влажность, воздухообмен, фильтрация в строго определенных диапазонах. В то же время хорошая вентиляция помещений позволяет создать комфортную среду как для посетителей, так и для работников музея. В 2012 году Государственный Эрмитаж начал реконструкцию системы вентиляции и кондиционирования Гербового зала Зимнего дворца. В рамках этого проекта компания АББ получила заказ на поставку преобразователей частоты для модернизации системы управления и оптимизации энергопотребления. Одним из требований заказчика стало сокращение времени пусконаладочных работ. В результате была выбрана новая серия преобразователей частоты ACS880 с возможностью параметрирования с одной панели управления нескольких ведомых приводов по протоколу RS485.

6

Энергия разума 1 | 14

В 2010 году компания АББ начала выпуск серий преобразователей частоты, которые постепенно заменят хорошо известные партнерам и заказчикам ACS800 и ACS/ACH550. Первым в новом семействе универсальных преобразователей частоты стал ACS880. Преобразователи частоты серии ACS880 имеют исключительно компактную конструкцию и широкие возможности по интеграции в систему автоматизации. «Дружелюбный» интерфейс, русифицированная панель оператора и простое программное обеспечение предоставят пользователям недостижимый ранее уровень совместимости, надежность эксплуатации и широкие возможности конфигурирования. Преобразователь частоты имеет встроенный порт USB на панели оператора, через который осуществляется связь с программными средствами, что обеспечивает

быструю и качественную настройку, ввод в эксплуатацию и мониторинг. После двух этапов реконструкции в Эрмитаже установлен 31 преобразователь частоты ACS суммарной мощностью 400 кВт и около 15 двигателей серии M2AA с классом энергоэффективности IE1. В результате этой незначительной модернизации систем управления ежегодная экономия электроэнергии Эрмитажа может составить 470 тыс. рублей, а количество выбросов углекислого газа сократится на 78 тонн. Сокращение потребления электроэнергии и снижение выбросов углекислого газа имеют огромное значение для сохранения окружающей среды. Компания АББ уделяет много внимания развитию энергоэффективных технологий и внедрению решений, позволяющих снизить потребление электроэнергии в разных отраслях промышленности.

Тема номера

Постройте высокоэффективный ЦОД вместе с АББ в России!

Виталий Морозов – руководитель рабочей группы по ЦОД, Низковольтное оборудование

Дмитрий Фомин – инженер по группе изделий Smissline, Низковольтное оборудование

АББ постоянно стремится к улучшению совместной работы со своими заказчиками, партнерами и системными интеграторами. Именно поэтому внутри компании была создана рабочая группа, которая целенаправленно работает с Центрами обработки данных. Современные передовые центры обработки данных — это высокоспециализированные промышленные объекты, полные сложного, взаимосвязанного оборудования и систем. Некоторые из них – это небольшие здания около 200 кв. м, другие — размером с 15 футбольных полей (140 тыс. кв. м). Одни требуют мощности 500 кВт, а другие — 100 МВт. Ориентируясь на запросы рынка, АББ предлагает экономичные и высокоэффективные решения для дата-центров. Более того, теперь заказчики, партнеры и системные интеграторы АББ могут получить всю информацию и услуги через единый канал АББ в России — рабочую группу по ЦОД.

Евгений Вецпер – менеджер по продажам ИБП, Дискретная автоматизация и движение

Рабочая группа обеспечивает целостный контроль над любым проектом по ЦОД. В России она активно работает уже более двух лет и включает пять сотрудников, специализирующихся на системах и оборудовании разного типа и напряжения. За плечами у АББ в России опыт по поставке оборудования для ЦОДов крупнейших российских корпораций. Задачи Основная задача группы — предоставление заказчикам готового полноценного решения для энергоснабжения центров обработки данных: распределительные устройства, блоки распределения питания (PDU), аварийный резервный источник питания, системы управления питанием, выключатели, разрядники, разъединители, высокоэффективные двигатели, панели управления и системы автоматизации. Недавнее приобретение компании Newave позволило АББ расширить

свое предложение для дата-центров. С новым инструментом – источником бесперебойного питания – АББ в России готова предоставить практически всю систему энергоснабжения, полностью выполненную на оборудовании компании. Как было и как стало Раньше каждое подразделение АББ отвечало за свою часть продуктов в центре обработки данных, и связующим звеном с заказчиком являлся системный интегратор. Именно он увязывал все оборудование и решения в единое целое и передавал готовый комплекс заказчику. Теперь же непосредственная работа с АББ позволит сохранить целостность проекта, сократить сроки поставки оборудования, повысить информационную поддержку, качество сервисных услуг и получить другие преимущества.

Энергия разума 1 | 14

7

Тема номера

Скоро дата-центры станут частью электросети, и это ключевая тенденция. Сегодня оператор ЦОД покупает электроэнергию, однако уже завтра он будет сохранять и продавать ее, он будет частью сети наряду с генераторами энергии, и именно здесь АББ сыграет особую роль.

8

Энергия разума 1 | 14

Тема номера

Интервью с Кироном Фланаганом, руководителем направления «Центры обработки данных» АББ в Европе Кирон, расскажите, как развивается рынок ЦОД в Европе и мире? Стандартный годовой темп роста в сегменте ЦОД по всему миру составляет около 7%. Есть некоторые прогнозы, что на этот раз он составит 12%. Мы видим рост в трех ключевых сегментах: в сфере коммерческих ЦОД, связанной с хостингом и размещением серверов; мы также видим рост крупных участников Интернет-рынка, таких как Яндекс или Google; увеличивается сегмент телекоммуникаций, его мы наблюдаем в России в случае с МТС и компанией ВымпелКом. Другая часть индустрии развивается не так быстро. Предпринимательская сфера, включающая в себя банковское дело, управление и промышленные ЦОД, сейчас переживает не лучшие времена, так как передает свои функции интернетпровайдерам в сфере размещения серверов. То есть рынок объединяется вокруг первых трех сегментов, и АББ уделяет им особое внимание. В этом суть нашей стратегии для сферы ЦОД. Азиатско-тихоокеанский рынок растет быстрее, чем какой-либо другой, Европейский регион, вероятно, не сильно увеличился, рынок США развивается довольно быстро и агрессивно. Мы следим за США очень внимательно, потому что многие передовые идеи

и инновации для промышленности появились именно там. Так что если мы хотим приобщиться к инновациям в сфере ЦОД, мы должны быть в курсе капиталовложений и исследований таких компаний, как IBM и Google в области ЦОД. А что Вы можете сказать о российском рынке ЦОД? Российский рынок интересен по ряду причин. Во-первых, потому что здесь банки все еще тратят значительные суммы денег на ЦОД, что совсем не похоже на Европу. Очевидно, что рынок в основном сосредоточен вокруг Санкт-Петербурга и Москвы. Мы пока не видели, чтобы крупные транснациональные корпорации приезжали в Москву и разворачивали там серьезную деятельность, но я думаю, что это только вопрос времени. Население России соизмеримо численности населения Франции и Германии, вместе взятых. У местных крупных компаний есть отличная возможность построить здесь свою инфраструктуру до того, как вмешаются международные игроки. Интересно будет посмотреть, хватит ли у них запала и амбиций на это. Я думаю, что фоном, на котором разворачивается наше обсуждение, является макроэкономический климат в России. Очевидно, что не

только в России дела с ним обстоят непросто, хотя инвестиционный капитал, вероятно, более доступен здесь. Однако, если вы задумаетесь о том, почему Яндекс разместил свои ЦОД в Финляндии, что очень всех удивило, вы поймете, что это непростое на первый взгляд решение. Связан ли подобный выбор с отношением правительства, уверенностью в своих силах? Или же причина в том, что компания поняла, что российский рынок не был готов к появлению такого большого ЦОД? Однако нет никаких сомнений в том, что при потребительском рынке размером в 140 млн человек это будет значительное начинание с множеством возможностей. С какими трудностями операторы ЦОД могут столкнуться в России? Я думаю, что самой серьезной трудностью для оператора ЦОД в России станет размер страны. Непросто быть сразу везде. У Deutsche Telekom, например, тысячи клиентов, и это крупный участник европейского рынка. Но все их клиенты в Европе находятся в радиусе 2-3 тыс. км. В России намного сложнее. Получить доступ ко всем российским потребителям – это настоящая проблема. Таким образом, первым шагом для развития рынка ЦОД в России будет Энергия разума 1 | 14

