может быть, его нет

он сде́лает всё, что смо́жет — he'll do what he can

мо́жно ли пойти́ туда́? — can/may we go there?

мы не могли́ убеди́ть их — we couldn't/weren't able/didn't manage/failed to persuade them

он мог обыгра́ть любо́го — he could beat anybody

они́ смогли́ спасти́сь — they were able/managed to escape

система охлаждения ЦОДа
-
[Интент]т

Система охлаждения для небольшого ЦОДа

Александр Барсков

Вы­мыш­лен­ная ком­па­ния (далее За­каз­чик) по­про­си­ла пред­ло­жить си­сте­му охла­жде­ния для стро­я­ще­го­ся ком­мер­че­ско­го ЦОДа. В ос­нов­ном зале пла­ни­ру­ет­ся установить:

• 60 стоек с энер­го­по­треб­ле­ни­ем по 5 кВт (всего 300 кВт) — все эле­мен­ты, необ­хо­ди­мые для обес­пе­че­ния тре­бу­е­мой тем­пе­ра­ту­ры и влаж­но­сти, долж­ны быть уста­нов­ле­ны сразу;
• 16 стоек с энер­го­по­треб­ле­ни­ем по 20 кВт (всего 320 кВт) — это обо­ру­до­ва­ние будет уста­нав­ли­вать­ся по­сте­пен­но (по мере необ­хо­ди­мо­сти), и сред­ства охла­жде­ния пла­ни­ру­ет­ся раз­вер­ты­вать и за­дей­ство­вать по мере под­клю­че­ния и за­груз­ки стоек.

За­каз­чик за­явил, что пред­по­чте­ние будет от­да­но энер­го­эф­фек­тив­ным ре­ше­ни­ям, по­это­му же­ла­тель­но за­дей­ство­вать «зе­ле­ные» тех­но­ло­гии, в первую оче­редь фри­ку­линг (есте­ствен­ное охла­жде­ние на­руж­ным воз­ду­хом — free cooling), и предо­ста­вить рас­чет оку­па­е­мо­сти со­от­вет­ству­ю­щей опции (с уче­том того, что объ­ект на­хо­дит­ся в Мос­ков­ской об­ла­сти). Пла­ни­ру­е­мый уро­вень ре­зер­ви­ро­ва­ния — N+1, но воз­мож­ны и дру­гие ва­ри­ан­ты — при на­ли­чии долж­но­го обос­но­ва­ния. Кроме того, За­каз­чик по­про­сил из­на­чаль­но преду­смот­реть сред­ства мо­ни­то­рин­га энер­го­по­треб­ле­ния с целью оп­ти­ми­за­ции рас­хо­да электроэнергии.

ЧТО ПРО­ГЛЯ­ДЕЛ ЗАКАЗЧИК

В сфор­му­ли­ро­ван­ной в столь общем виде за­да­че не учтен ряд су­ще­ствен­ных де­та­лей, на ко­то­рые не пре­ми­ну­ли ука­зать экс­пер­ты. Так, Дмит­рий Ча­га­ров, ру­ко­во­ди­тель на­прав­ле­ния вен­ти­ля­ции и кон­ди­ци­о­ни­ро­ва­ния ком­па­нии «Ути­лекс», за­ме­тил, что в за­да­нии ни­че­го не ска­за­но о ха­рак­те­ре на­груз­ки. Он, как и осталь­ные про­ек­ти­ров­щи­ки, ис­хо­дил из пред­по­ло­же­ния, что воз­душ­ный поток на­прав­лен с фрон­таль­ной части стоек назад, но, как из­вест­но, неко­то­рые ком­му­та­то­ры спро­ек­ти­ро­ва­ны для охла­жде­ния сбоку — для них при­дет­ся ис­поль­зо­вать спе­ци­аль­ные бо­ко­вые блоки рас­пре­де­ле­ния воз­душ­но­го потока.

В за­да­нии ска­за­но о раз­ме­ще­нии всех стоек (5 и 20 кВт) в ос­нов­ном зале, од­на­ко неко­то­рые экс­пер­ты на­сто­я­тель­но ре­ко­мен­ду­ют вы­де­лить от­дель­ную зону для вы­со­ко­на­гру­жен­ных стоек. По сло­вам Алек­сандра Мар­ты­ню­ка, ге­не­раль­но­го ди­рек­то­ра кон­сал­тин­го­вой ком­па­нии «Ди Си квад­рат», «это будет пра­виль­нее и с точки зре­ния про­ек­ти­ро­ва­ния, и с по­зи­ций удоб­ства экс­плу­а­та­ции». Такое вы­де­ле­ние (изо­ля­ция осу­ществ­ля­ет­ся при по­мо­щи вы­го­ро­док) преду­смот­ре­но, на­при­мер, в про­ек­те ком­па­нии «Ком­плит»: Вла­ди­слав Яко­вен­ко, на­чаль­ник от­де­ла ин­фра­струк­тур­ных про­ек­тов, уве­рен, что по­доб­ное ре­ше­ние, во-пер­вых, об­лег­чит об­слу­жи­ва­ние обо­ру­до­ва­ния, а во-вто­рых, поз­во­лит ис­поль­зо­вать раз­лич­ные тех­но­ло­гии хо­ло­до­снаб­же­ния в раз­ных зонах. Впро­чем, боль­шин­ство про­ек­ти­ров­щи­ков не ис­пы­та­ли осо­бых про­блем при ре­ше­нии за­да­чи по от­во­ду тепла от стоек 5 и 20 кВт, уста­нов­лен­ных в одном помещении.

Один из пер­вых во­про­сов, с ко­то­рым За­каз­чик об­ра­тил­ся к бу­ду­ще­му парт­не­ру, был свя­зан с фаль­шпо­лом: «Необ­хо­дим ли он во­об­ще, и если нужен, то какой вы­со­ты?». Алек­сандр Мар­ты­нюк ука­зал, что гра­мот­ный рас­чет вы­со­ты фаль­шпо­ла воз­мо­жен толь­ко при усло­вии предо­став­ле­ния до­пол­ни­тель­ной ин­фор­ма­ции: о типе стоек (как в них будет ор­га­ни­зо­ва­на по­да­ча охла­жда­ю­ще­го воз­ду­ха?); об ор­га­ни­за­ции ка­бель­ной про­вод­ки (под полом или по­тол­ком? сколь­ко ка­бе­лей? ка­ко­го диа­мет­ра?); об осо­бен­но­стях по­ме­ще­ния (вы­со­та по­тол­ков, со­от­но­ше­ние длин стен, на­ли­чие вы­сту­пов и опор­ных ко­лонн) и т. д. Он со­ве­ту­ет вы­пол­нить тем­пе­ра­тур­но-кли­ма­ти­че­ское мо­де­ли­ро­ва­ние по­ме­ще­ния с уче­том вы­ше­пе­ре­чис­лен­ных па­ра­мет­ров и, если по­тре­бу­ет­ся, уточ­ня­ю­щих дан­ных. В ре­зуль­та­те можно будет под­го­то­вить ре­ко­мен­да­ции в от­но­ше­нии оп­ти­маль­ной вы­со­ты фаль­шпо­ла, а также дать оцен­ку це­ле­со­об­раз­но­сти раз­ме­ще­ния в одном зале стоек с раз­ной энергонагруженностью.

Что ж, мы дей­стви­тель­но не предо­ста­ви­ли всей ин­фор­ма­ции, необ­хо­ди­мой для по­доб­но­го мо­де­ли­ро­ва­ния, и про­ек­ти­ров­щи­кам при­ш­лось до­воль­ство­вать­ся скуд­ны­ми ис­ход­ны­ми дан­ны­ми. И все же, на­де­ем­ся, пред­став­лен­ные ре­ше­ния ока­жут­ся ин­те­рес­ны­ми и по­лез­ны­ми ши­ро­ко­му кругу за­каз­чи­ков. Им оста­нет­ся толь­ко «по­до­гнать» ре­ше­ния «под себя».

«КЛАС­СИ­КА» ОХЛАЖДЕНИЯ

Для сня­тия тепла со стоек при на­груз­ке 5 кВт боль­шин­ство про­ек­ти­ров­щи­ков пред­ло­жи­ли самый рас­про­стра­нен­ный на се­год­ня ва­ри­ант — уста­нов­ку шкаф­ных пре­ци­зи­он­ных кон­ди­ци­о­не­ров, по­да­ю­щих хо­лод­ный воз­дух в про­стран­ство под фаль­шпо­лом. Под­вод воз­ду­ха к обо­ру­до­ва­нию осу­ществ­ля­ет­ся в зоне хо­лод­ных ко­ри­до­ров через пер­фо­ри­ро­ван­ные плиты или воз­ду­хо­рас­пре­де­ли­тель­ные ре­шет­ки фаль­шпо­ла, а отвод воз­ду­ха от кон­ди­ци­о­не­ров — из зоны го­ря­чих ко­ри­до­ров через верх­нюю часть зала или про­стран­ство на­вес­но­го по­тол­ка (см. Рисунок 1). Такая схема может быть ре­а­ли­зо­ва­на толь­ко при на­ли­чии фаль­шпо­ла до­ста­точ­ной высоты

В во­про­се вы­бо­ра места для уста­нов­ки шкаф­ных кон­ди­ци­о­не­ров един­ство мне­ний от­сут­ству­ет, мно­гие ука­за­ли на воз­мож­ность их раз­ме­ще­ния как в сер­вер­ном зале, так и в со­сед­нем по­ме­ще­нии. Алек­сей Кар­пин­ский, ди­рек­тор де­пар­та­мен­та ин­же­нер­ных си­стем ком­па­нии «Асте­рос», уве­рен, что для низ­ко­на­гру­жен­ных стоек луч­шим ре­ше­ни­ем будет вынос «тя­же­лой ин­же­не­рии» за пре­де­лы сер­вер­но­го зала (см. Рисунок 2) — тогда для об­слу­жи­ва­ния кон­ди­ци­о­не­ров внутрь зала вхо­дить не при­дет­ся. «Это по­вы­ша­ет на­деж­ность ра­бо­ты обо­ру­до­ва­ния, ведь, как из­вест­но, наи­бо­лее часто оно вы­хо­дит из строя вслед­ствие че­ло­ве­че­ско­го фак­то­ра, — объ­яс­ня­ет он. — При­чем по­ме­ще­ние с кон­ди­ци­о­не­ра­ми может быть со­вер­шен­но не свя­зан­ным с ма­шин­ным залом и рас­по­ла­гать­ся, на­при­мер, через ко­ри­дор или на дру­гом этаже».

Если стой­ки мощ­но­стью 5 и 20 кВт уста­нав­ли­ва­ют­ся в одном по­ме­ще­нии, Алек­сандр Ласый, за­ме­сти­тель ди­рек­то­ра де­пар­та­мен­та ин­тел­лек­ту­аль­ных зда­ний ком­па­нии «Крок», ре­ко­мен­ду­ет ор­га­ни­зо­вать фи­зи­че­ское раз­де­ле­ние го­ря­чих и хо­лод­ных ко­ри­до­ров. В си­ту­а­ции, когда для вы­со­ко­на­гру­жен­ных стоек вы­де­ля­ет­ся от­дель­ное по­ме­ще­ние, по­доб­но­го раз­де­ле­ния для стоек на 5 кВт не требуется.

