Проектирование отказоустойчивых систем всегда имеет свою цену. Для понимания того, какие части системы стоит проектировать отказоустойчивыми, учитываются как минимум несколько критериев: насколько велика вероятность единичного отказа, влияние единичного отказа на работоспособность всей системы, построение деревьев отказа, а также насколько дорого обойдется обеспечение отказоустойчивости и сопоставимо ли это с возможными потерями от простоев оборудования.

Не секрет, что в системах гарантированного электропитания самую низкую надежность по-прежнему демонстрируют свинцово-кислотные аккумуляторные батареи. Укрепление этого слабого звена позволит повысить отказоустойчивость батарейного массива, системы электропитания в целом, а также заметно снизит совокупную стоимость владения (ТСО).

Задача остается актуальной для многих промышленных, нефтегазовых и химических предприятий, транспортного сектора и других менее ответственных объектов.

CyberPower предлагает сразу два пути для решения этой задачи. Первый — наименее затратный и весьма простой в реализации: установка на массив свинцово-кислотных аккумуляторов автоматической системы контроля и управления батарейными массивами CyberPower. Второй — применение в составе системы гарантированного питания ИБП с массивом никель-кадмиевых (Ni-Cd) аккумуляторов вместо привычных ИТ-рынку свинцово-кислотных. Второй вариант особо интересен для объектов с высочайшими требованиями к надёжности, таких как управление воздушным движением, высокоскоростной транспорт, газонефтедобыча, нефтехимия и нефтепереработка и т. п.

Голые факты

В ИТ-отрасли для оснащения ИБП из всех известных человечеству разновидностей аккумуляторных батарей чаще всего используют необслуживемые (герметизированные) свинцово-кислотные. Главное и решающее их достоинство — привлекательная цена.

На деле необслуживаемые свинцово-кислотные батареи — сложное и капризное электрохимическое оборудование. Заявляемый обычно срок эксплуатации таких батарей (до 6-10 лет) достижим только в идеальных условиях — при стабильных +20 0С и без глубокого разряда. Увеличение температуры эксплуатации на каждые 10 0С сокращает срок службы АКБ в два раза. При отрицательных температурах происходит стремительное снижение разрядных характеристик, а надёжная эксплуатация свинцово-кислотной батареи при температуре ниже −20 0С и вовсе невозможна.

По оценке американского института Понэмона, до трети всех случаев отказов «тяжёлых» ИБП вызваны именно снижением рабочих характеристик свинцово-кислотных батарей. При этом деградация аккумуляторов со временем — процесс неизбежный, неправильные условия хранения или граничные условия эксплуатации могут его только ускорять. Средний срок службы АКБ на промышленных объектах не превышает 3-5 лет.

Чтобы гарантировать работоспособность свинцово-кислотных аккумуляторов на всём протяжении этого срока, необходимо регулярно контролировать их состояние, выявлять деградирующие батареи и заменять их. На ответственных промышленных объектах это требование становится обязательным, но вручную осуществлять такого рода мониторинг затратно, поэтому обслуживание и проведение замеров в ручном режиме обычно выполняют не чаще, чем раз в год.

Усложняет задачу регулярного мониторинга и тот факт, что батарейные шкафы и отдельные аккумуляторы в них обычно проектируются таким образом, чтобы обеспечить максимальную плотность энергии в единице объёма. Это делает попросту невозможным обслуживание и проведение замеров в рабочем состоянии. На время ТО приходится полностью отключать всю систему гарантированного электропитания, а иногда даже останавливать работу на производственном объекте для проведения измерительных процедур.

Избежать столь нежелательных для бизнеса ситуаций не в ущерб надёжности гарантированному электропитанию позволяют системы автоматизированного контроля и управления батарейными массивами — BMS (Battery Management Systems). По оценке Grand View Research, мировой рынок таких систем продолжит расти год от года со средним темпом 19%, достигнув в 2025-м уровня 12,23 млрд долл. США.