9

Тема номера

развитие сети телекоммуникаций. Вторая часть головоломки – энергия и ее стоимость. Третий пункт самый очевидный – наличие пространства и стоимость зданий в населенных районах. Основная тенденция заключается в том, что отрасль ЦОД активнее развивается в населенных пунктах. Лондон, Амстердам и Франкфурт – основные игроки. В десятку входят Москва, Стокгольм, Дублин, Мадрид, Париж. Касательно промышленности ЦОД я бы предположил, что у АББ есть возможность занять лидирующую позицию в информировании Заказчиков о силовом оборудовании и автоматизации. В Лондоне, например, найдется около 40 расчетных консалтинговых компаний, специализирующихся только на ЦОД. Они делают проектные работы для всех европейских стран. В Москве же такого нет, хотя Москва и Санкт-Петербург догоняют европейский рынок. АББ может сыграть здесь важную роль. Но 10

Энергия разума 1 | 14

я не думаю, что есть какие-то специфические сложности, связанные с российским рынком. Все население здесь через пару лет обзаведется смартфонами, и спрос на услуги передачи данных значительно возрастет. Мы должны быть готовы удовлетворить этот спрос. Как наш образ жизни и мировое развитие связано с развитием ЦОД? Теперь весь мир вокруг нас стал одним большим ЦОД, поскольку сеть теперь повсюду. Я вырос до того, как распространились телевизоры, радио и другие всевозможные ЦОД. Но теперь они везде. Дети и молодежь постоянно ждут электронных писем, фотографий… Это был взрыв в развитии ЦОД! Число различных усовершенствований росло в геометрической прогрессии. Сейчас на планете миллиарды смартфонов. Вопрос в том, как индустрия реагирует на это. Если энергопотребление отрасли увеличивается с той же скоростью, что и количество данных,

нам просто не хватит энергии. Таким образом, отрасль должна стать более эффективной в хранении данных, питании систем хранения данных и в управлении дата-центрами. Я знаю, что в сфере ЦОД есть люди, чей бизнес, вероятно, не продержится долго, потому что он недостаточно эффективен. Тот, у кого будет наиболее эффективный и рентабельный способ хранения данных со всего мира, выживет, и это будет далеко не каждый европейский оператор. Поэтому, как мне кажется, объединение покажет, как эта отрасль будет выглядеть в ближайшие годы. Какие решения АББ предлагает клиентам, чтобы они стали более конкурентоспособными? АББ концентрируется на двух направлениях производства: на силовом оборудовании и технологиях для автоматизации. Мы предлагаем наиболее энергоэффективные и уникальные решения для сферы ЦОД. Плюс к этому АББ – это заслуженный бренд.

Тема номера

Скоро ЦОД станут частью электросети, это ключевая тенденция. Сегодня оператор ЦОД покупает электроэнергию, однако уже завтра он будет сохранять и продавать ее, он будет частью сети наряду с генераторами энергии, и именно здесь АББ сыграет особую роль. У нас широкий ассортимент решений и оборудования, которыми мы можем гордиться. У нас есть все, начиная от подстанций 220 и 110 кВ вплоть до автоматических выключателей системы питания серверных шкафов, а также все, что находится между этими двумя полюсами. У нас есть уникальное предложение для ИБП, мы увеличиваем работоспособность и занимаемся новыми разработками, требующими питания постоянным током. Однако у нас не так много разработок в сфере механического охлаждения, и мы собираемся принять меры, чтобы это исправить. Мы постоянно оцениваем свои возможности в этой области. И последнее, но не менее важное, это наша система Decathlon. В СМИ это решение для систем управления инфраструктурой ЦОД освещалось неоднократно, оно получило множество положительных отзывов специалистов, и это прекрасная возможность для компании АББ преумножить эффект от того, как наши клиенты справляются с затратами и рисками в своей деятельности. Теперь мы используем платформу 800xA не только в традиционных отраслях промышленности, но и в сфере ЦОД, и интерес к ней был просто фантастический. Какие значимые проекты Вы реализовали? Мы нацелены на ведущие бренды, такие как IBM, E-Shelter, Ericsson, Vodafone, Facebook, Microsoft, UBS, Credit Suisse, Telefonica & Telecity. Мы сотрудничаем с ведущими изготовителями комплексного оборудования, среди них Emerson, Caterpillar и другие компании, обслуживающие различные отрасли промышленности. Проект Vodafone является хорошим примером наших отношений с HP’s design consultancy business. Это была значительная сделка, она принесла АББ более 10 млн долларов.

Vodafone расположила свои ЦОД в Индии, и команда HP design рекомендовала АББ в самом начале. Это отличный пример того, почему мы должны разговаривать с конечными пользователями и их консультантами по дизайну. Каковы сейчас основные тенденции на рынке ЦОД? Я думаю, ключевой тенденцией является энергоэффективность. У АББ есть возможность взять на себя роль лидера в области энергоэффективности и продемонстрировать, что существуют инновационные способы управления электроэнергией, генерации и продажи электроэнергии, снижения энергозатрат. Мы должны изменить нынешнее положение вещей, сейчас дела обстоят следующим образом: мы просто покупаем электроэнергию, и на этом все. Необходимо обратить внимание на ЦОД, сделать их частью энергосистемы, дать операторам ЦОД возможность накапливать и продавать энергию самостоятельно. В этом и состоит первая ключевая тенденция на данный момент. Вторая тенденция – объединение в различных отраслях промышленности. Раньше было 10 или 12 различных

типов операторов ЦОД, теперь число упало до 2-3. Интернет, телекоммуникации, размещение серверов – в этих сферах мы видим рост. Нам не нужно заниматься другими сегментами, когда рост происходит в этих трех. Мы можем и должны сосредоточиться на них. Третья же тенденция – настоящий вызов. Это модель надежности для ЦОД, которой бросают вызов технологии глобальных сетей. Когда кто-нибудь строил ЦОД, он устанавливал по два экземпляра всего оборудования на случай, если будет поломка. Два высоковольтных соединения, два комплекта трансформаторов, две низковольтные распределительные части, иногда даже два набора ИБП. Они делали это потому, что им было необходимо держать приложения запущенными, сохранять данные в безопасности. Теперь эти новые компании перемещают данные из одного ЦОД в другой. Модель надежности ЦОД меняется, и я думаю, что АББ может это использовать. Позже мы увидим спрос на более качественные системы управления, и АББ совершенно точно сможет удовлетворить этот спрос.

Референс проекты АББ по ЦОД ЦОД промышленного парка Сучжоу (Китай) Дата-центр соответствует стандарту Tier 4, площадь застройки 52 тыс. кв. м, самый большой дата-центр в Восточном Китае. ЦОД компании Academica (Хельсинки, Финляндия) ЦОД расположен под Успенским собором в городе Хельсинки. Он использует на 80% меньше энергии для охлаждения, чем центры, полагающиеся на традиционные методы.

THORDC via AST (Исландия) Самый экологичный ЦОД в мире IBM: New DC WTC, Winterthur (Швейцария) АББ поставила всю систему энергоснабжения и системы управления и контроля. Дата-центр Green (Швейцария) ЦОД Тандер (Россия) Tieto plc (Хельсинки, Финляндия) Банк Dresdner Kleinwort Wasserstein (Лондон, Великобритания) BP International (Лондон, Великобритания) ЦОД EDS, Doxford (Великобритания) Банк Credit Suisse (Швейцария) ЦОД GDS (Шанхай, Китай)

Энергия разума 1 | 14

11

Наши проекты

Решения для повышения надежности центров обработки данных Устройство ИТ-инфраструктуры любого предприятия должно вестись с учетом постоянного соблюдения высокого уровня безопасности и доступности серверов. Поиск оптимального решения этой задачи приводит крупный и средний бизнес к тому, что вычислительные ресурсы постепенно аккумулируются в специализированных центрах обработки данных (ЦОД), представляющих собой гибкую среду, способную при необходимости перераспределять нагрузки между выполняемыми задачами и успешно справляться с пиковыми потоками данных. Бесперебойное функционирование подобных центров неразрывно связано с надежностью их инженерной инфраструктуры, а в частности – системы электроснабжения. Автор: Ирина Побокина

Надежность ЦОД как основа для стандартизации Чтобы избежать расплывчатых формулировок как при формировании технического задания к строящимся дата-центрам, так и при описании характеристик уже функционирующих ЦОД, была введена независимая си-

стема классификации Tier. Согласно этой градации (входящей в стандарт TIA/EIA-942) все ЦОДы разделяются по четырем классам, исходя из отказоустойчивости оборудования. Уровни Tier 1 и Tier 2 подразумевают сравнительно низкое резервирование1 систем ЦОД (допускается даже его

отсутствие). Главная особенность дата-центров таких классов заключается в необходимости остановки предоставления сервисов для проведения любых профилактических или ремонтных работ. Преимущество ЦОД уровней Tier 1 и Tier 2 – сравнительно невысокая стоимость вычислительных ресурсов.

