Надежность системы резервного копирования
Мониторинг батареи стал очень популярной темой, и многие компании либо приобрели оборудование, либо находятся в процессе оценки этих систем. В этой статье обсуждается, почему мониторинг является важным и какие параметры необходимо контролировать.
Мониторинг и обслуживание аккумулятора (на фото: аккумуляторная батарея подстанции NiCd под напряжением 110 В)
Краткое описание отказов батарей включено для поддержки представленных рекомендаций.
Эта техническая статья, по сути, является руководством для выбора правильных возможностей системы мониторинга, необходимых для достижения оптимальной надежности системы резервного копирования.
Введение
Прошло уже двадцать лет с момента появления первого монитора батареи. Фактически, наш первоначальный патент истек. Первый монитор был в первую очередь предназначен для сокращения времени обслуживания и замены неопытного обслуживающего персонала.
С тех ранних дней стало известно намного больше о том, почему и как не работают аккумуляторы, и возникли проблемы с новыми батареями с введением батарей VRLA.
Сегодня пользователям стало очевидным, что производительность батареи не может считаться само собой разумеющейся. Стоимость сбоев делает затраты на мониторинг кажущимися незначительными, особенно в крупных приложениях для центров обработки данных, где даже кратковременный крах мощности для компьютеров может сравниться со многими миллионами долларов потерь.
Зачем нужен мониторинг?
Есть много аргументов для мониторинга, но наиболее очевидными причинами являются:
- Повышенная надежность системы
- Экономия затрат за счет сокращения времени обслуживания и оптимального срока службы батареи, что оправдывает первоначальные инвестиции
- Безопасность персонала
Повышение надежности системы
Повышение надежности системы за счет устранения сбоев питания, очевидно, является огромной экономией. Иногда тратить деньги на экономию денег - это сложный аргумент, чтобы доказать бухгалтерам компании, но когда стоимость неудачи сравнивается со стоимостью мониторинга, кажется почти безответственным не рассматривать ее.
Как мониторинг может повысить надежность системы?
Мониторинг повышает надежность системы, обнаруживая проблемы с батареей на ранней стадии, прежде чем они могут привести к резкому сбою системы.
Как выявляются проблемы?
Проблемы обнаруживаются путем измерения внутреннего сопротивления каждой ячейки или модуля в системе. Было доказано, что сопротивление ячейки является надежным индикатором состояния батареи. Единственный другой способ тестирования состояния батареи - выполнить тест мощности. Никто не может утверждать об эффективности теста пропускной способности, но, к сожалению, из-за его стоимости, многие пользователи не будут загружать тесты на свои батареи.
Главным преимуществом теста сопротивления является то, что он может выполняться автоматически, без присутствия любого присутствующего персонала.
Экономия затрат
Существует три способа мониторинга, которые могут обеспечить экономию средств, которые легко компенсируют первоначальные затраты на покупку системы мониторинга: за счет сокращения времени обслуживания, оптимизации срока службы батареи и снижения затрат на тестирование.
Сокращение времени обслуживания?
Время, необходимое для поддержания батарей в типичном небольшом корпусе ИБП, малогабаритном телефоне или подстанции электростанции, в соответствии со стандартами IEEE составляет не менее 25 часов в год. Большинство этих часов можно сохранить с помощью монитора, а оставшиеся часы будут платить за верхнюю часть монитора батареи через два-четыре года.
Оптимизация времени автономной работы
На время работы от батареи в значительной степени влияют температура окружающей среды, чрезмерное циклирование и напряжение поплавка. Монитор, который помогает пользователю принимать корректирующие меры против любого состояния, не соответствующего допуску, может предотвратить преждевременное старение батарей.
Многие пользователи получают от 50% до 80% реалистичной жизни своих батарей.
Снижение затрат на тестирование
Каждая новая аккумуляторная система должна быть протестирована с испытанием на мощность, чтобы доказать, что она сможет выполнять, когда это необходимо. Это также разумно, особенно в тех случаях, когда речь идет о финансовых проблемах или проблемах безопасности, для проведения периодических испытаний пропускной способности, чтобы определить, где находится аккумулятор в своем прогнозируемом сроке службы.
Стоимость выполнения этих тестов составляет несколько тысяч долларов за тест и требует большого времени настройки. Постоянно установленный монитор, который может регистрировать данные во время запланированного или незапланированного разряда, устраняет значительную сумму этих затрат.