ФРЕОН ИЛИ ВОДА

Шкаф­ные кон­ди­ци­о­не­ры на рынке пред­став­ле­ны как во фре­о­но­вом ис­пол­не­нии, так и в ва­ри­ан­тах с во­дя­ным охла­жде­ни­ем. При ис­поль­зо­ва­нии фре­о­но­вых кон­ди­ци­о­не­ров на крыше или при­ле­га­ю­щей тер­ри­то­рии необ­хо­ди­мо преду­смот­реть место для уста­нов­ки кон­ден­са­тор­ных бло­ков, а при во­дя­ном охла­жде­нии по­тре­бу­ет­ся место под на­сос­ную и во­до­охла­жда­ю­щие ма­ши­ны (чиллеры).

Спе­ци­а­ли­сты ком­па­нии «АМД­тех­но­ло­гии» пред­ста­ви­ли За­каз­чи­ку срав­не­ние раз­лич­ных ва­ри­ан­тов фре­о­но­вых и во­дя­ных си­стем кон­ди­ци­о­ни­ро­ва­ния. Наи­бо­лее бюд­жет­ный ва­ри­ант преду­смат­ри­ва­ет уста­нов­ку обыч­ных шкаф­ных фре­о­но­вых кон­ди­ци­о­не­ров HPM M50 UA с по­да­чей хо­лод­но­го воз­ду­ха под фаль­шпол. При­мер­но на чет­верть до­ро­же обой­дут­ся мо­де­ли кон­ди­ци­о­не­ров с циф­ро­вым спи­раль­ным ком­прес­со­ром и элек­трон­ным тер­мо­рас­ши­ри­тель­ным вен­ти­лем (HPM D50 UA, Digital). Мощ­ность кон­ди­ци­о­не­ров ре­гу­ли­ру­ет­ся в за­ви­си­мо­сти от тем­пе­ра­ту­ры в по­ме­ще­нии, это поз­во­ля­ет до­бить­ся 12-про­цент­ной эко­но­мии элек­тро­энер­гии, а также умень­шить ко­ли­че­ство пусков и оста­но­ва ком­прес­со­ра, что по­вы­ша­ет срок служ­бы си­сте­мы. В слу­чае от­сут­ствия на объ­ек­те фаль­шпо­ла (или его недо­ста­точ­ной вы­со­ты) пред­ло­жен более до­ро­гой по на­чаль­ным вло­же­ни­ям, но эко­но­мич­ный в экс­плу­а­та­ции ва­ри­ант с внут­ри­ряд­ны­ми фре­о­но­вы­ми кондиционерами.

Как по­ка­зы­ва­ет пред­став­лен­ный ана­лиз, фре­о­но­вые кон­ди­ци­о­не­ры менее эф­фек­тив­ны по срав­не­нию с си­сте­мой во­дя­но­го охла­жде­ния. При этом, о чем на­по­ми­на­ет Вик­тор Гав­ри­лов, тех­ни­че­ский ди­рек­тор «АМД­тех­но­ло­гий», фре­о­но­вая си­сте­ма имеет огра­ни­че­ние по длине тру­бо­про­во­да и пе­ре­па­ду высот между внут­рен­ни­ми и на­руж­ны­ми бло­ка­ми (эк­ви­ва­лент­ная общая длина трас­сы фре­о­но­про­во­да не долж­на пре­вы­шать 50 м, а ре­ко­мен­ду­е­мый пе­ре­пад по вы­со­те — 30 м); у во­дя­ной си­сте­мы таких огра­ни­че­ний нет, по­это­му ее можно при­спо­со­бить к любым осо­бен­но­стям зда­ния и при­ле­га­ю­щей тер­ри­то­рии. Важно также пом­нить, что при при­ме­не­нии фре­о­но­вой си­сте­мы пер­спек­ти­вы раз­ви­тия (уве­ли­че­ние плот­но­сти энер­го­по­треб­ле­ния) су­ще­ствен­но огра­ни­че­ны, тогда как при за­клад­ке необ­хо­ди­мой ин­фра­струк­ту­ры по­да­чи хо­лод­ной воды к стой­кам (тру­бо­про­во­ды, на­со­сы, ар­ма­ту­ра) на­груз­ку на стой­ку можно впо­след­ствии уве­ли­чи­вать до 30 кВт и выше, не при­бе­гая к ка­пи­таль­ной ре­кон­струк­ции сер­вер­но­го помещения.

К фак­то­рам, ко­то­рые могут опре­де­лить выбор в поль­зу фре­о­но­вых кон­ди­ци­о­не­ров, можно от­не­сти от­сут­ствие места на улице (на­при­мер из-за невоз­мож­но­сти обес­пе­чить по­жар­ный про­езд) или на кров­ле (вслед­ствие осо­бен­но­стей кон­струк­ции или ее недо­ста­точ­ной несу­щей спо­соб­но­сти) для мон­та­жа мо­но­блоч­ных чил­ле­ров на­руж­ной уста­нов­ки. При этом боль­шин­ство экс­пер­тов еди­но­душ­но вы­ска­зы­ва­ют мне­ние, что при ука­зан­ных мощ­но­стях ре­ше­ние на воде эко­но­ми­че­ски це­ле­со­об­раз­нее и проще в ре­а­ли­за­ции. Кроме того, при ис­поль­зо­ва­нии воды и/или эти­лен­гли­ко­ле­вой смеси в ка­че­стве хо­ло­до­но­си­те­ля можно за­дей­ство­вать ти­по­вые функ­ции фри­ку­лин­га в чиллерах.

Впро­чем, функ­ции фри­ку­лин­га воз­мож­но за­дей­ство­вать и во фре­о­но­вых кон­ди­ци­о­не­рах. Такие ва­ри­ан­ты ука­за­ны в пред­ло­же­ни­ях ком­па­ний RC Group и «Ин­же­нер­ное бюро ’’Хос­сер‘‘», где ис­поль­зу­ют­ся фре­о­но­вые кон­ди­ци­о­не­ры со встро­ен­ны­ми кон­ден­са­то­ра­ми во­дя­но­го охла­жде­ния и внеш­ни­ми теп­ло­об­мен­ни­ка­ми с функ­ци­ей фри­ку­лин­га (сухие гра­дир­ни). Спе­ци­а­ли­сты RC Group сразу от­ка­за­лись от ва­ри­ан­та с уста­нов­кой кон­ди­ци­о­не­ров с вы­нос­ны­ми кон­ден­са­то­ра­ми воз­душ­но­го охла­жде­ния, по­сколь­ку он не со­от­вет­ству­ет тре­бо­ва­нию За­каз­чи­ка за­дей­ство­вать режим фри­ку­лин­га. По­ми­мо уже на­зван­но­го они пред­ло­жи­ли ре­ше­ние на ос­но­ве кон­ди­ци­о­не­ров, ра­бо­та­ю­щих на охла­жден­ной воде. Ин­те­рес­но от­ме­тить, что и про­ек­ти­ров­ши­ки «Ин­же­нер­но­го бюро ’’Хос­сер‘‘» раз­ра­бо­та­ли вто­рой ва­ри­ант на воде.

Если ком­па­ния «АМД­тех­но­ло­гии» пред­ло­жи­ла для стоек на 5 кВт ре­ше­ние на базе внут­ри­ряд­ных кон­ди­ци­о­не­ров толь­ко как один из воз­мож­ных ва­ри­ан­тов, то APC by Schneider Electric (см. Ри­су­нок 3), а также один из парт­не­ров этого про­из­во­ди­те­ля, ком­па­ния «Ути­лекс», от­да­ют пред­по­чте­ние кон­ди­ци­о­не­рам, уста­нав­ли­ва­е­мым в ряды стоек. В обоих ре­ше­ни­ях пред­ло­же­но изо­ли­ро­вать го­ря­чий ко­ри­дор с по­мо­щью си­сте­мы HACS (см. Ри­су­нок 4). «Для эф­фек­тив­но­го охла­жде­ния необ­хо­ди­мо сни­зить по­те­ри при транс­пор­ти­ров­ке хо­лод­но­го воз­ду­ха, по­это­му си­сте­мы кон­ди­ци­о­ни­ро­ва­ния лучше уста­но­вить рядом с на­груз­кой. Раз­ме­ще­ние кон­ди­ци­о­не­ров в от­дель­ном по­ме­ще­нии — такая мо­дель при­ме­ня­лась в со­вет­ских вы­чис­ли­тель­ных цен­трах — в дан­ном слу­чае менее эф­фек­тив­но», — счи­та­ет Дмит­рий Ча­га­ров. В слу­чае ис­поль­зо­ва­ния внут­ри­ряд­ных кон­ди­ци­о­не­ров фаль­шпол уже не яв­ля­ет­ся необ­хо­ди­мо­стью, хотя в про­ек­те «Ути­лек­са» он преду­смот­рен — для про­клад­ки трасс хо­ло­до­снаб­же­ния, элек­тро­пи­та­ния и СКС.

Ми­ха­ил Бал­ка­ров, си­стем­ный ин­же­нер ком­па­нии APC by Schneider Electric, от­ме­ча­ет, что при от­сут­ствии фаль­шпо­ла трубы можно про­ло­жить либо в штро­бах, либо свер­ху, преду­смот­рев до­пол­ни­тель­ный уро­вень за­щи­ты в виде лот­ков или ко­ро­бов для кон­тро­ли­ру­е­мо­го слива воз­мож­ных про­те­чек. Если же фаль­шпол преду­смат­ри­ва­ет­ся, то его ре­ко­мен­ду­е­мая вы­со­та со­став­ля­ет не менее 40 см — из со­об­ра­же­ний удоб­ства про­клад­ки труб.

ЧИЛ­ЛЕР И ЕГО «ОБВЯЗКА»

В боль­шин­стве про­ек­тов преду­смат­ри­ва­ет­ся уста­нов­ка внеш­не­го чил­ле­ра и ор­га­ни­за­ция двух­кон­тур­ной си­сте­мы хо­ло­до­снаб­же­ния. Во внеш­нем кон­ту­ре, свя­зы­ва­ю­щем чил­ле­ры и про­ме­жу­точ­ные теп­ло­об­мен­ни­ки, хо­ло­до­но­си­те­лем слу­жит вод­ный рас­твор эти­лен­гли­ко­ля, а во внут­рен­нем — между теп­ло­об­мен­ни­ка­ми и кон­ди­ци­о­не­ра­ми (шкаф­ны­ми и/или внут­ри­ряд­ны­ми) — цир­ку­ли­ру­ет уже чи­стая вода. Необ­хо­ди­мость ис­поль­зо­ва­ния эти­лен­гли­ко­ля во внеш­нем кон­ту­ре легко объ­яс­ни­ма — это ве­ще­ство зимой не за­мер­за­ет. У За­каз­чи­ка воз­ник ре­зон­ный во­прос: зачем нужен вто­рой кон­тур, и по­че­му нель­зя ор­га­ни­зо­вать всего один — ведь в этом слу­чае КПД будет выше?