1 Резервирование – метод повышения характеристик надежности технических устройств или поддержания их на требуемом уровне посредством введения аппаратной избыточности за счет включения запасных (резервных) элементов и связей, дополнительных по сравнению с минимально необходимым для выполнения заданных функций в данных условиях работы.

12

Энергия разума 1 | 14

Наши проекты

Дата-центры класса Tier 3 и Tier 4 принципиально отличаются от объектов более низкого уровня тем, что в них имеется достаточное резервирование как ИТ, так и инженерных систем, чтобы осуществлять ремонтные работы, не останавливая запущенные сервисы. Между собой уровни 3 и 4 (как, впрочем, и уровни 1 и 2) различаются допустимым коэффициентом отказоустойчивости. Для ЦОД уровня Tier 3 он составляет 99,749%, а для Tier 4 – 99,982%. Очевидно, что последний обеспечивает крайне надежную структуру дата-центра – опытным путем отказы оборудования уменьшены до одного четырехчасового случая в пятилетний период. Естественно, если говорить о крупном и среднем бизнесе, наиболее востребованными оказываются дата-центры класса Tier 3 и Tier 4. Для достижения столь высокого уровня надежности современные технологии предлагают целый ряд инструментов, работающих на всех трех логических уровнях ЦОД: программном, телекоммуникационном и инженерном. Центры данных класса Tier 4 наиболее полно соответствуют концепциям отказоустойчивости компьютерного оборудования, в котором используется кластеризация ЦПУ, массивы RAID DASD и резервированные каналы передачи данных, обеспечивающие высокую надежность, эксплуатационную готовность и ремонтопригодность. Важнейшие требования к системе бесперебойного питания – это выходная мощность, время автономной работы, наличие встроенного и/или

внешнего байпаса и возможность наращивания мощности без переделки ИБП.

1) Программное обеспечение для дата-центров позволяет подняться на другой уровень абстракции, работать с виртуальными системами, не привязанными к конкретной географической точке размещения серверов. Иными словами, ЦОД может представлять собой как один объект, так и несколько центров по всей стране, объединенных одной ИТ-инфраструктурой. Это позволяет повысить надежность сервисов, в том числе хранения данных, за счет дублирования информации в различных географических точках.

2) Телекоммуникационные каналы позволяют многократно повторять подключение серверов к Интернету, что гарантирует доступность размещенных в ЦОД данных даже при обрыве связи на одной из магистральных линий.

3) Требуемой безопасности ЦОД невозможно достигнуть без отказоустойчивости входящих в него инженерных систем, в частности – систем кондиционирования, безопасности и т.п. Именно поэтому уровни надежности Tier 3 и 4 предъявляют достаточно жесткие требования к системе электроснабжения. Культура работы с инженерными системами, а также устаревшие комплектующие порождают ряд проблем с реализацией высоких требований к надежности в реальных условиях. По словам Петра Вашкевича, главного инженера департамента интеллектуальных зданий компании

Рекомендации по проектированию ЦОД Любой специалист должен четко понимать, что основная задача при проектировании ЦОД – обеспечить максимальный уровень доступности серверов при минимальном показателе эффективности потребления электроэнергии (PUE)2. Для этого необходимо выполнять 4 правила: 1. Максимально сократить число аварий (качественное оборудование, полная диспетчеризация на всех уровнях).

2. Свести к минимуму время восстановления после аварии.

3. Применять решения и оборудование, позволяющие проводить обслуживание без отключений (резервирование не менее N+1, втычные распределительные системы).

4. Использовать энергоэффективные решения и технологии (частотные преобразователи, компенсаторы реактивной мощности и др.).

«КРОК», на российском рынке встречаются ситуации, когда в ЦОДах большое внимание уделяется одним характеристикам в ущерб другим. Например, в деталях проработаны системы технической безопасности, а система электропитания не продумана на должном уровне. Проблемы системы электроснабжения ЦОД и методы их решения Проблема 1. Недостаточная подготовленность инженеров-проектировщиков. Описание: Отсутствие специализированного опыта часто приводит к тому, что компании используют в своей работе те же принципы, что и при проектировании систем электроснабжения жилых домов или обычных административных или промышленных объектов. «Падение квалификации и компетентности проектировщиков – общероссийский тренд: рынок ЦОД по именам знает действительно профессиональных профильных инженеров, и число их, к сожалению, пока еще крайне невелико. Кроме этого, существует проблема "политического" давления на сам процесс проектирования, как правило, в ущерб техническим характеристикам и экономическим показателям проекта. В этом случае, даже если проектировщик и имеет соответствующую квалификацию, он ограничен в принятии решений. Поэтому результат обычно всегда дороже, чем он мог бы быть, причем больше становятся как капитальные, так и последующие операционные затраты. В дополнение к этому проекты разрабатываются и согласовываются крайне долго, весь процесс по срокам часто "переваливает" за границу одного календарного года. За рубежом за то же самое время среднестатистический ЦОД на несколько мегаватт уже вводится в эксплуатацию», – делится мнением Максим Важенин, эксперт компании «Ди Си квадрат». Решение: Единственное возможное решение – привлечение к строительству объекта профильных специалистов и производителей специализированного качественного оборудования.

Power usage Effectiveness – отношение всей потребляемой инфраструктурой ЦОД электроэнергии к потреблению ИТ-нагрузки. Обычно ЦОД имеют показатель PUE не менее 2.

2

Энергия разума 1 | 14

13

Наши проекты

Категории электроснабжения Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) в отношении обеспечения надежности электроснабжения потребители электроэнергии разделяются на следующие три категории: I категория – электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции, расстройство технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.

II категория – электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

III категория – все остальные электроприемники, не подходящие под определения I и II категорий.

Проблема 2. Простой системы в случае аварии. Описание: Высокие требования по отказоустойчивости ЦОД уровней Tier 3 и Tier 4 ведут к тому, что простой вариант с ремонтом или профилактикой во время отключения электроснабжения неприемлем для дата-центров этих классов. В то же время никакое оборудование не застраховано от поломок, кроме того, любая инженерная система периодически требует проведения осмотра и технического обслуживания. Решение: В дата-центрах высокого уровня надежности необходимо использовать системы, позволяющие оперировать отдельными элементами без отключения от питающей сети. «Сегодня существуют так называемые решения втычного монтажа для системы электроснабжения, – рассказывает Дмитрий Фомин, инженер по группе изделий компании АББ, лидера в производстве силового оборудования и технологий для электроэнергетики и автоматизации. – В прошлом году на российском рынке появилась модульная распределительная система Smissline

TP со встроенными токоведущими шинами (см. рис. 1). В ней реализована идея питания типовых модульных аппаратов непосредственно с шины без дополнительного кабельного подключения, что обеспечивает повышенную надежность соединений системы. Поэтому данное оборудование ориентировано на потребителей первой, в том числе особой категории электроснабжения». Специалист рассказал, что в 2012 году были реализованы первые проекты с применением данной серии оборудования, ими стали ЦОД лаборатории Касперского и ЦОД для нужд Лукойлинформ. В обоих случаях модульная Smissline TP применялась в системах вторичного распределения – щитах питания стоек дата-центров. Проблема 3. Сложности при расширении и модернизации. Описание: Модернизация оборудования – общая проблема ЦОД, не зависящая от локальных особенностей географического региона, где он строится. Ее источником является сам жизненный цикл дата-центра и огромная скорость

Рис. 1. Smissline TP шинная распределительная система втычного монтажа модульных устройств

14

Энергия разума 1 | 14

развития аппаратного обеспечения. «Среднее время эксплуатации ЦОД без капитальной модернизации ИТинфраструктуры составляет 10 лет. Вычислительные узлы, построенные на серверах стандартной архитектуры (X86), морально устаревают и уже не способны удовлетворять постоянно растущим бизнес-требованиям после 3-5 лет эксплуатации. Вычислительная техника класса mid-range "живет" несколько дольше – 5-7 лет. Только оборудование класса high-end (мэйнфреймы) может эксплуатироваться 10 лет и более, – делится опытом Михаил Пузанов, специалист отдела систем стандартной архитектуры департамента сетевой интеграции "ЛАНИТ". – Смена парка оборудования неизбежно влечет за собой изменение существующей системы распределения электропитания и в конечном итоге приводит к модернизации электроснабжения ЦОДа». Решение: Единственное решение, позволяющее справиться с постоянным ростом мощности и необходимостью замены оборудования или внедрения новых аппаратов, – построение масштабируемой системы электроснабжения, позволяющей подстраивать ее параметры под требования ИТ без затрат на переделку уже существующих сегментов. «Не всегда на начальном этапе построения системы электроснабжения очевидно, какие компоненты понадобятся при расширении или модернизации системы. Поэтому необходимо, чтобы оборудование, устанавливаемое в электрическом щите, позволяло в любой момент дополнить систему любым аппаратом. К примеру, стационарная часть системы Smissline TP изготавливается в виде наборной панели шасси с уложенными в них шинами и разъемами для подключения от 6 до 108 модулей (см. рис. 2). Таким образом, если применять это оборудование, на стадии проекта не нужно продумывать, какова будет конечная комбинация устройств, требуются ли для них вспомогательные сигнальные контакты и какое будет распределение нагрузки по фазам», – рассказывает Дмитрий Фомин. Проблема 4. Необходимость постоянно контролировать состояние системы электропитания. Описание: Высокая отказо-устойчивость сервисов достигается только