верхний
безопасности
Постоянно подключенный монитор батареи уменьшает потребность обслуживающего персонала в непосредственном контакте с высоким напряжением, присутствующим в большинстве аккумуляторных систем. Если монитор идентифицирует проблему, возможно, к нему может понадобиться доступ к аккумулятору обслуживающим персоналом. Однако в случае проблемы батарея обычно отключается от нагрузки и зарядного устройства, тем самым уменьшая экспозицию.
Системы ИБП, у которых есть батареи, установленные в шкафу, особенно опасны для работы, поскольку для доступа к клеммам аккумулятора для проведения текущих измерений технического обслуживания очень мало места. И, кроме вопросов безопасности персонала, всегда существует опасность того, что кто-то случайно создаст проблему, которая отключит систему.
Какие параметры ДОЛЖНЫ БЫТЬ проверены?
Какие параметры ДОЛЖНЫ БЫТЬ проверены?
Некоторые параметры батареи контролируются, чтобы убедиться, что батарея работает в условиях, гарантирующих оптимальный срок службы, а некоторые контролируются для отслеживания состояния батареи.
Чтобы монитор выполнил свои основные задачи, он должен, как минимум, отслеживать следующие параметры:
- Общее строковое напряжение. Чтобы убедиться, что зарядное устройство установлено правильно и работает правильно.
- Сотовые напряжения. Чтобы проверить правильность зарядки всех ячеек.
- Температура окружающей среды. Для того, чтобы проверить, что температура окружающей среды находится на оптимальной температуре или близкой к ее длительности и максимальной мощности.
- Сопротивление внутренней ячейки. Чтобы проверить состояние здоровья, идентифицируя клетки с низкой емкостью.
- Межклеточное сопротивление. Проверить целостность пути проводимости и избежать возможных пожаров и резких выходов.
- Циклы загрузки. Проверить количество и глубину разрядов. Эта информация используется для продления срока службы батареи и разрешения вопросов гарантии. Другими параметрами, которые полезны при анализе производительности батареи, являются:
- Ток нагрузки. Ток, подаваемый батареей во время разрядки, используется для расчета емкости аккумулятора. Также полезно в параллельных строковых приложениях видеть, как строки разделяют нагрузку.
- Поплавковый ток. Потоковый ток, потребляемый батареей, может быть полезен в батареях VRLA для обнаружения условий термического разгона.
Почему батареи не работают?
Генеральная
Следует отметить, что все свинцово-кислотные батареи имеют ограниченный срок службы. Нормальный режим отказа, который диктует конец срока службы хорошо поддерживаемой затопленной батареи, представляет собой положительную коррозию сетки. Положительные сетки теряют свою механическую прочность и начинают разрываться. Иногда, прежде чем это произойдет, структура сетки выросла до такой степени, что паста или активный материал потеряли много контактов с сеткой.
Обе проблемы приводят к большому увеличению внутреннего сопротивления, которое может быть легко обнаружено. На самом деле, по мнению авторов, из-за предсказуемого распада затопленных ячеек измерения внутреннего сопротивления ячейки могут быть использованы для предсказания конца жизни. Нормальный срок службы аккумулятора с хорошим качеством составляет двадцать лет.
Сегодня продукт VRLA имеет только около семилетний срок службы, и эти клетки не живут достаточно долго, чтобы умереть от нормальной положительной коррозии сетки. Наиболее распространенной проблемой для их ранней кончины было высыхание или потеря воды в электролите.
Имеются также исследования, свидетельствующие о том, что вторичные реакции от внутренней рекомбинации газообразного водорода и кислорода могут отрицательно влиять на напряжение поляризации отрицательных пластин и / или ускорять положительную коррозию сетки. Обе проблемы приводят к потере мощности.
Анализ отказов
Отказ батареи
Следующие проблемы, большинство из которых могут контролироваться пользователем, являются наиболее распространенными причинами преждевременных сбоев в работе системы:
Чрезмерная цикличность
Велосипедная способность свинцово-кальциевой батареи зависит от глубины разряда. Например, батарея рассчитана на 50 глубоких циклов (удаление более 80% энергии), но может доставлять 300 циклов для 25% -ной глубины цикла разрядки.
Батарея ИБП, которая обычно обеспечивает только около 25% накопленной энергии в течение 15-минутного времени резервирования, может обеспечить 300 таких циклов.
Утечка уплотнения уплотнения
Негерметичное почтовое уплотнение позволяет кислоте мигрировать в область пост / межсоединений и вызывать проблемы с подключением. Свободные межсоединения. Неправильно затянутая межсоединительная аппаратура означает соединения с очень высоким сопротивлением.