По сло­вам Вла­ди­сла­ва Яко­вен­ко, двух­кон­тур­ная схема поз­во­ля­ет сни­зить объем до­ро­го­го хо­ло­до­но­си­те­ля (эти­лен­гли­ко­ля) и яв­ля­ет­ся более эко­ло­гич­ной. Эти­лен­гли­коль — ядо­ви­тое, хи­ми­че­ски ак­тив­ное ве­ще­ство, и если про­теч­ка слу­чит­ся внут­ри по­ме­ще­ния ЦОД, лик­ви­да­ция по­след­ствий такой ава­рии ста­нет се­рьез­ной про­бле­мой для служ­бы экс­плу­а­та­ции. Сле­ду­ет также учи­ты­вать, что при со­дер­жа­нии гли­ко­ля в рас­тво­ре хо­ло­до­но­си­те­ля на уровне 40% по­тре­бу­ют­ся более мощ­ные на­со­сы (из-за вы­со­кой вяз­ко­сти рас­тво­ра), по­это­му по­треб­ле­ние энер­гии и, со­от­вет­ствен­но, экс­плу­а­та­ци­он­ные рас­хо­ды уве­ли­чат­ся. На­ко­нец, тре­бо­ва­ние к мон­та­жу си­сте­мы без гли­ко­ля го­раз­до ниже, а экс­плу­а­ти­ро­вать ее проще.

При ис­поль­зо­ва­нии чил­ле­ров функ­цию «бес­пе­ре­бой­но­го охла­жде­ния» ре­а­ли­зо­вать до­воль­но про­сто: при воз­ник­но­ве­нии пе­ре­бо­ев с по­да­чей элек­тро­энер­гии си­сте­ма спо­соб­на обес­пе­чить охла­жде­ние сер­вер­ной до за­пус­ка ди­зе­ля или кор­рект­но­го вы­клю­че­ния сер­ве­ров за счет хо­лод­ной воды, за­па­сен­ной в ба­ках-ак­ку­му­ля­то­рах. Как от­ме­ча­ет Вик­тор Гав­ри­лов, ре­а­ли­за­ция по­доб­ной схемы поз­во­ля­ет удер­жать из­ме­не­ние гра­ди­ен­та тем­пе­ра­ту­ры в до­пу­сти­мых пре­де­лах (ве­ду­щие про­из­во­ди­те­ли сер­ве­ров тре­бу­ют, чтобы ско­рость из­ме­не­ния тем­пе­ра­ту­ры со­став­ля­ла не более 50С/час, а уве­ли­че­ние этой ско­ро­сти может при­ве­сти к по­лом­ке сер­вер­но­го обо­ру­до­ва­ния, что осо­бен­но часто про­ис­хо­дит при воз­об­нов­ле­нии охла­жде­ния в ре­зуль­та­те рез­ко­го сни­же­ния тем­пе­ра­ту­ры). При про­па­да­нии элек­тро­пи­та­ния для под­дер­жа­ния ра­бо­ты чил­лер­ной си­сте­мы кон­ди­ци­о­ни­ро­ва­ния необ­хо­ди­мо толь­ко обес­пе­чить функ­ци­о­ни­ро­ва­ние пе­ре­ка­чи­ва­ю­щих на­со­сов и вен­ти­ля­то­ров кон­ди­ци­о­не­ров — по­треб­ле­ние от ИБП сво­дит­ся к ми­ни­му­му. Для клас­си­че­ских фре­о­но­вых си­стем необ­хо­ди­мо обес­пе­чить пи­та­ни­ем весь ком­плекс це­ли­ком (при этом все ком­прес­со­ры долж­ны быть осна­ще­ны функ­ци­ей «мяг­ко­го за­пус­ка»), по­это­му тре­бу­ют­ся кон­ди­ци­о­не­ры и ИБП более до­ро­гой комплектации.

КОГДА РАС­ТЕТ ПЛОТНОСТЬ

Боль­шин­ство пред­ло­жен­ных За­каз­чи­ку ре­ше­ний для охла­жде­ния вы­со­ко­на­гру­жен­ных стоек (20 кВт) преду­смат­ри­ва­ет ис­поль­зо­ва­ние внут­ри­ряд­ных кон­ди­ци­о­не­ров. Как по­ла­га­ет Алек­сандр Ласый, ос­нов­ная слож­ность при от­во­де от стой­ки 20 кВт тепла с по­мо­щью клас­си­че­ской схемы охла­жде­ния, ба­зи­ру­ю­щей­ся на шкаф­ных кон­ди­ци­о­не­рах, свя­за­на с по­да­чей охла­жден­но­го воз­ду­ха из-под фаль­шполь­но­го про­стран­ства и до­став­кой его до теп­ло­вы­де­ля­ю­ще­го обо­ру­до­ва­ния. «Зна­чи­тель­ные пе­ре­па­ды дав­ле­ния на пер­фо­ри­ро­ван­ных ре­шет­ках фаль­шпо­ла и вы­со­кие ско­ро­сти дви­же­ния воз­ду­ха со­зда­ют нерав­но­мер­ный воз­душ­ный поток в зоне перед стой­ка­ми даже при раз­де­ле­нии го­ря­чих и хо­лод­ных ко­ри­до­ров, — от­ме­ча­ет он. — Это при­во­дит к нерав­но­мер­но­му охла­жде­нию стоек и их пе­ре­гре­ву. В слу­чае пе­ре­мен­ной за­груз­ки стоек воз­ни­ка­ет необ­хо­ди­мость пе­ре­на­стра­и­вать си­сте­му воз­ду­хо­рас­пре­де­ле­ния через фаль­шпол, что до­воль­но затруднительно».

Впро­чем, неко­то­рые ком­па­нии «риск­ну­ли» пред­ло­жить для стоек на 20 кВт си­сте­му, ос­но­ван­ную на тех же прин­ци­пах, что при­ме­ня­ют­ся для стоек на 5кВт, — по­да­чей хо­лод­но­го воз­ду­ха под фаль­шпол. По сло­вам Сер­гея Бон­да­ре­ва, ру­ко­во­ди­те­ля от­де­ла про­даж «Вайсс Кли­ма­тех­ник», его опыт по­ка­зы­ва­ет, что уста­нов­ка до­пол­ни­тель­ных ре­ше­ток во­круг стой­ки для уве­ли­че­ния пло­ща­ди се­че­ния, через ко­то­рое по­сту­па­ет хо­лод­ный воз­дух (а зна­чит и его объ­е­ма), поз­во­ля­ет сни­мать теп­ло­вую на­груз­ку в 20 кВт. Ре­ше­ние этой ком­па­нии от­ли­ча­ет­ся от дру­гих про­ек­тов ре­а­ли­за­ци­ей фри­ку­лин­га: кон­струк­ция кон­ди­ци­о­не­ров Deltaclima FC про­из­вод­ства Weiss Klimatechnik поз­во­ля­ет под­во­дить к ним хо­лод­ный воз­дух прямо с улицы.

Ин­те­рес­ное ре­ше­ние пред­ло­жи­ла ком­па­ния «Юни­Конд», парт­нер ита­льян­ской Uniflair: клас­си­че­ская си­сте­ма охла­жде­ния через фаль­шпол до­пол­ня­ет­ся обо­ру­до­ван­ны­ми вен­ти­ля­то­ра­ми мо­ду­ля­ми «ак­тив­но­го пола», ко­то­рые уста­нав­ли­ва­ют­ся вме­сто обыч­ных пли­ток фаль­шпо­ла. По утвер­жде­нию спе­ци­а­ли­стов «Юни­Конд», такие мо­ду­ли поз­во­ля­ют су­ще­ствен­но уве­ли­чить объ­е­мы ре­гу­ли­ру­е­мых по­то­ков воз­ду­ха: до 4500 м³/час вме­сто 800–1000 м³/час от обыч­ной ре­шет­ки 600х600 мм. Они также от­ме­ча­ют, что про­сто уста­но­вить вен­ти­ля­тор в под­поль­ном про­стран­стве недо­ста­точ­но для обес­пе­че­ния га­ран­ти­ро­ван­но­го охла­жде­ния сер­вер­ных стоек. Важно пра­виль­но ор­га­ни­зо­вать воз­душ­ный поток как по дав­ле­нию, так и по на­прав­ле­нию воз­ду­ха, чтобы обес­пе­чить по­да­чу воз­ду­ха не толь­ко в верх­нюю часть стой­ки, но и, в слу­чае необ­хо­ди­мо­сти, в ее ниж­нюю часть. Для этого па­нель «ак­тив­но­го пола» по­ми­мо вен­ти­ля­то­ра ком­плек­ту­ет­ся про­цес­со­ром, дат­чи­ка­ми тем­пе­ра­ту­ры и по­во­рот­ны­ми ла­ме­ля­ми (см. Ри­су­нок 5). При­ме­не­ние мо­ду­лей «ак­тив­но­го пола» без до­пол­ни­тель­ной изо­ля­ции по­то­ков воз­ду­ха поз­во­ля­ет уве­ли­чить мощ­ность стой­ки до 15 кВт, а при гер­ме­ти­за­ции хо­лод­но­го ко­ри­до­ра (в «Юни­Конд» это ре­ше­ние на­зы­ва­ют «хо­лод­ным бас­сей­ном») — до 25 кВт.

Как уже го­во­ри­лось, боль­шин­ство про­ек­ти­ров­щи­ков ре­ко­мен­до­ва­ли для стоек на 20 кВт си­сте­мы с внут­ри­ряд­ным охла­жде­ни­ем и изо­ля­цию по­то­ков го­ря­че­го и хо­лод­но­го воз­ду­ха. Как от­ме­ча­ет Алек­сандр Ласый, ис­поль­зо­ва­ние вы­со­ко­на­гру­жен­ных стоек в со­че­та­нии с внут­ри­ряд­ны­ми кон­ди­ци­о­не­ра­ми поз­во­ля­ет уве­ли­чить плот­ность раз­ме­ще­ния сер­вер­но­го обо­ру­до­ва­ния и со­кра­тить про­стран­ство (ко­ри­до­ры, про­хо­ды) для его об­слу­жи­ва­ния. Вза­им­ное рас­по­ло­же­ние сер­вер­ных стоек и кон­ди­ци­о­не­ров в этом слу­чае сво­дит к ми­ни­му­му нерав­но­мер­ность рас­пре­де­ле­ния хо­ло­да в ава­рий­ной ситуации.

Выбор раз­лич­ных ва­ри­ан­тов за­кры­той ар­хи­тек­ту­ры цир­ку­ля­ции воз­ду­ха пред­ло­жи­ла ком­па­ния «Асте­рос»: от изо­ля­ции хо­лод­но­го (ре­ше­ние от Knuеrr и Emerson) или го­ря­че­го ко­ри­до­ра (APC) до изо­ля­ции воз­душ­ных по­то­ков на уровне стой­ки (Rittal, APC, Emerson, Knuеrr). При­чем, как от­ме­ча­ет­ся в про­ек­те, 16 вы­со­ко­на­гру­жен­ных стоек можно раз­ме­стить и в от­дель­ном по­ме­ще­нии, и в общем зале. В ка­че­стве ва­ри­ан­тов кон­ди­ци­о­нер­но­го обо­ру­до­ва­ния спе­ци­а­ли­сты «Асте­рос» рас­смот­ре­ли воз­мож­ность уста­нов­ки внут­ри­ряд­ных кон­ди­ци­о­не­ров APC InRowRP/RD (с изо­ля­ци­ей го­ря­че­го ко­ри­до­ра), Emerson CR040RC и за­кры­тых ре­ше­ний на базе обо­ру­до­ва­ния Knuеrr CoolLoop — во всех этих слу­ча­ях обес­пе­чи­ва­ет­ся ре­зер­ви­ро­ва­ние на уровне ряда по схеме N+1. Еще один ва­ри­ант — ряд­ные кон­ди­ци­о­не­ры LCP ком­па­нии Rittal, со­сто­я­щие из трех охла­жда­ю­щих мо­ду­лей, каж­дый из ко­то­рых можно за­ме­нить в «го­ря­чем» ре­жи­ме. В пол­ной мере до­ка­зав свою «вен­до­ро­не­за­ви­си­мость», ин­те­гра­то­ры «Асте­рос» все же от­ме­ти­ли, что при ис­поль­зо­ва­нии мо­но­брен­до­во­го ре­ше­ния, на­при­мер на базе про­дук­тов Emerson, все эле­мен­ты могут быть объ­еди­не­ны в еди­ную ло­каль­ную сеть, что поз­во­лит оп­ти­ми­зи­ро­вать ра­бо­ту си­сте­мы и сни­зить рас­ход энергии.