Наши проекты при помощи дополнительного мониторинга, позволяющего предот-вратить перегрузки сети и аварии. «Контроль параметров электросети в режиме онлайн дает возможность обслуживающему персоналу намного быстрее реагировать на предаварийные состояния электрооборудования, вовремя предотвращать отказы элементов системы и прогнозировать возможные проблемы электроснабжения в целом. При построении больших и сложных систем ЦОД мониторинг становится критически важным, поскольку позволяет свести к минимуму влияние человеческого фактора, а также уменьшить необходимое количество оперативно-технического персонала и обеспечить наибольшую оперативность в принятии решений. Применение системы контроля как минимум желательно, а в случае сложных систем – жизненно необходимо!» – считает Владислав Яковенко, руководитель отдела инфраструктурных проектов компании КОМПЛИТ. Решение: Применение специальных систем измерения и контроля параметров электрической сети. «В 2012 году один из крупнейших операторов мобильной связи провел тестирование системы измерения токов отходящих линий для вторичного распределения энергии в одном из своих ЦОДов. Основываясь на результатах испытаний, был сделан вывод о возможности применения CMS от АББ для повышения отказоустойчивости и энергоэффективности систем энергоснабжения ИТ-оборудования, – приводит пример Дмитрий Фомин. –

Рис. 2. Cистема измерения токов для модульных устроойств серий Smissline TP и System proM compact

Управляющий модуль системы измерения токов CMS поддерживает протокол Modbus RTU, с помощью которого передаются данные в системы диспетчеризации и управления. Миниатюрные датчики системы измерения токов совместимы со всеми компонентами серий Smissline TP и System ProM. Для их соединения с блоком управления используется единый шлейф с цифровым интерфейсом». По словам специалиста, важной особенностью модульной системы

Российский опыт В октябре 2009 года Республика Татарстан завершила строительство технопарка в сфере высоких технологий «ИТ-парк». Объект расположен в самом центре столицы Татарстана – Казани. Общая площадь комплекса составляет примерно 32 тыс. кв. м и включает в себя 5-этажное офисное здание, а также два прилегающих 2-этажных строения. Ядро всей инфраструктуры «ИТ-парка» в сфере высоких технологий – дата-центр, являющийся площадкой для обслуживания серверного и коммуникационного оборудования клиентов. ЦОД соответствует уровню надежности Tier 3 с общей подведенной мощностью 5 МВт и спроектирован для работы в непрерывном режиме. Площадь по фальшполу составляет 1 тыс. кв. м, что позволяет установить 294 стойки со средним энергопотреблением от 4 до 8 кВА на каждую. «Для достижения столь высокого класса надежности и создания масштабируемой системы в ЦОД "ИТ-парка" было установлено оборудование Smissline TP нашей компании. Это позволяет дата-центру снизить затраты клиентов на построение собственной ИТ-инфраструктуры, а также обеспечить непрерывную работу всех серверов партнеров», – рассказывает Дмитрий Фомин.

измерения токов CMS является то, что измерение токов производится непосредственно в цепях потребителей. Такое решение дает возможность получать информацию даже о незначительных изменениях параметров электрической сети и прогнозировать вероятные поломки блоков питания оборудования или предотвращать срабатывания устройств, защищающих от перегрузок. Согласно данным независимой организации по исследованию ЦОД Uptime Institute® за 2012 год, в России функционирует лишь несколько дата-центров, сертифицированных по классу Tier 3, наибольшее количество ЦОД относится к уровням Tier 1 и Tier 2. Однако следует понимать, что только высокий уровень надежности дата-центров является гарантом успешной и бесперебойной работы информационных систем предприятия. Можно взять пример с европейцев, которые не скупятся на применение инноваций в бизнесе и в итоге только выигрывают, ведь затраты на оборудование несопоставимы с финансовыми потерями в случае простоя систем.

Энергия разума 1 | 14

15

Наши проекты

Постоянный ток в ЦОД Центры обработки данных (ЦОД) потребляют примерно в 100 раз больше энергии, чем офисные здания того же размера. Энергоэффективность ЦОД определяется отношением полной мощности потребляемой ЦОД к потреблению ИТ-систем и зависит в том числе от потерь в системе распределения энергии на преобразования переменный/постоянный ток. Применение систем энергоснабжения ЦОД на постоянном токе позволяет сократить потери на 10-20%, компания АББ доказывает это на примере крупнейшего ЦОДа в мире на постоянном токе для ИТ-компании Green (Швейцария). ЦОДы потребляют огромное количество энергии каждый год. В общей сложности это 80 млн мегаватт-часов электроэнергии в год, что составляет почти 2% всех выбросов CO2 в мире. Ряды серверов хранят миллиарды мегабайт информации и работают круглосуточно, позволяя организациям запускать приложения, получать нужную информацию и автоматизировать свою деятельность. Благодаря им можно загружать видео, играть в игры, обмениваться фотографиями, переписываться с друзьями по электронной почте, просматривать страницы в социальных сетях или же проверять свой банковский счет. Каждый год появляется более 5,75 млн новых серверов, и к 2020 году количество углерода, выбрасываемого ЦОД в атмосферу, вырастет в четыре раза. В среднем одному ЦОД требуется мощность, эквивалентная мощности 25 тыс. домовых хозяйств, и вместе они производят почти столько же CO2, сколько вырабатывают Аргентина или Нидерланды. Значительные объемы энергии могут быть сохранены благодаря усовершенствованию оборудования для ЦОД, улучшенному проектированию и более грамотному управлению. Опыт, техника, продукты и поддержка АББ позволяют сделать работу современных ЦОД не только эффективнее, но безопаснее и надежнее. Энергоснабжение ЦОД на постоянном токе Классические системы энергоснабжения ЦОД подразумевают выделение двух подсистем: гарантированного и бесперебойного питания. Гарантированное питание обеспечивается несколькими независимыми источниками питания и системой АВР и применяется для 16

Энергия разума 1 | 14

энергоснабжения инженерных систем ЦОД. Системы бесперебойного питания подразумевают двойное преобразование: постоянный – переменный – постоянный ток для подключения аварийного источника энергии (аккумуляторных батарей) и применяются для энергоснабжения критических подсистем ЦОД и ИТ-нагрузок. Компьютерные системы, связанные с ними телекоммуникации и системы хранения данных работают на постоянном токе, однако по электрической сети к ним поступает переменный ток. Поэтому каждому устройству необходим собственный блок питания для подключения к электрической сети переменного тока, что приводит к потерям энергии при преобразовании и выделению тепла. Появляется необходимость в охлаждении. Очевидной альтернативой в ЦОД является прямое энергоснабжение серверных стоек постоянным током. Использование постоянного тока экономит значительное количество энергии по сравнению с традиционной технологией переменного тока. Система питания на постоянном токе может обеспечить более эффективное потребление энергии в ЦОД, чем система питания на переменном токе, так как уменьшает потери при преобразовании энергии как минимум на 10%. Также снижается необходимость в охлаждении машинного зала ЦОД, что также сокращает затраты энергии. Стоимость энергетического оборудования, монтажа, эксплуатации и технического обслуживания также снижается. Кроме того, системы питания постоянного тока менее сложны и нуждаются в меньшем количестве помещений и оборудования, а значит, в земельной площади меньшего размера. В результате общие затраты на строительство и эксплуатацию объекта могут быть сокра-

щены на 30%. Преимущества систем питания постоянного тока в ЦОД: – повышение энергоэффективности на 10% (не считая уменьшения потребности в охлаждении машинного зала); – инвестиционные затраты ниже на 15%; – необходимо на 15% меньше пространства под застройку; – затраты на установку ниже на 20%; – улучшенные показатели надежности; – сокращение расходов на эксплуатацию и обслуживание. Севернее Цюриха, в городе Лупфиг, среди зеленых холмов Швейцарии возвышается GREEN Datacenter – первый в мире ЦОД, реализованный с применением систем постоянного тока мощностью 1 мегаватт. Данный проект реализован при участи АББ в Швейцарии в сотрудничестве с Validus DC Systems, ведущим поставщиком оборудования для электроэнергетической инфраструктуры постоянного тока концерна АББ. Решение соответствует установленным требованиям Международной электротехнической комиссии (МЭК), которые применяются в большинстве стран мира.