Автоматизируй ЭТО. Используй BMS

BMS CyberPower — известный продукт на рынке, эффективность работы которого уже оценили, например, Сибур, Новокуйбышевский и Куйбышевский НПЗ, Самара Нефтегаз, РНПК Роснефть, ТАНЭКО. Система состоит из контроллера сбора и обработки информации BM l00 в сочетании с размещаемыми на группах аккумуляторных батарей датчиками BP100-12V. Батарейные датчики контролируют температуру, напряжение и внутреннее сопротивление каждой аккумуляторной батареи в режиме реального времени и при необходимости выравнивают напряжение заряда.

BMS CyberPower работает с оборудованием любых вендоров. Возможна установка на уже эксплуатируемые массивы аккумуляторных батарей, что тоже имеет практический смысл и сразу же начинает окупать себя, наглядно демонстрируя объективную картину состояния всех контролируемых АКБ.

Применение BMS помогает повысить надёжность системы, избежать аварийного отключения, простоев и непредвиденных расходов. Все перечисленные особенности вместе обеспечивают ощутимое продление срока службы АКБ — в среднем от 6 до 24 месяца, что для свинцово-кислотных аккумуляторов более чем солидно. Это решение CyberPower даёт заказчику возможность полностью отказаться от дорогостоящих плановых контрольно-измерительных мероприятий.

Для беспрецедентной надёжности Ni-Cd

Выход компании CyberPower на отраслевые рынки, плотное сотрудничество с предприятиями нефтегазового сектора показало, что нужны и принципиально другие решения. Например, в случае установки системы ИБП на объекты, не допускающие перерывов в электропитании, со сложными климатическими условиями или труднодоступной местности.

Во всех подобных ситуациях стоимость владения системой ИБП со свинцово-кислотными батареями значительно возрастает из-за необходимости более частой замены АКБ и/или внушительных затрат на логистику. Очевидно, что даже BMS здесь не поможет заметно сократить расходы. CyberPower рекомендует использовать в составе комплексной системы гарантированного электропитания подобных объектов массивы герметизированных необслуживаемых никель-кадмиевых (Ni-Cd) аккумуляторов, в которых отсутствует эффект памяти.

Щёлочь в Ni-Cd батарее не является участником химической реакции, поэтому в никель-кадмиевых аккумуляторах отсутствует эффект сульфатации пластин в случае недозаряда и при длительном нахождении в разряженном состоянии. Другими словами, Ni-Cd батареи не деградируют со временем, что полностью исключает риск внезапного выхода батареи из строя.

Срок эксплуатации никель-кадмиевых батарей составляет более 25 лет, они могут эксплуатироваться в диапазоне температур от −50 0С до +70 0С. При повышенных температурах срок службы снижается, но не так сильно, как для АКБ. Это позволяет хранить и эксплуатировать аккумуляторные батареи в широком температурном диапазоне, что может существенно снизить затраты на инфраструктуру. За счёт минимизации расходов на техническое обслуживание и эксплуатацию применение Ni-Cd батарей окупает себя уже через 5 лет.

Гарантии на будущее

Никель-кадмиевые батареи прекрасно подходят для обеспечения высокого уровня надёжности гарантированного электроснабжения, позволяют заказчикам снижать эксплуатационные расходы и готовы к работе в сложных климатических условиях, в том числе и снаружи отапливаемых/кондиционируемых помещений.

Но даже с учётом перечисленных достоинств Ni-Cd аккумуляторные батареи нельзя назвать решением для всех: при сопоставимой ёмкости оно примерно на 40% дороже решения, построенного на свинцово-кислотных батареях, и потому рекомендуется CyberPower заказчикам лишь в исключительных случаях. А именно — там, где требуется строго гарантированная надёжность, а также там, где другие аккумуляторные батареи попросту непригодны по своим эксплуатационным характеристикам.

В менее экстремальных условиях для снижения стоимости владения и повышения отказоустойчивости системы гарантированного питания будет достаточно системы автоматического контроля и управления батареями — BMS CyberPower.

Статья на правах рекламы

Версия для печати (без изображений)   Все предложения