Как по­ла­га­ют в «Асте­рос», раз­ме­щать тру­бо­про­во­ды в под­по­то­лоч­ной зоне неже­ла­тель­но, по­сколь­ку при на­ли­чии под­вес­но­го по­тол­ка об­на­ру­жить и предот­вра­тить про­теч­ку и об­ра­зо­ва­ние кон­ден­са­та очень слож­но. По­это­му они ре­ко­мен­ду­ют обу­стро­ить фаль­шпол вы­со­той до 300 мм — этого до­ста­точ­но для про­клад­ки ка­бель­ной про­дук­ции и тру­бо­про­во­дов хо­ло­до­снаб­же­ния. Так же как и в ос­нов­ном полу, здесь необ­хо­ди­мо преду­смот­реть сред­ства для сбора жид­ко­сти при воз­ник­но­ве­нии ава­рий­ных си­ту­а­ций (гид­ро­изо­ля­ция, при­ям­ки, разу­к­лон­ка и т. д.).

Как и шкаф­ные кон­ди­ци­о­не­ры, внут­ри­ряд­ные до­вод­чи­ки вы­пус­ка­ют­ся не толь­ко в во­дя­ном, но и во фре­о­но­вом ис­пол­не­нии. На­при­мер, но­вин­ка ком­па­нии RC Group — внут­ри­ряд­ные си­сте­мы охла­жде­ния Coolside — по­став­ля­ет­ся в сле­ду­ю­щих ва­ри­ан­тах: с фре­о­но­вы­ми внут­рен­ни­ми бло­ка­ми, с внут­рен­ни­ми бло­ка­ми на охла­жден­ной воде, с одним на­руж­ным и одним внут­рен­ним фре­о­но­вым бло­ком, а также с одним на­руж­ным и несколь­ки­ми внут­рен­ни­ми фре­о­но­вы­ми бло­ка­ми. Учи­ты­вая по­же­ла­ние За­каз­чи­ка от­но­си­тель­но энер­го­сбе­ре­же­ния, для дан­но­го про­ек­та вы­бра­ны си­сте­мы Coolside, ра­бо­та­ю­щие на охла­жден­ной воде, по­лу­ча­е­мой от чил­ле­ра. Число чил­ле­ров, уста­нов­лен­ных на пер­вом этапе про­ек­та, при­дет­ся вдвое увеличить.

Для вы­со­ко­плот­ных стоек ком­па­ния «АМД­тех­но­ло­гии» раз­ра­бо­та­ла несколь­ко ва­ри­ан­тов ре­ше­ний — в за­ви­си­мо­сти от кон­цеп­ции, при­ня­той для стоек на 5 кВт. Если За­каз­чик вы­бе­рет бюд­жет­ный ва­ри­ант (фре­о­но­вые кон­ди­ци­о­не­ры), то в стой­ках на 20 кВт пред­ла­га­ет­ся уста­но­вить ряд­ные кон­ди­ци­о­не­ры-до­вод­чи­ки XDH, а в ка­че­стве хо­ло­диль­ной ма­ши­ны — чил­лер внут­рен­ней уста­нов­ки с вы­нос­ны­ми кон­ден­са­то­ра­ми XDC, обес­пе­чи­ва­ю­щий цир­ку­ля­цию хо­ло­до­но­си­те­ля для до­вод­чи­ков XDH. Если же За­каз­чик с са­мо­го на­ча­ла ори­ен­ти­ру­ет­ся на чил­ле­ры, то ре­ко­мен­ду­ет­ся до­ба­вить еще один чил­лер SBH 030 и также ис­поль­зо­вать кон­ди­ци­о­не­ры-до­вод­чи­ки XDH. Чтобы «раз­вя­зать» чил­лер­ную воду и фреон 134, ис­поль­зу­е­мый кон­ди­ци­о­не­ра­ми XDH, при­ме­ня­ют­ся спе­ци­аль­ные гид­рав­ли­че­ские мо­ду­ли XDP (см. Рисунок 6).

Спе­ци­а­ли­сты са­мо­го про­из­во­ди­те­ля — ком­па­нии Emerson Network — преду­смот­ре­ли толь­ко один ва­ри­ант, ос­но­ван­ный на раз­ви­тии чил­лер­ной си­сте­мы, пред­ло­жен­ной для стоек на 5 кВт. Они от­ме­ча­ют, что ис­поль­зо­ва­ние в си­сте­ме Liebert XD фрео­на R134 ис­клю­ча­ет ввод воды в по­ме­ще­ние ЦОД. В ос­но­ву ра­бо­ты этой си­сте­мы по­ло­же­но свой­ство жид­ко­стей по­гло­щать тепло при ис­па­ре­нии. Жид­кий хо­ло­до­но­си­тель, на­гне­та­е­мый на­со­сом, ис­па­ря­ет­ся в теп­ло­об­мен­ни­ках бло­ков охла­жде­ния XDH, а затем по­сту­па­ет в мо­дуль XDP, где вновь пре­вра­ща­ет­ся в жид­кость в ре­зуль­та­те про­цес­са кон­ден­са­ции. Таким об­ра­зом, ком­прес­си­он­ный цикл, при­сут­ству­ю­щий в тра­ди­ци­он­ных си­сте­мах, ис­клю­ча­ет­ся. Даже если слу­чит­ся утеч­ка жид­ко­сти, эко­ло­ги­че­ски без­вред­ный хо­ло­до­но­си­тель про­сто ис­па­рит­ся, не при­чи­нив ни­ка­ко­го вреда оборудованию.

Дан­ная схема пред­по­ла­га­ет воз­мож­ность по­этап­но­го ввода обо­ру­до­ва­ния: по мере уве­ли­че­ния мощ­но­сти на­груз­ки уста­нав­ли­ва­ют­ся до­пол­ни­тель­ные до­вод­чи­ки, ко­то­рые под­со­еди­ня­ют­ся к су­ще­ству­ю­щей си­сте­ме тру­бо­про­во­дов при по­мо­щи гиб­ких под­во­док и быст­ро­разъ­ем­ных со­еди­не­ний, что не тре­бу­ет оста­нов­ки си­сте­мы кондиционирования.

СПЕЦ­ШКА­ФЫ

Как счи­та­ет Алек­сандр Ша­пи­ро, на­чаль­ник от­де­ла ин­же­нер­ных си­стем «Кор­по­ра­ции ЮНИ», теп­ло­вы­де­ле­ние 18–20 кВт на шкаф — это при­мер­но та гра­ни­ца, когда тепло можно от­ве­сти за ра­зум­ную цену тра­ди­ци­он­ны­ми ме­то­да­ми (с при­ме­не­ни­ем внут­ри­ряд­ных и/или под­по­то­лоч­ных до­вод­чи­ков, вы­го­ра­жи­ва­ния рядов и т. п.). При более вы­со­кой плот­но­сти энер­го­по­треб­ле­ния вы­год­нее ис­поль­зо­вать за­кры­тые сер­вер­ные шкафы с ло­каль­ны­ми си­сте­ма­ми во­дя­но­го охла­жде­ния. Же­ла­ние при­ме­нить для от­во­да тепла от вто­рой груп­пы шка­фов тра­ди­ци­он­ные ме­то­ды объ­яс­ни­мо, но, как пре­ду­пре­жда­ет спе­ци­а­лист «Кор­по­ра­ции ЮНИ», по­яв­ле­ние в зале новых энер­го­ем­ких шка­фов по­тре­бу­ет мон­та­жа до­пол­ни­тель­ных хо­ло­диль­ных машин, из­ме­не­ния кон­фи­гу­ра­ции вы­го­ро­док, кон­тро­ля за из­ме­нив­шей­ся «теп­ло­вой кар­ти­ной». Про­ве­де­ние таких («гряз­ных») работ в дей­ству­ю­щем ЦОДе не це­ле­со­об­раз­но. По­это­му в ка­че­стве энер­го­ем­ких шка­фов спе­ци­а­ли­сты «Кор­по­ра­ции ЮНИ» пред­ло­жи­ли ис­поль­зо­вать за­кры­тые сер­вер­ные шкафы CoolLoop с от­во­дом тепла водой про­из­вод­ства Knuеrr в ва­ри­ан­те с тремя мо­ду­ля­ми охла­жде­ния (10 кВт каж­дый, N+1). По­доб­ный ва­ри­ант преду­смот­ре­ли и неко­то­рые дру­гие про­ек­ти­ров­щи­ки.

Ми­ну­сы та­ко­го ре­ше­ния свя­за­ны с по­вы­ше­ни­ем сто­и­мо­сти про­ек­та (CAPEX) и необ­хо­ди­мо­стью за­ве­де­ния воды в сер­вер­ный зал. Глав­ный плюс — в от­лич­ной мас­шта­би­ру­е­мо­сти: уста­нов­ка новых шка­фов не до­бав­ля­ет теп­ло­вой на­груз­ки в зале и не при­во­дит к пе­ре­рас­пре­де­ле­нию тепла, а под­клю­че­ние шкафа к си­сте­ме хо­ло­до­снаб­же­ния За­каз­чик может вы­пол­нять сво­и­ми си­ла­ми. Кроме того, он имеет воз­мож­ность путем до­бав­ле­ния вен­ти­ля­ци­он­но­го мо­ду­ля от­ве­сти от шкафа еще 10 кВт тепла (всего 30 кВт при со­хра­не­нии ре­зер­ви­ро­ва­ния N+1) — фак­ти­че­ски это ре­зерв для роста. На­ко­нец, как утвер­жда­ет Алек­сандр Ша­пи­ро, с точки зре­ния энер­го­сбе­ре­же­ния (OPEX) дан­ное ре­ше­ние яв­ля­ет­ся наи­бо­лее эффективным.