GREEN.CH является ведущим швейцарским поставщиком ITC-услуг для передачи данных через Интернет и безопасности в Интернете. У компании четыре центра обработки данных, самый современный из которых находится в Лупфиге. Известная строгим соблюдением экологических стандартов Green сразу же согласилась стать частью экспериментального проекта АББ, чтобы сделать работу ЦОД более эффективной и менее энергозатратной. Архитектура источника питания постоянного тока До проекта переменный ток дата-центра поступал к серверам через

Наши проекты

трансформаторы среднего напряжения, распределительное устройство переменного тока, источник бесперебойного электропитания, компоненты распределительной сети переменного тока и блоки питания переменного тока. Для нового источника питания постоянного тока требуется более упрощенная архитектура. Местная энергосистема генерирует напряжение 16 кВ, которое подается к элегазовому распределительному устройству среднего напряжения типа АББ ZX0. В случае перерыва в подаче электроэнергии аварийное питание также подает напряжение к распределительному устройству после автоматического переключения, осуществленного с помощью системы управления. Выпрямитель состоит из переключателя среднего напряжения, высокоэффективного трансформатора и непосредственно выпрямителя. Он преобразует переменное напряжение 16 кВ в 400 В постоянного тока и посылает его к серверам без дальнейшей трансформации (упрощенные блоки питания постоянного тока обеспечивают серверы необходимой энергией). Выпрямитель задействует высокоэффективную силовую электронику и полупроводники, производимые на заводе АББ в Ленцбурге. Установленные батареи обеспечивают время автономии 10 минут и используются при нарушении электроснабжения

до тех пор, пока не включится система аварийного питания. Эти батареи также подключены к выпрямительному устройству только через диоды и без какого-либо дополнительного преобразования. АББ – первопроходец в сфере технологий постоянного тока Питание ЦОД напрямую от источника постоянного тока является революционным шагом АББ навстречу будущему с высокой эффективностью использования электроэнергии. Майкл Габриэль, глава местного подразделения по производству низковольтного

оборудования, реализовавшего это решение, оптимистичен в отношении демонстрационного проекта: «Мы надеемся, что полученные результаты убедят как можно больше производителей в преимуществах технологии постоянного тока». Тарак Мехта, глава подразделения Низковольтное оборудование, также видит многообещающие рыночные перспективы источников питания постоянного тока: «Мы представляем первоклассное техническое решение с целым рядом преимуществ. Но только потребителям решать, укоренится ли наша технология».

GREEN Datacenter – пилотный проект на постоянном токе в Швейцарии  Green – самый крупный ЦОД на постоянном токе в мире.  Создан при участии инженеров АББ.  Сертифицирован на уровне Tier 3 (Uptime Institute).  Основные этапы: Заключение контракта: Апрель 2011. Завершение монтажных работ: Декабрь 2011. Ввод в эксплуатацию: Апрель 2012.  Решения AББ AC и DC: ~ 2,200 кв. м площадь машзала AC. ~ 1,100 кв. м площадь машзала DC.  Высокоэффективное решение: 1 МВт – решение на постоянном токе HVDC-совместимые серверы, снижающие потери энергии, а также адаптированные для постоянного тока – HP X1800 G2, HP DL385, HP Blade System c3000.  ЦОД имеет коэффициент энергоэффективности 1,04.

Энергия разума 1 | 14

17

Наши технологии

Волк, козел и капуста в одной лодке Отказоустойчивость, энергоэффективность и затраты для инженерных систем в центрах обработки данных Автор: Дмитрий Фомин

Л

юбой исполнитель при создании центра обработки данных (ЦОД) получает задачу, схожую с перевозкой волка, козла и капусты в одной лодке. Заказчик хочет иметь отказоустойчивый и энергоэффективный ЦОД и при этом не настроен тратить много денег на строительство и эксплуатацию ЦОД. Многие подрядчики уверены, что данная задача не решаема, и не берутся за подобные проекты. Давайте подумаем, так ли это. Центр обработки данных (ЦОД) – это одна из сложнейших систем, в которой сочетаются электрические, механические и ИТ-компоненты, причем отказоустойчивость в большей степени определяется энергоснабжением, а большая часть стоимости – это

ИТ-системы. Возникает парадокс: с одной стороны, система энергоснабжения является ключевым компонентом, определяющим отказоустойчивость и энергоэффективность ЦОД, а с другой стороны – это самый недорогой компонент по сравнению с ИТ-системами. Стоимость системы энергоснабжения ЦОД редко превышает 5-10% от стоимости ИТоборудования. Следовательно, в первую очередь необходимо пересмотреть отношение к затратам на систему энергоснабжения. Очень часто при бюджетировании систем энергоснабжения ЦОД конечные заказчики привлекают не специализирующиеся на ЦОД организации и ориентируются на классические системы энергоснабжения объектов

первой категории. Данный подход в корне не верен, так как системы энергоснабжения ЦОД подразумевают совершенно иные технические и структурные решения, а именно резервирование компонентов на всех уровнях, деление всех нагрузок на потребителей гарантированной бесперебойной систем энергоснабжения, обязательные механические байпасы всех систем и так далее. В итоге заказчик получает систему, не отвечающую требованиям ЦОД, при минимальной экономии средств. Как ни странно, но, чтобы экономить — надо тратить! Покупая более совершенное оборудование, заказчик

18

Энергия разума 1 | 14

Наши проекты

экономит на эксплуатационных расходах и затратах в случае простоя ЦОД. Как это выглядит на практике Любое оборудование можно разделить на три уровня: базовый, продвинутый и экспертный. Выбирая оборудование более высокого уровня, заказчик получает высокий CAPEX, но за счет более совершенных технических решений он получает низкий OPEX и страхует себя от потерь в случае простоя ЦОД. Более того, оборудование экспертного уровня предполагает масштабируемость

решения, например, системы модульных UPS Newave и PDU на базе Smissline TP, что позволяет растянуть CAPEX на несколько лет и наращивать систему энергоснабжения параллельно с заполнением ЦОД. Это, в свою очередь, даст дополнительный экономический эффект за счет постоянной работы системы бесперебойного питания с высоким КПД. Далее оборудование экспертного уровня подразумевает максимальное насыщение системы энергоснабжения элементами мониторинга вплоть до каждой отдельной линии вторичного распределения, что позволяет повысить уровень

отказоустойчивости системы и удешевить ее эксплуатацию. В итоге поставленная задача вполне решаема при условии привлечения для реализации ЦОД специализированного подрядчика и применения оборудования экспертного уровня. Заказчик получает более высокий CAPEX, но с возможностью разделить его на несколько лет, значительную экономию OPEX и экономию потребления энергии как в период заполнения ЦОД, так и в ходе эксплуатации при сохранении высокого уровня отказоустойчивости.

Энергия разума 1 | 14

19

Оборудование для ЦОД

SMISSLINE TP Cерия втычных модульных устройств от АББ с шинной системой распределения энергии

Smissline TP применяется в энергоснабжении особо ответственных потребителей для создания масштабируемых систем вторичного распределения с возможностью контроля токов по каждой линии. Основной особенностью Smissline TP является прямое подключение защитных устройств разных типов к унифицированной распределительной шинной системе с возможностью смены устройств под напряжением без нагрузки. Система Smissline TP применяется для энергоснабжения как на переменном, так и на постоянном токах. По всему миру владельцы центров обработки данных, телекоммуникационных объектов, крупных банков, аэропортов, больниц и объектов энергетики доверяют энергоснабжение своих критических нагрузок оборудованию компании АББ серии Smissline TP. Преимущества: — Высокая отказоустойчивость систем энергоснабжения с применением Smissline TP. — Увеличение времени непрерывной работы.

— Изменение баланса фаз, номиналов и типов защитных устройств без снятия напряжения.

— Компактная интегрируемая система мониторинга токов отходящих линий.

— Ускоренный монтаж системы.

20

Энергия разума 1 | 14

PCS100 AVC (Active Voltage Conditioner) Защищает чувствительную нагрузку промышленных предприятий и коммерческих зданий от сбоев в электроснабжении, вызванных плохим качеством электроэнергии

PCS100 AVC – это трехфазный низковольтный продукт, который корректирует кратковременное падение напряжения, ошибки фазового угла, дисбаланс и скачки напряжения, обеспечивая при этом непрерывное регулирование напряжения.

PCS100 AVC не требует накопителей энергии, так как потребляет из сети дополнительный ток, необходимый для проведения коррекции питающего напряжения.

PCS100 AVC доступен в диапазоне мощностей от 150кВА до 2400кВА. Большие мощности поставляются по специальному заказу. КПД в рабочих режимах превышает 98%.

Преимущества: — Небольшие размеры.