Низкое плавающее напряжение
Это приводит к образованию на поверхности пластин сульфатных кристаллов. Сульфатные кристаллы, которые затвердевают в течение длительного периода времени, не возвращаются в растворе при приложении надлежащего напряжения и, следовательно, вызывают постоянную потерю мощности. Эта проблема проявляется как увеличение сопротивления клеток.
Высокое поплавковое напряжение
Это приводит к избыточному газированию водорода и кислорода, что приводит к потере воды в затопленных клетках, а также к высыханию и потенциальному тепловому побегу в клетках VRLA. Высокое поплавковое напряжение также вызывает утечку активного материала из положительных пластин. Все эти проблемы увеличивают внутреннее сопротивление ячейки. Низкая температура.
Емкость аккумулятора снижается при низких температурах. (При 62 ° F производительность составляет около 90%.) При низких температурах для поддержания полной зарядки требуется более высокое напряжение плавания. Если зарядное устройство не настроено должным образом, ячейки могут быть подзаряжены, что приводит к проблемам, описанным при низком напряжении.
Высокая температура
Это приводит к потере батареи. (Жизнь сокращается наполовину при работе при температуре выше 92 ° F.) Высокая температура также увеличивает ток плавания, что приводит к потере воды в затопленных клетках, а также к высыханию и термическому побегу в клетках VRLA. Эти проблемы приводят к увеличению сопротивления клеток. Разряд без подзарядки. Полностью разряженная или почти полностью разряженная ячейка будет повреждена и, возможно, разрушена, если ее не перезаряжать в течение 24-48 часов.
переразряд
Это вызывает аномальное расширение пластин, что может привести к постоянным повреждениям и проблемам с перезарядкой. Это может произойти в слабо нагруженных системах ИБП, которые испытывают большой перерыв в электропитании.
Повышение электрохимической стойкости
Увеличение из-за проблем в пасте или электролите. Этот отказ приводит к тому, что ячейка «разряжается» и становится неспособной доставить номинальную мощность.
Увеличение металлической стойкости
Более серьезные и опасные из двух проблем сопротивления. Высокое сопротивление металла означает проблему на пути проводимости, которая может привести к катастрофическому разрушению, например, взрыву или полной потере тока.
Проблемы с металлическим сопротивлением могут привести к резким отказам, что может нанести потенциальный вред оборудованию и персоналу, не говоря уже о потере мощности.
Сводка анализа отказов
Из приведенного выше обсуждения должно быть очевидно, что почти все проблемы с батареей могут быть обнаружены увеличением внутреннего сопротивления ячейки. Следует также отметить, что проблемы межсоединений могут вызвать пожары и резкие перерывы. Это делает измерения сопротивления обязательными для приложений, которые не могут терпеть потерю
власти.
Единственным тестом на батарею, который может обеспечить лучшую информацию о состоянии здоровья системы, является настоящий тест мощности. Поскольку внутреннее сопротивление ячейки может быть использовано для прогнозирования ее эффективности, важно знать, какое значение сопротивления (базовое значение) известной 100-процентной ячейки ячейки, а затем периодически сравнивать значение сопротивления ячейки с этой базовой линией стоимость.
верхний
Требования к обслуживанию системной батареи
Многие пользователи аккумуляторов не понимают, что требуется для поддержания надежной аккумуляторной системы. Поэтому они:
- ничего не делать, ожидая, когда система потерпит неудачу;
- нанять техническое обслуживание и доверие, чтобы они знали, что делать;
- подключить самый дешевый монитор, который они могут найти, и полагаться на него вовремя; или, надеюсь,
- изучите рекомендации, сделанные отраслевыми экспертами, такими как Координационный комитет стандартов IEEE SCC-29.
В следующих разделах очень кратко обсуждается, что стандарты IEEE рекомендуют в отношении обслуживания и тестирования как для аккумуляторных систем с вентилируемым свинцовым кислотным аккумулятором, так и для кислородных аккумуляторных систем с регулируемым клапаном. Сравнивая требования стандартов с функциями, которые могут автоматически выполняться с помощью монитора, легко будет сделать вывод о том, что монитор может экономить время обслуживания и тестирования.
Некоторые проверки технического обслуживания, такие как визуальные, нельзя игнорировать и выполнять не реже одного раза в год. Постоянно подключенный монитор также, очевидно, повышает надежность системы батарей значительным фактором, поскольку он работает 24 часа в сутки каждый день.
ИСТОЧНИК: Albércorp