В про­ек­те «Кор­по­ра­ции ЮНИ» шкафы CoolLoop пред­по­ла­га­ет­ся уста­но­вить в общем сер­вер­ном зале с уче­том прин­ци­па че­ре­до­ва­ния го­ря­чих и хо­лод­но­го ко­ри­до­ров, чем га­ран­ти­ру­ет­ся ра­бо­то­спо­соб­ность шка­фов при ава­рий­ном или тех­но­ло­ги­че­ском от­кры­ва­нии две­рей. При­чем общее кон­ди­ци­о­ни­ро­ва­ние воз­ду­ха в зоне энер­го­ем­ких шка­фов обес­пе­чи­ва­ет­ся ана­ло­гич­но ос­нов­ной зоне сер­вер­но­го зала за одним ис­клю­че­ни­ем — запас хо­ло­да со­став­ля­ет 20–30 кВт. Кон­ди­ци­о­не­ры ре­ко­мен­до­ва­но уста­но­вить в от­дель­ном по­ме­ще­нии, смеж­ном с сер­вер­ным залом и залом раз­ме­ще­ния ИБП (см. Рисунок 7). Такая ком­по­нов­ка имеет ряд пре­иму­ществ: во-пер­вых, тем самым раз­гра­ни­чи­ва­ют­ся зоны от­вет­ствен­но­сти служ­бы кон­ди­ци­о­ни­ро­ва­ния и ИТ-служб (со­труд­ни­кам служ­бы кон­ди­ци­о­ни­ро­ва­ния нет необ­хо­ди­мо­сти за­хо­дить в сер­вер­ный зал); во-вто­рых, из зоны раз­ме­ще­ния кон­ди­ци­о­не­ров обес­пе­чи­ва­ет­ся по­да­ча/забор воз­ду­ха как в сер­вер­ный зал, так и в зал ИБП; в-тре­тьих, со­кра­ща­ет­ся число ре­зерв­ных кон­ди­ци­о­не­ров (ре­зерв общий).

ФРИ­КУ­ЛИНГ И ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ

Как и про­сил За­каз­чик, все про­ек­ти­ров­щи­ки вклю­чи­ли функ­цию фри­ку­лин­га в свои ре­ше­ния, но мало кто рас­счи­тал энер­ге­ти­че­скую эф­фек­тив­ность ее ис­поль­зо­ва­ния. Такой рас­чет про­вел Ми­ха­ил Бал­ка­ров из APC by Schneider Electric. Вы­де­лив три ре­жи­ма ра­бо­ты си­сте­мы охла­жде­ния — с тем­пе­ра­ту­рой гли­ко­ле­во­го кон­ту­ра 22, 20 и 7°С (режим фри­ку­лин­га), — для каж­до­го он ука­зал ее по­треб­ле­ние (в про­цен­тах от по­лез­ной на­груз­ки) и ко­эф­фи­ци­ент энер­ге­ти­че­ской эф­фек­тив­но­сти (Energy Efficiency Ratio, EER), ко­то­рый опре­де­ля­ет­ся как от­но­ше­ние хо­ло­до­про­из­во­ди­тель­но­сти кон­ди­ци­о­не­ра к по­треб­ля­е­мой им мощ­но­сти. Для на­груз­ки в 600 кВт сред­не­го­до­вое по­треб­ле­ние пред­ло­жен­ной АРС си­сте­мы охла­жде­ния ока­за­лось рав­ным 66 кВт с функ­ци­ей фри­ку­лин­га и 116 кВт без та­ко­вой. Раз­ни­ца 50 кВт в год дает эко­но­мию 438 тыс. кВт*ч.

Объ­яс­няя вы­со­кую энер­го­эф­фек­тив­ность пред­ло­жен­но­го ре­ше­ния, Ми­ха­ил Бал­ка­ров от­ме­ча­ет, что в первую оче­редь эти по­ка­за­те­ли обу­слов­ле­ны вы­бо­ром чил­ле­ров с вы­со­ким EER и при­ме­не­ни­ем эф­фек­тив­ных внут­рен­них бло­ков — по его дан­ным, внут­ри­ряд­ные мо­де­ли кон­ди­ци­о­не­ров в со­че­та­нии с изо­ля­ци­ей го­ря­че­го ко­ри­до­ра обес­пе­чи­ва­ют при­мер­но дву­крат­ную эко­но­мию по срав­не­нию с наи­луч­ши­ми фаль­шполь­ны­ми ва­ри­ан­та­ми и по­лу­то­ра­крат­ную эко­но­мию по срав­не­нию с ре­ше­ни­я­ми, где ис­поль­зу­ет­ся кон­тей­не­ри­за­ция хо­лод­но­го ко­ри­до­ра. Вклад же соб­ствен­но фри­ку­лин­га вто­ри­чен — имен­но по­это­му ра­бо­чая тем­пе­ра­ту­ра воды вы­бра­на не самой вы­со­кой (всего 12°С).

По рас­че­там спе­ци­а­ли­стов «Ком­плит», в усло­ви­ях Мос­ков­ской об­ла­сти пред­ло­жен­ное ими ре­ше­ние с функ­ци­ей фри­ку­лин­га за год поз­во­ля­ет сни­зить рас­ход элек­тро­энер­гии при­мер­но на 50%. Дан­ная функ­ция (в про­ек­те «Ком­плит») ак­ти­ви­зи­ру­ет­ся при тем­пе­ра­ту­ре около +7°С, при по­ни­же­нии тем­пе­ра­ту­ры на­руж­но­го воз­ду­ха вклад фри­ку­лин­га в хо­ло­до­про­из­во­ди­тель­ность будет воз­рас­тать. Пол­но­стью си­сте­ма вы­хо­дит на режим эко­но­мии при тем­пе­ра­ту­ре ниже -5°С.

Спе­ци­а­ли­сты «Ин­же­нер­но­го бюро ’’Хос­сер‘‘» пред­ло­жи­ли рас­чет эко­но­мии, ко­то­рую дает при­ме­не­ние кон­ди­ци­о­не­ров с функ­ци­ей фри­ку­лин­га (мо­дель ALD-702-GE) по срав­не­нию с ис­поль­зо­ва­ни­ем устройств, не осна­щен­ных такой функ­ци­ей (мо­дель ASD-802-A). Как и про­сил За­каз­чик, рас­чет при­вя­зан к Мос­ков­ско­му ре­ги­о­ну (см. Рисунок 8).

Как от­ме­ча­ет Вик­тор Гав­ри­лов, энер­го­по­треб­ле­ние в лет­ний пе­ри­од (при мак­си­маль­ной за­груз­ке) у фре­о­но­вой си­сте­мы ниже, чем у чил­лер­ной, но при тем­пе­ра­ту­ре менее 14°С, энер­го­по­треб­ле­ние по­след­ней сни­жа­ет­ся, что обу­слов­ле­но ра­бо­той фри­ку­лин­га. Эта функ­ция поз­во­ля­ет су­ще­ствен­но по­вы­сить срок экс­плу­а­та­ции и на­деж­ность си­сте­мы, так как в зим­ний пе­ри­од ком­прес­со­ры прак­ти­че­ски не ра­бо­та­ют — в связи с этим ре­сурс ра­бо­ты чил­лер­ных си­стем, как ми­ни­мум, в пол­то­ра раза боль­ше чем у фреоновых.

К пре­иму­ще­ствам пред­ло­жен­ных За­каз­чи­ку чил­ле­ров Emerson Вик­тор Гав­ри­лов от­но­сит воз­мож­ность их объ­еди­не­ния в еди­ную сеть управ­ле­ния и ис­поль­зо­ва­ния функ­ции кас­кад­ной ра­бо­ты хо­ло­диль­ных машин в ре­жи­ме фри­ку­лин­га. Более того, раз­ра­бо­тан­ная ком­па­ни­ей Emerson си­сте­ма Supersaver поз­во­ля­ет управ­лять тем­пе­ра­ту­рой хо­ло­до­но­си­те­ля в со­от­вет­ствии с из­ме­не­ни­я­ми теп­ло­вой на­груз­ки, что уве­ли­чи­ва­ет пе­ри­од вре­ме­ни, в те­че­ние ко­то­ро­го воз­мож­но функ­ци­о­ни­ро­ва­ние си­сте­мы в этом ре­жи­ме. По дан­ным Emerson, при уста­нов­ке чил­ле­ров на 330 кВт режим фри­ку­лин­га поз­во­ля­ет сэко­но­мить 45% элек­тро­энер­гии, кас­кад­ное вклю­че­ние — 5%, тех­но­ло­гия Supersaver — еще 16%, итого — 66%.

Но не все столь оп­ти­ми­стич­ны в от­но­ше­нии фри­ку­лин­га. Алек­сандр Ша­пи­ро на­по­ми­на­ет, что в нашу стра­ну куль­ту­ра ис­поль­зо­ва­ния фри­ку­лин­га в зна­чи­тель­ной мере при­не­се­на с За­па­да, между тем как по­тре­би­тель­ская сто­и­мость этой опции во мно­гом за­ви­сит от сто­и­мо­сти элек­тро­энер­гии, а на се­го­дняш­ний день в Рос­сии и За­пад­ной Ев­ро­пе цены се­рьез­но раз­ли­ча­ют­ся. «Опция фри­ку­лин­га ощу­ти­мо до­ро­га, в Рос­сии же до­ста­точ­но часто ИТ-про­ек­ты пла­ни­ру­ют­ся с де­фи­ци­том бюд­же­та. По­это­му За­каз­чик вы­нуж­ден вы­би­рать: либо обес­пе­чить пла­ни­ру­е­мые тех­ни­че­ские по­ка­за­те­ли ЦОД путем про­сто­го ре­ше­ния (не думая о про­бле­ме уве­ли­че­ния OPEX), либо «ло­мать копья» в по­пыт­ке до­ка­зать це­ле­со­об­раз­ность фри­ку­лин­га, со­гла­ша­ясь на сни­же­ние па­ра­мет­ров ЦОД. В боль­шин­стве слу­ча­ев выбор де­ла­ет­ся в поль­зу пер­во­го ва­ри­ан­та», — за­клю­ча­ет он.

Среди пред­ло­жен­ных За­каз­чи­ку более по­лу­то­ра де­сят­ков ре­ше­ний оди­на­ко­вых нет — даже те, что по­стро­е­ны на ана­ло­гич­ных ком­по­нен­тах од­но­го про­из­во­ди­те­ля, имеют свои осо­бен­но­сти. Это го­во­рит о том, что за­да­чи, свя­зан­ные с охла­жде­ни­ем, от­но­сят­ся к числу наи­бо­лее слож­ных, и ти­по­вые от­ра­бо­тан­ные ре­ше­ния по сути от­сут­ству­ют. Тем не менее, среди пред­став­лен­ных ва­ри­ан­тов За­каз­чик на­вер­ня­ка смо­жет вы­брать наи­бо­лее под­хо­дя­щий с уче­том пред­по­чте­ний в части CAPEX/OPEX и пла­нов по даль­ней­ше­му раз­ви­тию ЦОД.

Алек­сандр Бар­сков — ве­ду­щий ре­дак­тор «Жур­на­ла се­те­вых ре­ше­ний/LAN»

[ http://www.osp.ru/lan/2010/05/13002554/]

Тематики

• ЦОДы (центры обработки данных)

EN

• data center cooling system

трехфазный ИБП
-
[Интент]

Глава 7. Трехфазные ИБП

... ИБП большой мощности (начиная примерно с 10 кВА) как правило предназначены для подключения к трехфазной электрической сети. Диапазон мощностей 8-25 кВА – переходный. Для такой мощности делают чисто однофазные ИБП, чисто трехфазные ИБП и ИБП с трехфазным входом и однофазным выходом. Все ИБП, начиная примерно с 30 кВА имеют трехфазный вход и трехфазный выход. Трехфазные ИБП имеют и другое преимущество перед однофазными ИБП. Они эффективно разгружают нейтральный провод от гармоник тока и способствуют более безопасной и надежной работе больших компьютерных систем. Эти вопросы рассмотрены в разделе "Особенности трехфазных источников бесперебойного питания" главы 8. Трехфазные ИБП строятся обычно по схеме с двойным преобразованием энергии. Поэтому в этой главе мы будем рассматривать только эту схему, несмотря на то, что имеются трехфазные ИБП, построенные по схеме, похожей на ИБП, взаимодействующий с сетью.