— Высокая надежность, высокая эффективность.

— Низкие эксплуатационные расходы.

— Не требуется накопителей энергии.

— Корректировка повышенного и пониженного напряжения даже с регенеративными (рекуперативными) нагрузками.

— Модульная конструкция.

Conceptpower DPA 500 Модульный ИБП: теперь до 3 МВт

Система Conceptpower DPA 500 является мощной модульной бестрансформаторной системой ИБП для организаций, которым требуется нулевое время простоя. ИБП построен на основе технологии истинного двойного преобразования online и обеспечивает низкую совокупную стоимость владения. Conceptpower DPA 500 является единственным модульным ИБП на рынке, который обеспечивает простое наращивание до 3 МВт с сохранением качественного и надежного электропитания. Такая масштабируемость означает, что при проектировании исходной конфигурации не надо завышать мощность ИБП, посколько при увеличении нагрузки в будущем можно просто добавить дополнительный модуль.

Преимущества: — Расширенный диапазон мощности: от 100 кВт до 3 МВт — КПД AC-AC до 96%.

— Человеко-машинный интерфейс — КПД в экорежиме не менее 99 %.

— «Горячая» замена модулей (OSM).

— Обслуживание без прерывания работы.

— Графический дисплей на всю систему.

— Дисплей в каждом модуле.

— Байпас для технического обслуживания.

Оборудование для ЦОД

ABB Decathlon Управление инфраструктурой дата-центра

С помощью платформы ABB Decathlon операторы дата-центра смогут контролировать состояние серверов, производительность вычислительной системы, измерять коэффициент загруженности процессоров, уровень энергопотребления, а также температуру (как в отдельной серверной стойке, так и в помещении машинного зала или других помещений ЦОД). Специалисты по управлению зданием смогут оперативно анализировать события в системе электропитания, определить, на какое оборудование они повлияли, и при необходимости принимать соответствующие меры. Преимущества: — Создана на базе промышленной системы управления.

— Открытость, масштабируемость.

— Высокое быстродействие системы.

— Эффективный интерфейс оператора и быстрый доступ к требуемой информации.

— Централизованное управление и автоматизация всех систем и оборудования ЦОД.

— Планирование энергопотребления и закупки электроэнергии на основе точного прогнозирования.

— Диагностика неисправностей, анализ причин и выдача рекомендаций по их устранению.

ATS500 Решение для систем АВР ATS500 – решение для систем автоматического ввода резерва на основе силовых автоматических выключателей и ПЛК – использует в качестве коммутационных аппаратов автоматические выключатели в литом корпусе и воздушные автоматические выключатели производства AББ. Они охватывают диапазон токов от 10 A до 6300 А и позволяют создавать многофункциональные АВР для различных областей применения. Наряду с базовой версией, АББ предлагает расширенный вариант решения АВР — ATS500-E. Ключевые особенности расширенного варианта, это измерение параметров электрической сети и контроль состояния коммутационных аппаратов отходящих линий.

Преимущества: — Большой набор схем — Расширенные функциональные возможности — Удобный человеко-машинный интерфейс — Интеграция в системы дистанционного контроля и управления

Emax 2 Самые современные воздушные автоматические выключатели

Новые воздушные автоматические выключатели Emax 2 с номинальными токами до 6300 А специально разработаны для повышения энергоэффективности любой электроустановки: от промышленных и морских применений, а также энергогенерирующих установок до традиционных электроустановок коммерческих зданий и центров обработки данных. Достижение максимальной эффективности электроустановки с целью снижения общего энергопотребления и потерь требует применения интеллектуальных систем управления электропитанием. Уникальная функция управления потребляемой энергией Power Controller, применяемая в выключателях Emax 2, позволяет оптимизировать производительность и повысить надежность электроустановок и в то же время сократить потребление энергии, не причиняя вреда окружающей среде.

Преимущества: — Широкий диапазон применения от 250 А до 6300 А.

— Функция управления нагрузками и энергопотреблением.

— Простая интеграция в системы автоматизации по 7 различным протоколам.

— Компактные размеры позволяют оптимизировать размеры НКУ.

— Простота и безопасность применения.

— Удобный интерфейс цветного сенсорного дисплея с меню на русском языке.

Энергия разума 1 | 14

21

Новости АББ в мире

BDNT при помощи АББ создаст самую крупную в мире инфраструктуру устройств для ускоренного заряда электромобилей в Китае Компания АББ объявила о начале стратегического сотрудничества с Shenzhen BYD Daimler New Technology Co., Ltd. (BDNT). АББ будет предоставлять устройства для ускоренного заряда для электромобилей DENZA в течение следующих шести лет. Китай станет мировым лидером по производству устройств ускоренной зарядки для электромобилей. Зарядные устройства настенного типа будут усовершенствованы для удобства и безопасности пользователя. Одним из таких нововведений станет мобильное приложение, которое позволит осуществлять удаленный мониторинг и контроль процесса подзарядки, а также получать

уведомления об изменении статуса подзарядки. Первые поставки ожидаются в середине 2014 года. Данное решение будет продаваться у дилера DENZA вместе с электромобилями. Китайское правительство ввело стандарт ускоренного заряда на постоянном токе «GBT», чтобы поощрять технические инновации и стимулировать рыночный спрос на электромобили. Городская инфраструктура подзарядки будет ключевым фактором для повышения популярности электромобилей. Стандарт «GBT» даст китайским потребителям возможность заряжать транспортные средства у себя дома или на общественных зарядных станциях.

Полностью электрический автомобиль DENZA предназначен для поездок продолжительностью свыше 200 км и является одним из первых электромобилей большой дальности, поступающих в продажу в Китае.

Компания АББ получила Принципиальное Одобрение (AIP) бортовой электросистемы постоянного тока Американское бюро судоходства — ведущее классификационное общество в судостроительной отрасли (штабквартира в Хьюстоне, США) присвоило компании АББ Одобрение (AIP) бортовой электросистемы постоянного тока. Классификационные общества — учреждения, которые устанавливают и поддерживают технические стандарты в судостроении и эксплуатации судов и морских сооружений, уделяя особое внимание охране окружающей среды в море. С использованием бортовой электросистемы постоянного тока компания АББ создает наиболее конкурентоспособную пропульсивную систему из имеющихся на рынке. Система позволяет генераторам работать на регулируемой скорости, что обеспечивает до 20% экономии топлива по сравнению с традиционной электростанцией, улучшает реакцию динамической системы на возмущения, 22

Энергия разума 1 | 14

а также позволяет сократить размеры используемого пространства и уменьшить количество вредных выбросов. К тому же решение АББ позволяет применять дополнительные источники энергии на постоянном токе, в том числе солнечные батареи,

топливные элементы или батареи, которые могут быть подключены непосредственно к электрическим системам корабля, что, в свою очередь, обеспечит возможности для дополнительной экономии топлива.

Новости АББ в мире

Управление энергоснабжением нового дома фараона Тутанхамона

Большой египетский музей, крупнейший археологический музей в мире, будет оснащен надежными технологиями АББ для энергоснабжения и автоматизации к моменту своего открытия в 2015 году. Музей, задуманный как архитектурный шедевр, занимает 48,6 гектаров (120 акров) и граничит с «вечными» пирамидами Гизы. Музей станет домом для более чем 100 тыс. произведений древнеегипетского

искусства и артефактов, включая знаменитую золотую маску Тутанхамона. АББ совместно с компанией Orascom Construction/BESIX выиграла конкурс на поставку полного комплекта электрооборудования, включая расширенную систему автоматизации 800xA для управления энергоснабжением, трансформаторы, распределительные устройства среднего напряжения, блоки кольцевой

магистрали, низковольтные панели, автоматизированные системы связи и управления (SCADA) и «съемные» модули питания, установленные в Египте впервые. Приводы АББ для систем HVAC (Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха) также будут установлены в насосных и вентиляторных системах, работы включают их ввод в эксплуатацию и запуск.

АББ получила премию Zayed Future Energy 2014 Компания АББ была удостоена премии Zayed Future Energy 2014 в знак признания усилий компании по внедрению инноваций, возобновляемых источников энергии и энергоэффективности. «Для нас большая честь получить такую награду, как Zayed Future Energy 2014, – сказал президент АББ Ульрих

Шписсхофер. – Своей основной задачей мы видим повышение эффективности экономики, снижая воздействие на окружающую среду. Эта премия подчеркивает нашу упорную работу по внедрению инноваций для создания новых решений для наших клиентов в сфере возобновляемых источников энергии и энергоэффективности».

Награду в категории «Крупные корпорации» Ульриху Шписсхоферу вручил Его Высочество Генерал Шейх Мухаммед бен Заид Аль-Нахайян, наследник короны Абу-Даби и Заместитель Верховного Главнокомандующего вооруженными силами ОАЭ, на церемонии награждения в Абу-Даби, столице ОАЭ. Энергия разума 1 | 14

23

Полезные ресурсы

Мобильные приложения компании АББ Мобильные устройства сегодня актуальнее персональных компьютеров. Их неоспоримые преимущества не только в компактности и легкости, но и в специальных приложениях. Программы для смартфонов и планшетов делают рабочий процесс быстрее и комфортнее. Мобильные приложения компании АББ помогут выбрать нужное оборудование, найти наш офис, контакты менеджеров, познакомиться с последними новостями и событиями.

Data Centers 3D При загрузке приложения ваше устройство предложит вам скачать картинку. Эту же картинку вы можете найти на последней обложке нашего журнала. Наведите камеру на фотографию и изучите ЦОД в формате 3D. Познакомьтесь с продуктами и системами АББ, которые способствуют повышению надежности и энергоэффективности дата-центров.

24

Энергия разума 1 | 14

ABB Spots Список всех офисов АББ в мире с адресами и телефонами. Выберите страну и офис в нужном городе. Добавьте телефон любого офиса в свою адресную книгу, а также постройте маршрут до нужного офиса в Google Maps. Штаб-квартиры стран маркированы в приложении специальным значком, а у единого контактного центра отдельная вкладка с телефоном и электронным адресом.

Полезные ресурсы

T Wizard Подберите трансформаторы серии TI, TM, TS всего за несколько шагов. Выбрав назначение оборудования, номинальные мощность и напряжение, пользователь получает подходящее по параметрам решение, включая схему подключения, ссылку на техническую брошюру и сайт компании.

DS Wizard Подберите компактный автоматический выключатель дифференциального тока серии DS201и DS202С для защиты от токов перегрузки, короткого замыкания, а также токов утечки в цепях жилых, коммерческих и промышленных зданий.

S 200 Wizard Выберите модульный автоматический выключатель серии S200 на ток до 63 А, предназначенный для установки в жилых, коммерческих и промышленных зданиях для защиты от токов перегрузки и короткого замыкания.

OVR Wizard Выбор устройства защиты от импульсных перенапряжений для жилых, коммерческих и промышленных зданий. Для каждого подобранного устройства показывается также тип резервной защиты.

CT Wizard Выбор трансформатора тока серии СТ для установки в жилых, коммерческих и промышленных зданиях.

ComfortTouch Включение, выключение и регулировка яркости освещения, управление жалюзи или выполнение сценариев в виде комбинаций вышеназванных функций – все это возможно в режиме дистанционного управления с помощью приложения ComfortTouch App. Обращаем ваше внимание, что дистанционное управление через приложение доступно только для новых панелей управления BuschComfortTouch ® 9/12.1. Приложение ComfortTouch App имеет широкие возможности конфигурирования. В частности, позволяющие интегрировать в интерфейс свои изображения помещений. Подробности о конфигурировании приложения ComfortTouch App вы найдете по адресу: http://www. busch-jaeger-catalogue.com/8136-00023,artikel.html.

E90 Wizard Выбор рубильников E90 модульного исполнения, а также плавких вставок для них: предохранителей серии E9F.

Augmented xA При наведении камеры на маркер с логотипом АББ вы получите все последние новости относительно системы 800 xA, а при наведении на картинку «I want an xA», вы увидите 3D-картинку завода, которую можно будет рассмотреть с разных ракурсов.

Integrity Meter Приложение, помогающее разрешить моральную или этическую дилемму касательно этики ведения бизнеса. Ответы на несколько вопросов, заданных в приложении, помогут принять правильное решение.

Энергия разума 1 | 14

25

Историческая хроника

Турбогенератор Чарльза Брауна Дмитрий Бородин, Виктор Бородин

В области генерирования электроэнергии с помощью трехфазных синхронных генераторов новая эра началась с 1900-х годов в результате разработки так называемых турбогенераторов, т. е. машин, работающих при непосредственном соединении с высокоскоростными паровыми турбинами. Профессор Л.М. Пиотровский (1886-1959)

С

момента применения первых генераторов постоянного и переменного тока и до самого начала XX века существовали лишь два основных источника их вращения: гидротурбина, использующая энергию воды, и паровая машина. Последняя являлась тепловым двигателем, преобразующим энергию пара в механическую работу возвратнопоступательного поршня и далее во вращательное движение вала. В паровой машине (рис.1) под действием давления пара поршень 1 совершал возвратно-поступательное движение. Поршень менял направление с помощью золотника — переключателя, обеспечивающего подачу пара то с одной, то с другой стороны поршня. Возвратно–поступательное 26

Энергия разума 1 | 14

Рис. 1. Поршневая паровая машина

движение затем преобразовывалось во вращательное с помощью коленчатого вала 2 и кривошипно-шатунного механизма 3. Неравномерность движения сглаживалась при помощи маховика 4. Первичный двигатель должен был удовлетворять определенным требованиям. Они состояли в большом числе оборотов и равномерности вращательного движения. На практике к тому времени было уже установлено, что оптимальная частота вращения генератора лежала в пределах 750-4000 об/мин. Только быстроходный двигатель давал возможность при наименьших затратах материала построить генератор наибольшей мощности. Так, по исследованиям известного английского электротехника С. Томпсона,

вес машин переменного тока с малой окружной скоростью превышал аналогичные показатели для быстроходных генераторов в 1,5-2 раза. В начальной стадии развития электроэнергетики, когда переменный ток еще не завоевал господствующего положения и вырабатываемые мощности еще не были высоки, увеличение частоты вращения генераторов достигалась с помощью ременной передачи. Но с появлением центральных электрических станций в десятки мегаватт возможности ременных передач были полностью исчерпаны, и генераторы пришлось разместить на одном валу с паровой машиной. Скорость вращения таких генераторов была весьма низка и не оптимальна. Решение проблемы быстроходности в паровых машинах

Историческая хроника

было весьма непростой задачей. Достигнутые максимальные показатели в мощных паровых машинах были незначительными и составляли 200-300 об/мин. Кроме того, паровые поршневые машины обладали определенной неравномерностью хода, что сказывалось на качестве электроэнергии. Рубеж XIX-XX веков ознаменовался поворотом в области тепловых двигателей. На смену паровой машине пришла паровая турбина. Интересен тот факт, что паровая турбина была придумана гораздо раньше поршневой машины и ее история уходит в древние времена. Известно, что еще у Герона Александрийского имеется описание прибора, датированное 120 г. до н. э., который сейчас называют героновым шаром. Как видно из рис. 2, устройство греческого ученого состояло из полого металлического шара, который вращался на двух подшипниках. С диаметрально противоположных сторон к шару были прикреплены трубки с изогнутыми в одну сторону концами. При нагревании сосуда пар попадал через полую ось шара вовнутрь. Пар, выходя по касательной из трубок, производил вращение шара с помощью реактивной силы. В 1629 году в Риме вышла книга Джованни Бранка Le machine. В этой книге автор приводит рисунок парового

Рис. 3. Турбина Джованни Бранка

Рис. 2. Герон Александрийский и первая турбина

колеса (рис. 3). Паровой котел выполнен в виде человеческой головы, в рот которой вставлена трубка. Вода в котел заливалась через отверстие сверху, затем отверстие закрывалось завинчивающейся пробкой (кольцо на «голове»). После нагревания струя пара направлялась на лопатки колеса турбины. Вращение рабочего колеса передавалось через зубчатую передачу на барабан, который перемещал пестики ступок. Это изображение можно

назвать первым чертежом активной паровой турбины. В XVIII веке, в 1769 году, Джеймс Ватт получил патент на паровую машину прямого действия без использования поршней и кривошипов, однако время паровой турбины еще не пришло, для этого не хватало научной и технологической базы. В XIX веке многие изобретатели пробовали свои силы на этом поприще. Основная проблема заключалась в крайне высокой скорости струи пара, приближающейся к скорости звука. Большие скорости ротора, значительные температуры были главными препятствиями в практической реализации паровой турбины. Требовался высокий уровень обработки металлов, позволяющий добиться прецизионной точности изготовления отдельных узлов при существенно большей их прочности по сравнению с поршневыми машинами. Наконец, двум изобретателям удалось сконструировать паровые турбины, пригодные для практического применения: в 1883 году шведу Карлу Густаву де Лавалю, а годом позже — британцу, сэру Чарлзу Алджернону Парсонсу. В 1893 году на международной выставке в Чикаго Лаваль представил небольшую турбину мощностью в 5 л. с. с частотой вращения 30 тыс. об/мин. Турбина состояла из единственного Энергия разума 1 | 14