Схема трехфазного ИБП с двойным преобразованием энергии приведена на рисунке 18.

Рис.18. Трехфазный ИБП с двойным преобразованием энергии

Как видно, этот ИБП не имеет почти никаких отличий на уровне блок-схемы, за исключением наличия трех фаз. Для того, чтобы увидеть отличия от однофазного ИБП с двойным преобразованием, нам придется (почти впервые в этой книге) несколько подробнее рассмотреть элементы ИБП. Мы будем проводить это рассмотрение, ориентируясь на традиционную технологию. В некоторых случаях будут отмечаться схемные особенности, позволяющие улучшить характеристики.

Выпрямитель

Слева на рис 18. – входная электрическая сеть. Она включает пять проводов: три фазных, нейтраль и землю. Между сетью и ИБП – предохранители (плавкие или автоматические). Они позволяют защитить сеть от аварии ИБП. Выпрямитель в этой схеме – регулируемый тиристорный. Управляющая им схема изменяет время (долю периода синусоиды), в течение которого тиристоры открыты, т.е. выпрямляют сетевое напряжение. Чем большая мощность нужна для работы ИБП, тем дольше открыты тиристоры. Если батарея ИБП заряжена, на выходе выпрямителя поддерживается стабилизированное напряжение постоянного тока, независимо от нвеличины напряжения в сети и мощности нагрузки. Если батарея требует зарядки, то выпрямитель регулирует напряжение так, чтобы в батарею тек ток заданной величины.

Такой выпрямитель называется шести-импульсным, потому, что за полный цикл трехфазной электрической сети он выпрямляет 6 полупериодов сингусоиды (по два в каждой из фаз). Поэтому в цепи постоянного тока возникает 6 импульсов тока (и напряжения) за каждый цикл трехфазной сети. Кроме того, во входной электрической сети также возникают 6 импульсов тока, которые могут вызвать гармонические искажения сетевого напряжения. Конденсатор в цепи постоянного тока служит для уменьшения пульсаций напряжения на аккумуляторах. Это нужно для полной зарядки батареи без протекания через аккумуляторы вредных импульсных токов. Иногда к конденсатору добавляется еще и дроссель, образующий совместно с конденсатором L-C фильтр.

Коммутационный дроссель ДР уменьшает импульсные токи, возникающие при открытии тиристоров и служит для уменьшения искажений, вносимых выпрямителем в электрическую сеть. Для еще большего снижения искажений, вносимых в сеть, особенно для ИБП большой мощности (более 80-150 кВА) часто применяют 12-импульсные выпрямители. Т.е. за каждый цикл трехфазной сети на входе и выходе выпрямителя возникают 12 импульсов тока. За счет удвоения числа импульсов тока, удается примерно вдвое уменьшить их амплитуду. Это полезно и для аккумуляторов и для электрической сети.

Двенадцати-импульсный выпрямитель фактически состоит из двух 6-импульсных выпрямителей. На вход второго выпрямителя (он изображен ниже на рис. 18) подается трехфазное напряжение, прошедшее через трансформатор, сдвигающий фазу на 30 градусов.

В настоящее время применяются также и другие схемы выпрямителей трехфазных ИБП. Например схема с пассивным (диодным) выпрямителем и преобразователем напряжения постоянного тока, применение которого позволяет приблизить потребляемый ток к синусоидальному.

Наиболее современным считается транзисторный выпрямитель, регулируемый высокочастотной схемой широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Применение такого выпрямителя позволяет сделать ток потребления ИБП синусоидальным и совершенно отказаться от 12-импульсных выпрямителей с трансформатором.

Батарея

Для формирования батареи трехфазных ИБП (как и в однофазных ИБП) применяются герметичные свинцовые аккумуляторы. Обычно это самые распространенные модели аккумуляторов с расчетным сроком службы 5 лет. Иногда используются и более дорогие аккумуляторы с большими сроками службы. В некоторых трехфазных ИБП пользователю предлагается фиксированный набор батарей или батарейных шкафов, рассчитанных на различное время работы на автономном режиме. Покупая ИБП других фирм, пользователь может более или менее свободно выбирать батарею своего ИБП (включая ее емкость, тип и количество элементов). В некоторых случаях батарея устанавливается в корпус ИБП, но в большинстве случаев, особенно при большой мощности ИБП, она устанавливается в отдельном корпусе, а иногда и в отдельном помещении.

Инвертор

Как и в ИБП малой мощности, в трехфазных ИБП применяются транзисторные инверторы, управляемые схемой широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Некоторые ИБП с трехфазным выходом имеют два инвертора. Их выходы подключены к трансформаторам, сдвигающим фазу выходных напряжений. Даже в случае применения относительно низкочастоной ШИМ, такая схема совместно с применением фильтра переменного тока, построенного на трансформаторе и конденсаторах, позволяет обеспечить очень малый коэффициент гармонических искажений на выходе ИБП (до 3% на линейной нагрузке). Применение двух инверторов увеличивает надежность ИБП, поскольку даже при выходе из строя силовых транзисторов одного из инверторов, другой инвертор обеспечит работу нагрузки, пусть даже при большем коэффициенте гармонических искажений.

В последнее время, по мере развития технологии силовых полупроводников, начали применяться более высокочастотные транзисторы. Частота ШИМ может составлять 4 и более кГц. Это позволяет уменьшить гармонические искажения выходного напряжения и отказаться от применения второго инвертора. В хороших ИБП существуют несколько уровней защиты инвертора от перегрузки. При небольших перегрузках инвертор может уменьшать выходное напряжение (пытаясь снизить ток, проходящий через силовые полупроводники). Если перегрузка очень велика (например нагрузка составляет более 125% номинальной), ИБП начинает отсчет времени работы в условиях перегрузки и через некоторое время (зависящее от степени перегрузки – от долей секунды до минут) переключается на работу через статический байпас. В случае большой перегрузки или короткого замыкания, переключение на статический байпас происходит сразу.

Некоторые современные высококлассные ИБП (с высокочакстотной ШИМ) имеют две цепи регулирования выходного напряжения. Первая из них осуществляет регулирование среднеквадратичного (действующего) значения напряжения, независимо для каждой из фаз. Вторая цепь измеряет мгновенные значения выходного напряжения и сравнивает их с хранящейся в памяти блока управления ИБП идеальной синусоидой. Если мгновенное значение напряжения отклонилось от соотвествующего "идеального" значения, то вырабатывается корректирующий импульс и форма синусоиды выходного напряжения исправляется. Наличие второй цепи обратной связи позволяет обеспечить малые искажения формы выходного напряжения даже при нелинейных нагрузках.

Статический байпас

Блок статического байпаса состоит из двух трехфазных (при трехфазном выходе) тиристорных переключателей: статического выключателя инвертора (на схеме – СВИ) и статического выключателя байпаса (СВБ). При нормальной работе ИБП (от сети или от батареи) статический выключатель инвертора замкнут, а статический выключатель байпаса разомкнут. Во время значительных перегрузок или выхода из строя инвертора замкнут статический переключатель байпаса, переключатель инвертора разомкнут. В момент переключения оба статических переключателя на очень короткое время замкнуты. Это позволяет обеспечить безразрывное питание нагрузки.

Каждая модель ИБП имеет свою логику управления и, соответственно, свой набор условий срабатывания статических переключателей. При покупке ИБП бывает полезно узнать эту логику и понять, насколько она соответствует вашей технологии работы. В частности хорошие ИБП сконструированы так, чтобы даже если байпас недоступен (т.е. отсутствует синхронизация инвертора и байпаса – см. главу 6) в любом случае постараться обеспечить электроснабжение нагрузки, пусть даже за счет уменьшения напряжения на выходе инвертора.

Статический байпас ИБП с трехфазным входом и однофазным выходом имеет особенность. Нагрузка, распределенная на входе ИБП по трем фазным проводам, на выходе имеет только два провода: один фазный и нейтральный. Статический байпас тоже конечно однофазный, и синхронизация напряжения инвертора производится относительно одной из фаз трехфазной сети (любой, по выбору пользователя). Вся цепь, подводящая напряжение к входу статического байпаса должна выдерживать втрое больший ток, чем входной кабель выпрямителя ИБП. В ряде случаев это может вызвать трудности с проводкой.

Сервисный байпас

Трехфазные ИБП имеют большую мощность и обычно устанавливаются в местах действительно критичных к электропитанию. Поэтому в случае выхода из строя какого-либо элемента ИБП или необходимости проведения регламентных работ (например замены батареи), в большинстве случае нельзя просто выключить ИБП или поставить на его место другой. Нужно в любой ситуации обеспечить электропитание нагрузки. Для этих ситуаций у всех трехфазных ИБП имеется сервисный байпас. Он представляет собой ручной переключатель (иногда как-то заблокированный, чтобы его нельзя было включить по ошибке), позволяющий переключить нагрузку на питание непосредственно от сети. У большинства ИБП для переключения на сервисный байпас существует специальная процедура (определенная последовательность действий), которая позволяет обеспечит непрерывность питания при переключениях.

Режимы работы трехфазного ИБП с двойным преобразованием

Трехфазный ИБП может работать на четырех режимах работы.

• При нормальной работе нагрузка питается по цепи выпрямитель-инвертор стабилизированным напряжением, отфильтрованным от импульсов и шумов за счет двойного преобразования энергии.
• Работа от батареи. На это режим ИБП переходит в случае, если напряжение на выходе ИБП становится таким маленьким, что выпрямитель оказывается не в состоянии питать инвертор требуемым током, или выпрямитель не может питать инвертор по другой причине, например из-за поломки. Продолжительность работы ИБП от батареи зависит от емкости и заряда батареи, а также от нагрузки ИБП.
• Когда какой-нибудь инвертор выходит из строя или испытывает перегрузку, ИБП безразрывно переходит на режим работы через статический байпас. Нагрузка питается просто от сети через вход статического байпаса, который может совпадать или не совпадать со входом выпрямителя ИБП.
• Если требуется обслуживание ИБП, например для замены батареи, то ИБП переключают на сервисный байпас. Нагрузка питается от сети, а все цепи ИБП, кроме входного выключателя сервисного байпаса и выходных выключателей отделены от сети и от нагрузки. Режим работы на сервисном байпасе не является обязательным для небольших однофазных ИБП с двойным преобразованием. Трехфазный ИБП без сервисного байпаса немыслим.

Надежность

Трехфазные ИБП обычно предназначаются для непрерывной круглосуточной работы. Работа нагрузки должна обеспечиваться практически при любых сбоях питания. Поэтому к надежности трехфазных ИБП предъявляются очень высокие требования. Вот некоторые приемы, с помощью которых производители трехфазных ИБП могут увеличивать надежность своей продукции. Применение разделительных трансформаторов на входе и/или выходе ИБП увеличивает устойчивость ИБП к скачкам напряжения и нагрузки. Входной дроссель не только обеспечивает "мягкий запуск", но и защищает ИБП (и, в конечном счете, нагрузку) от очень быстрых изменений (скачков) напряжения.

Обычно фирма выпускает целый ряд ИБП разной мощности. В двух или трех "соседних по мощности" ИБП этого ряда часто используются одни и те же полупроводники. Если это так, то менее мощный из этих двух или трех ИБП имеет запас по предельному току, и поэтому несколько более надежен. Некоторые трехфазные ИБП имеют повышенную надежность за счет резервирования каких-либо своих цепей. Так, например, могут резервироваться: схема управления (микропроцессор + платы "жесткой логики"), цепи управления силовыми полупроводниками и сами силовые полупроводники. Батарея, как часть ИБП тоже вносит свой вклад в надежность прибора. Если у ИБП имеется возможность гибкого выбора батареи, то можно выбрать более надежный вариант (батарея более известного производителя, с меньшим числом соединений).

Преобразователи частоты

Частота напряжения переменного тока в электрических сетях разных стран не обязательно одинакова. В большинстве стран (в том числе и в России) распространена частота 50 Гц. В некоторых странах (например в США) частота переменного напряжения равна 60 Гц. Если вы купили оборудование, рассчитанное на работу в американской электрической сети (110 В, 60 Гц), то вы должны каким-то образом приспособить к нему нашу электрическую сеть. Преобразование напряжения не является проблемой, для этого есть трансформаторы. Если оборудование оснащено импульсным блоком питания, то оно не чувствительно к частоте и его можно использовать в сети с частотой 50 Гц. Если же в состав оборудования входят синхронные электродвигатели или иное чувствительное к частоте оборудование, вам нужен преобразователь частоты. ИБП с двойным преобразованием энергии представляет собой почти готовый преобразователь частоты.

В самом деле, ведь выпрямитель этого ИБП может в принципе работать на одной частоте, а инвертор выдавать на своем выходе другую. Есть только одно принципиальное ограничение: невозможность синхронизации инвертора с линией статического байпаса из-за разных частот на входе и выходе. Это делает преобразователь частоты несколько менее надежным, чем сам по себе ИБП с двойным преобразованием. Другая особенность: преобразователь частоты должен иметь мощность, соответствующую максимальному возможному току нагрузки, включая все стартовые и аварийные забросы, ведь у преобразователя частоты нет статического байпаса, на который система могла бы переключиться при перегрузке.

Для изготовления преобразователя частоты из трехфазного ИБП нужно разорвать цепь синхронизации, убрать статический байпас (или, вернее, не заказывать его при поставке) и настроить инвертор ИБП на работу на частоте 60 Гц. Для большинства трехфазных ИБП это не представляет проблемы, и преобразователь частоты может быть заказан просто при поставке.

ИБП с горячим резервированием

В некоторых случаях надежности даже самых лучших ИБП недостаточно. Так бывает, когда сбои питания просто недопустимы из-за необратимых последствий или очень больших потерь. Обычно в таких случаях в технике применяют дублирование или многократное резервирование блоков, от которых зависит надежность системы. Есть такая возможность и для трехфазных источников бесперебойного питания. Даже если в конструкцию ИБП стандартно не заложено резервирование узлов, большинство трехфазных ИБП допускают резервирование на более высоком уровне. Резервируется целиком ИБП. Простейшим случаем резервирования ИБП является использование двух обычных серийных ИБП в схеме, в которой один ИБП подключен к входу байпаса другого ИБП.

Рис. 19а. Последовательное соединение двух трехфазных ИБП

На рисунке 19а приведена схема двух последовательно соединенным трехфазных ИБП. Для упрощения на рисунке приведена, так называемая, однолинейная схема, на которой трем проводам трехфазной системы переменного тока соответствует одна линия. Однолинейные схемы часто применяются в случаях, когда особенности трехфазной сети не накладывают отпечаток на свойства рассматриваемого прибора. Оба ИБП постоянно работают. Основной ИБП питает нагрузку, а вспомогательный ИБП работает на холостом ходу. В случае выхода из строя основного ИБП, нагрузка питается не от статического байпаса, как в обычном ИБП, а от вспомогательного ИБП. Только при выходе из строя второго ИБП, нагрузка переключается на работу от статического байпаса.

Система из двух последовательно соединенных ИБП может работать на шести основных режимах.

А. Нормальная работа. Выпрямители 1 и 2 питают инверторы 1 и 2 и, при необходимости заряжают батареи 1 и 2. Инвертор 1 подключен к нагрузке (статический выключатель инвертора 1 замкнут) и питает ее стабилизированным и защищенным от сбоев напряжением. Инвертор 2 работает на холостом ходу и готов "подхватить" нагрузку, если инвертор 1 выйдет из строя. Оба статических выключателя байпаса разомкнуты.

Для обычного ИБП с двойным преобразованием на режиме работы от сети допустим (при сохранении гарантированного питания) только один сбой в системе. Этим сбоем может быть либо выход из строя элемента ИБП (например инвертора) или сбой электрической сети.

Для двух последовательно соединенных ИБП с на этом режиме работы допустимы два сбоя в системе: выход из строя какого-либо элемента основного ИБП и сбой электрической сети. Даже при последовательном или одновременном возникновении двух сбоев питание нагрузки будет продолжаться от источника гарантированного питания.

Б. Работа от батареи 1. Выпрямитель 1 не может питать инвертор и батарею. Чаще всего это происходит из-за отключения напряжения в электрической сети, но причиной может быть и выход из строя выпрямителя. Состояние инвертора 2 в этом случае зависит от работы выпрямителя 2. Если выпрямитель 2 работает (например он подключен к другой электрической сети или он исправен, в отличие от выпрямителя 1), то инвертор 2 также может работать, но работать на холостом ходу, т.к. он "не знает", что с первым ИБП системы что-то случилось. После исчерпания заряда батареи 1, инвертор 1 отключится и система постарается найти другой источник электроснабжения нагрузки. Им, вероятно, окажется инвертор2. Тогда система перейдет к другому режиму работы.

Если в основном ИБП возникает еще одна неисправность, или батарея 1 полностью разряжается, то система переключается на работу от вспомогательного ИБП.

Таким образом даже при двух сбоях: неисправности основного ИБП и сбое сети нагрузка продолжает питаться от источника гарантированного питания.

В. Работа от инвертора 2. В этом случае инвертор 1 не работает (из-за выхода из строя или полного разряда батареи1). СВИ1 разомкнут, СВБ1 замкнут, СВИ2 замкнут и инвертор 2 питает нагрузку. Выпрямитель 2, если в сети есть напряжение, а сам выпрямитель исправен, питает инвертор и батарею.

На этом режиме работы допустим один сбой в системе: сбой электрической сети. При возникновении второго сбоя в системе (выходе из строя какого-либо элемента вспомогательного ИБП) электропитание нагрузки не прерывается, но нагрузка питается уже не от источника гарантированного питания, а через статический байпас, т.е. попросту от сети.

Г. Работа от батареи 2. Наиболее часто такая ситуация может возникнуть после отключения напряжения в сети и полного разряда батареи 1. Можно придумать и более экзотическую последовательность событий. Но в любом случае, инвертор 2 питает нагругку, питаясь, в свою очередь, от батареи. Инвертор 1 в этом случае отключен. Выпрямитель 1, скорее всего, тоже не работает (хотя он может работать, если он исправен и в сети есть напряжение).

После разряда батареи 2 система переключится на работу от статического байпаса (если в сети есть нормальное напряжение) или обесточит нагрузку.

Д. Работа через статический байпас. В случае выхода из строя обоих инверторов, статические переключатели СВИ1 и СВИ2 размыкаются, а статические переключатели СВБ1 и СВБ2 замыкаются. Нагрузка начинает питаться от электрической сети.

Переход системы к работе через статический байпас происходит при перегрузке системы, полном разряде всех батарей или в случае выхода из строя двух инверторов.

На этом режиме работы выпрямители, если они исправны, подзаряжают батареи. Инверторы не работают. Нагрузка питается через статический байпас.

Переключение системы на работу через статический байпас происходит без прерывания питания нагрузки: при необходимости переключения сначала замыкается тиристорный переключатель статического байпаса, и только затем размыкается тиристорный переключатель на выходе того инвертора, от которого нагрузка питалась перед переключением.

Е. Ручной (сервисный) байпас. Если ИБП вышел из строя, а ответственную нагрузку нельзя обесточить, то оба ИБП системы с соблюдением специальной процедуры (которая обеспечивает безразрыное переключение) переключают на ручной байпас. после этого можно производить ремонт ИБП.

Преимуществом рассмотренной системы с последовательным соединением двух ИБП является простота. Не нужны никакие дополнительные элементы, каждый из ИБП работает в своем штатном режиме. С точки зрения надежности, эта схема совсем не плоха:- в ней нет никакой лишней, (связанной с резервированием) электроники, соответственно и меньше узлов, которые могут выйти из строя.

Однако у такого соединения ИБП есть и недостатки. Вот некоторые из них.
 

1. Покупая такую систему, вы покупаете второй байпас (на нашей схеме – он первый – СВБ1), который, вообще говоря, не нужен – ведь все необходимые переключения могут быть произведены и без него.
2. Весь второй ИБП выполняет только одну функцию – резервирование. Он потребляет электроэнергию, работая на холостом ходу и вообще не делает ничего полезного (разумеется за исключением того времени, когда первый ИБП отказывается питать нагрузку). Некоторые производители предлагают "готовые" системы ИБП с горячим резервированием. Это значит, что вы покупаете систему, специально (еще на заводе) испытанную в режиме с горячим резервированием. Схема такой системы приведена на рис. 19б.

Рис.19б. Трехфазный ИБП с горячим резервированием

Принципиальных отличий от схемы с последовательным соединением ИБП немного.

1. У второго ИБП отсутствует байпас.
2. Для синхронизации между инвертором 2 и байпасом появляется специальный информационный кабель между ИБП (на рисунке не показан). Поэтому такой ИБП с горячим резервированием может работать на тех же шести режимах работы, что и система с последовательным подключением двух ИБП. Преимущество "готового" ИБП с резервированием, пожалуй только одно – он испытан на заводе-производителе в той же комплектации, в которой будет эксплуатироваться.

Для расмотренных схем с резервированием иногда применяют одно важное упрощение системы. Ведь можно отказаться от резервирования аккумуляторной батареи, сохранив резервирование всей силовой электроники. В этом случае оба ИБП будут работать от одной батареи (оба выпрямителя будут ее заряжать, а оба инвертора питаться от нее в случае сбоя электрической сети). Применение схемы с общей бетареей позволяет сэкономить значительную сумму – стоимость батареи.

Недостатков у схемы с общей батареей много:

1. Не все ИБП могут работать с общей батареей.
2. Батарея, как и другие элементы ИБП обладает конечной надежностью. Выход из строя одного аккумулятора или потеря контакта в одном соединении могут сделать всю системы ИБП с горячим резервирование бесполезной.
3. В случае выхода из строя одного выпрямителя, общая батарея может быть выведена из строя. Этот последний недостаток, на мой взгляд, является решающим для общей рекомендации – не применять схемы с общей батареей.

Параллельная работа нескольких ИБП

Как вы могли заметить, в случае горячего резервирования, ИБП резервируется не целиком. Байпас остается общим для обоих ИБП. Существует другая возможность резервирования на уровне ИБП – параллельная работа нескольких ИБП. Входы и выходы нескольких ИБП подключаются к общим входным и выходным шинам. Каждый ИБП сохраняет все свои элементы (иногда кроме сервисного байпаса). Поэтому выход из строя статического байпаса для такой системы просто мелкая неприятность.

На рисунке 20 приведена схема параллельной работы нескольких ИБП.