27

Историческая хроника

Рис. 4. Первые турбогенераторные установки Brown, Boveri & Cie

лопастного колеса, на которое струя пара попадала под острым углом. Огромная скорость вращения была существенным прорывом в направлении создания паровых турбин, но одновременно она была и недостатком, поскольку такая скорость требовала понижающего редуктора. Инженер Парсонс после пятнадцати лет экспериментов в 1884 году изготовил первую многоступенчатую турбину реактивного типа. Парсонс распределил напор пара на несколько ступеней турбины, которая состояла из 30 вращающихся и стольких же направляющих лопаток. Мощность этой турбины была 10 л. с. при 18 тыс. об/мин. К началу 90-х годов Парсонс изготовил уже несколько сот турбин. В своих конструкциях он применял новейшие технологии своего времени. Например, лопатки турбин изготавливались из разных материалов: для насыщенного и умеренного перегретого пара использовалась бронза, никелевая бронза — для сильно перегретого пара, медь — для области высокого давления. Последовательно увеличивая количество ступеней и диаметр ротора, Парсонс 28

Энергия разума 1 | 14

смог понизить скорость вращения до 3 тыс. оборотов в минуту, что уже делало паровую турбину интересной для выработки электрической энергии. Кроме того, паровые турбины, по сравнению с поршневыми машинами, обладали рядом важнейших преимуществ: способностью развивать большие мощности в одном агрегате; сравнительно небольшими размерами, высоким КПД и равномерностью хода, относительной простотой конструкции. Инженеры и конструкторы быстро поняли важность нового изобретения для целей энергетики. Но при появлении паровых турбин возникли новые проблемы — уже с электрическими генераторами. Синхронные генераторы изготавливали тогда только явнополюсной конструкции. При скоростях турбины в 1500 и более оборотов в минуту окружные скорости роторов генераторов имели недопустимые величины, при которых элементы роторов традиционной конструкции (обмотки, пазовая изоляция, крепления и т. д.) просто не выдерживали центробежных нагрузок. Роторы тур-

богенераторов приходилось делать сравнительно небольшого диаметра, но и в этом случае показатели линейной скорости элементов ротора были значительно выше, чем у обыкновенных машин. В 1908 году в статье о развитии турбогенераторостроения, опубликованной в журнале «Электричество», писалось: «…окружная скорость ротора у обыкновенных машин при чугунном роторе редко достигает скоростей в 30 м/с, а выполненные турбогенераторы средней и большей мощности имеют скорости 60-90 м/с, единичные же экземпляры более 100 м/с. При таких скоростях каждый килограмм материала ротора испытывает напряжение в несколько тысяч килограммов, а поэтому роторы требуют весьма тщательного выполнения, особенно еще потому, что они несут возбуждающую обмотку». Одним из первых оценил открывшиеся широкие перспективы Чарльз Браун. Brown, Boveri & Cie приобретает лицензию на производство турбин Парсонса и становится единственным поставщиком этих машин в Европе.

Историческая хроника Первая паровая турбина, выпущенная Brown, Boveri & Cie в Бадене, имела мощность 250 кВт и была поставлена в 1901 году в Италию. Чарльз Браун в это время много занимался проблемами разработки новых высокопрочных конструкций роторов для генераторов турбин. Сильванус Томпсон писал о работе Брауна в этот период: «К числу тех, кто рано осознал необходимость внесения существенных изменений в конструкцию электрических машин вследствие использования высоких окружных скоростей, относится Ч. Ю. Л. Браун. …он понял, что многие конструктивные решения, вполне подходящие для машин с медленным ходом, оказываются несостоятельны при высоких скоростях, когда центробежные силы более чем в 1 тыс. раз

превосходят силу тяжести... Даже при малом количестве полюсов (например, 2 или 4) и большой длине при относительно малом диаметре самая прочная конструкция с плотно подогнанными медными полосами оказывается недостаточно прочной. При высоких скоростях вращения совершенно необходима точная балансировка. Однако, чтобы динамическое равновесие не менялось при этом даже после длительной эксплуатации, обмотка возбуждения должна быть зафиксирована абсолютно устойчиво, с гарантированной механической прочностью. Для достижения этого Браун предложил и запатентовал несколько решений». Сам Ч. Ю. Л. Браун так пишет о своей работе в этот период: «В 1900 году по моей инициативе

было начато производство паровых турбин. При этом оказалось, что производившиеся до настоящего времени типы генераторов для них не подходят, поэтому я предложил использовать изобретенный мною валообразный индуктор магнитного поля, который даже в первом исполнении показал столь хорошие результаты, что на него немедленно была подана патентная заявка. Это было в 1901 году». В 1901 году Ч. Браун получает патент № 138253 под названием «Ротационный индуктор для генераторов переменного тока» (рис. 5). Поясним сущность изобретения Брауна. Как уже упоминалось выше, в то время роторы синхронных машин были явнополюсной конструкции, т. е. имели явно выраженные полюса. Каждый полюс выполнялся в виде

Рис. 5. Патент Ч. Брауна «Ротационный индуктор для генераторов переменного тока»

Энергия разума 1 | 14

29

Историческая хроника

Рис. 6. Конструкция явнополюсной синхронной машины

отдельного узла, состоящего из сердечника 1, полюсного наконечника 2 и полюсной катушки возбуждения 3 (рис. 6). Эта конструкция почти за десять лет своего существования (с начала 1890-х) успела стать классической. Для турбогенераторов Браун применил зубчатый ротор. Традиционная явнополюсная машина превратилась в неявнополюсную. Конструкция турбогенератора Брауна представлена на рис. 8. В пазы ротора 1 укладывалась обмотка возбуждения 2. Браун стал применять два вида пазов: радиальные и параллельные. Примерно третья часть полюсного

деления оставалась свободной от пазов и образовывала так называемый «большой зубец» 3, через который проходила основная часть главного магнитного потока генератора. Обмотка возбуждения закреплялась при помощи бронзовых клиньев 4. Лобовые части обмотки возбуждения крепились при помощи бандажных колец 5. Особое внимание уделялось вентиляции. Эта задача усложнялась тем обстоятельством, что длина активной части ротора турбогенератора была в несколько раз больше его диаметра. Магнитопровод статора и ротора расщеплялся в осевом

Рис. 7. Первые турбогенераторные установки Brown, Boveri & Cie

30

Энергия разума 1 | 14

направлении на отдельные пакеты, между которыми имелись вентиляционные промежутки (рис. 10). Большой вклад в развитие этого направления в электромашиностроении внес двоюродный брат Ч. Ю. Л. Брауна — Эрик Браун (1866-1942 годы) В 1900 году он был назначен руководителем строительства нового турбинного завода в Бадене и руководил этим предприятием до 1930 года. Ведущие мировые производители электрических машин параллельно с Brown, Boveri & Cie интенсивно занимались разработками высокоскоростных турбогенераторов.

Историческая хроника

Рис. 8. Конструкция турбогенератора Ч. Брауна

Тем не менее самым удачным решением было решение Ч. Брауна. Конкуренты тщетно пытались обойти этот патент, предлагая подобные решения. Brown, Boveri & Cie регулярно подавала иски, защищая свои патентные права на это изобретение. Поэтому многие фирмы, в том числе «Сименс», AEG, «Вестингауз», заключили с Brown, Boveri & Cie лицензионные соглашения, по которым выплачивали за право использования идей Ч. Брауна многие миллионы. До 1906 года Brown, Boveri & Cie продала около

Рис. 9. Ротор первого турбогенератора

500 паровых турбин общей мощностью 770 мегаватт, а в 1910 году перешагнула границу в 1 гигаватт! Производство паровых турбин превратилось в одно из важнейших направлений деятельности Brown, Boveri & Cie. В 1904 году на него приходилась уже половина оборотов фирмы. Конструкция турбогенератора Ч. Брауна практически в неизменном виде применяется и по сей день. Чарльз Браун является, бесспорно, отцом современной конструкции синхронных машин, причем много-

детным отцом, поскольку именно им созданы все основные, применяющиеся в настоящее время типы синхронных двигателей и генераторов, широчайшего спектра частот вращения и мощностей. Лауфенский трехфазный генератор, зонтичные генераторы, маховичные генераторы, турбогенераторы и скоростные синхронные двигатели — вот вершины творческого гения Брауна. Без этих машин невозможно представить себе современное электромашиностроение.

Рис. 10. Схема охлаждения воздухом турбогенератора

Энергия разума 1 | 14

31

Conceptpower DPA 500 Модульный ИБП: теперь до 3 МВт

Conceptpower DPA 500 - модульная бестрансформаторная система бесперебойного питания (ИБП), которая гарантирует нулевое время простоя при низкой стоимости владения.

Conceptpower DPA 500 является единственным модульным ИБП на рынке, который обеспечивает простое наращивание до 3МВт с сохранением качественного и надежного электропитания. Скачайте приложение Data Center 3D и наведите камеру на фотографию.