Рис.20. Параллельная работа ИБП

На рисунке приведена схема параллельной системы с раздельными сервисными байпасами. Схема система с общим байпасом вполне ясна и без чертежа. Ее особенностью является то, что для переключения системы в целом на сервисный байпас нужно управлять одним переключателем вместо нескольких. На рисунке предполагается, что между ИБП 1 и ИБП N Могут располагаться другие ИБП. Разные производителю (и для разных моделей) устанавливают свои максимальные количества параллеьно работающих ИБП. Насколько мне известно, эта величина изменяется от 2 до 8. Все ИБП параллельной системы работают на общую нагрузку. Суммарная мощность параллельной системы равна произведению мощности одного ИБП на количество ИБП в системе. Таким образом параллельная работа нескольких ИБП может применяться (и в основном применяется) не столько для увеличения надежности системы бесперебойного питания, но для увеличения ее мощности.

Рассмотрим режимы работы параллельной системы

Нормальная работа (работа от сети). Надежность

Когда в сети есть напряжение, достаточное для нормальной работы, выпрямители всех ИБП преобразуют переменное напряжение сети в постоянное, заряжая батареи и питая инверторы.

Инверторы, в свою очередь, преобразуют постоянное напряжение в переменное и питают нагрузку. Специальная управляющая электроника параллельной системы следит за равномерным распределением нагрузки между ИБП. В некоторых ИБП распределение нагрузки между ИБП производится без использования специальной параллельной электроники. Такие приборы выпускаются "готовыми к параллельной работе", и для использования их в параллельной системе достаточно установить плату синхронизации. Есть и ИБП, работающие параллельго без специальной электроники. В таком случае количество параллельно работающих ИБП – не более двух. В рассматриваемом режиме работы в системе допустимо несколько сбоев. Их количество зависит от числа ИБП в системе и действующей нагрузки.

Пусть в системе 3 ИБП мощностью по 100 кВА, а нагрузка равна 90 кВА. При таком соотношении числа ИБП и их мощностей в системе допустимы следующие сбои.

Сбой питания (исчезновение напряжения в сети)

Выход из строя любого из инверторов, скажем для определенности, инвертора 1. Нагрузка распределяется между двумя другими ИБП. Если в сети есть напряжение, все выпрямители системы работают.

Выход из строя инвертора 2. Нагрузка питается от инвертора 3, поскольку мощность, потребляемая нагрузкой меньше мощности одного ИБП. Если в сети есть напряжение, все выпрямители системы продолжают работать.

Выход из строя инвертора 3. Система переключается на работу через статический байпас. Нагрузка питается напрямую от сети. При наличии в сети нормального напряжения, все выпрямители работают и продолжают заряжать батареи. При любом последующем сбое (поломке статического байпаса или сбое сети) питание нагрузки прекращается. Для того, чтобы параллельная система допускала большое число сбоев, система должна быть сильно недогружена и должна включать большое число ИБП. Например, если нагрузка в приведенном выше примере будет составлять 250 кВА, то система допускает только один сбой: сбой сети или поломку инвертора. В отношении количества допустимых сбоев такая система эквивалентна одиночному ИБП. Это, кстати, не значит, что надежность такой параллельной системы будет такая же, как у одиночного ИБП. Она будет ниже, поскольку параллельная система намного сложнее одиночного ИБП и (при почти предельной нагрузке) не имеет дополнительного резервирования, компенсирующего эту сложность.

Вопрос надежности параллельной системы ИБП не может быть решен однозначно. Надежность зависит от большого числа параметров: количества ИБП в системе (причем увеличение количества ИБП до бесконечности снижает надежность – система становится слишком сложной и сложно управляемой – впрочем максимальное количество параллельно работающих модулей для известных мне ИБП не превышает 8), нагрузки системы (т.е. соотношения номинальной суммарной мощности системы и действующей нагрузки), примененной схемы параллельной работы (т.е. есть ли в системе специальная электроника для обеспечения распределения нагрузки по ИБП), технологии работы предприятия. Таким образом, если единственной целью является увеличение надежности системы, то следует серьезно рассмотреть возможность использование ИБП с горячим резервированием – его надежность не зависит от обстоятельств и в силу относительной простоты схемы практически всегда выше надежности параллельной системы.

Недогруженная система из нескольких параллельно работающих ИБП, которая способна реализвать описанную выше логику управления, часто также называется параллельной системой с резервированием.

Работа с частичной нагрузкой

Если нагрузка параллельной системы такова, что с ней может справиться меньшее, чем есть в системе количество ИБП, то инверторы "лишних" ИБП могут быть отключены. В некоторых ИБП такая логика управления подразумевается по умолчанию, а другие модели вообще лишены возможности работы в таком режиме. Инверторы, оставшиеся включенными, питают нагрузку. Коэффициент полезного действия системы при этом несколько возрастает. Обычно в этом режиме работы предусматривается некоторая избыточность, т.е. количестов работающих инверторов больше, чем необходимо для питания нагрузки. Тем самым обеспечивается резервирование. Все выпрямители системы продолжают работать, включая выпрямители тех ИБП, инверторы которых отключены.

Работа от батареи

В случае исчезновения напряжения в электрической сети, параллельная система переходит на работу от батареи. Все выпрямители системы не работают, инверторы питают нагрузку, получая энергию от батареи. В этом режиме работы (естественно) отсутствует напряжение в электрической сети, которое при нормальной работе было для ИБП не только источником энергии, но и источником сигнала синхронизации выходного напряжения. Поэтому функцию синхронизации берет на себя специальная параллельная электроника или выходная цепь ИБП, специально ориентированная на поддержание выходной частоты и фазы в соответствии с частотой и фазой выходного напряжения параллельно работающего ИБП.

Выход из строя выпрямителя

Это режим, при котором вышли из строя один или несколько выпрямителей. ИБП, выпрямители которых вышли из строя, продолжают питать нагрузку, расходуя заряд своей батареи. Они выдает сигнал "неисправность выпрямителя". Остальные ИБП продолжают работать нормально. После того, как заряд разряжающихся батарей будет полностью исчерпан, все зависит от соотношения мощности нагрузки и суммарной мощности ИБП с исправными выпрямителями. Если нагрузка не превышает перегрузочной способности этих ИБП, то питание нагрузки продолжится (если у системы остался значительный запас мощности, то в этом режиме работы допустимо еще несколько сбоев системы). В случае, если нагрузка ИБП превышает перегрузочную способность оставшихся ИБП, то система переходит к режиму работы через статический байпас.

Выход из строя инвертора

Если оставшиеся в работоспособном состоянии инверторы могут питать нагрузку, то нагрузка продолжает работать, питаясь от них. Если мощности работоспособных инверторов недостаточно, система переходит в режим работы от статического байпаса. Выпрямители всех ИБП могут заряжать батареи, или ИБП с неисправными инверторами могут быть полностью отключены для выполнения ремонта.

Работа от статического байпаса

Если суммарной мощности всех исправных инверторов параллельной системы не достаточно для поддержания работы нагрузки, система переходит к работе через статический байпас. Статические переключатели всех инверторов разомкнуты (исправные инверторы могут продолжать работать). Если нагрузка уменьшается, например в результате отключения части оборудования, параллельная система автоматически переключается на нормальный режим работы.

В случае одиночного ИБП с двойным преобразованием работа через статический байпас является практически последней возможностью поддержания работы нагрузки. В самом деле, ведь достаточно выхода из строя статического переключателя, и нагрузка будет обесточена. При работе параллельной системы через статический байпас допустимо некоторое количество сбоев системы. Статический байпас способен выдерживать намного больший ток, чем инвертор. Поэтому даже в случае выхода из строя одного или нескольких статических переключателей, нагрузка возможно не будет обесточена, если суммарный допустимый ток оставшихся работоспособными статических переключателей окажется достаточен для работы. Конкретное количество допустимых сбоев системы в этом режиме работы зависит от числа ИБП в системе, допустимого тока статического переключателя и величины нагрузки.

Сервисный байпас

Если нужно провести с параллельной системой ремонтные или регламентные работы, то система может быть отключена от нагрузки с помощью ручного переключателя сервисного байпаса. Нагрузка питается от сети, все элементы параллельной системы ИБП, кроме батарей, обесточены. Как и в случае системы с горячим резервированием, возможен вариант одного общего внешнего сервисного байпаса или нескольких сервисных байпасов, встроенных в отдельные ИБП. В последнем случае при использовании сервисного байпаса нужно иметь в виду соотношение номинального тока сервисного байпаса и действующей мощности нагрузки. Другими словами, нужно включить столько сервисных байпасов, чтобы нагрузка не превышала их суммарный номинальных ток.
[ http://www.ask-r.ru/info/library/ups_without_secret_7.htm]

Тематики

• источники и системы электропитания

EN

• three-phase UPS

машинное оборудование
термин " машинное оборудование" означает:
- сборочную единицу, состоящую из соединенных частей или компонентов, по крайней мере, одна из которых находится в движении, имеет соответствующие приводы, схему управления, цепь питания, и т.д., соединенные вместе с целью специального применения, в частности, для производства, обработки, перемещения или упаковки материала;
- группу машин, которые для достижения той же цели организованы и управляется таким образом, что они функционируют как единое целое;
- взаимозаменяемое оборудование, модифицирующее функции машины, которое отдельно поставляется на рынок и предназначено для установки на машине или на серии различных машин или на приводном устройстве самим оператором, при условии, что данное оборудование не является запасной частью или инструментом.
[Директива 98/37/ЕЭС по машинному оборудованию]

EN

machinery
‘machinery’ means:
— an assembly of linked parts or components, at least one of which moves, with the appropriate
actuators, control and power circuits, etc., joined together for a specific application, in particular
for the processing, treatment, moving or packaging of a material,
— an assembly of machines which, in order to achieve the same end, are arranged and controlled so that they function as an integral whole,
— interchangeable equipment modifying the function of a machine, which is placed on the market for the purpose of being assembled with a machine or a series of different machines or with a tractor by the operator himself in so far as this equipment is not a spare part or a tool
[DIRECTIVE 98/37/EC OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL]

Параллельные тексты EN-RU

3. The following are excluded from the scope of this Directive:

3. Из области применения данной Директивы исключаются:

— machinery whose only power source is directly applied manual effort, unless it is a machine used for lifting or lowering loads,

- машинное оборудование, для которых источником энергии является исключительно непосредственное применение ручной силы, за исключением механизмов для подъема и опускания грузов;

— machinery for medical use used in direct contact with patients,

- медицинские приборы;

— special equipment for use in fairgrounds and/or amusement parks,

- специальное оборудование для использования в аттракционах и/или парках для развлечений;

— steam boilers, tanks and pressure vessels,

- паровые котлы, резервуары и сосуды под давлением;

— machinery specially designed or put into service for nuclear purposes which, in the event of failure, may result in an emission of radioactivity,

- машинное оборудование, специально сконструированное или используемое в атомной отрасли, которые в случае аварии могут привести к выделению радиоактивных веществ;

— radioactive sources forming part of a machine,

- радиоактивные источники, составляющие часть машин;

— firearms,

- стрелковое оружие;

— storage tanks and pipelines for petrol, diesel fuel, inflammable liquids and dangerous substances,

- емкости для хранения или трубопроводы для бензина, дизельного топлива, огнеопасных жидкостей и опасных веществ;

— means of transport, i.e. vehicles and their trailers intended solely for transporting passengers by air or on road, rail or water networks, as well as means of transport in so far as such means are designed for transporting goods by air, on public road or rail networks or on water. Vehicles used in the mineral extraction industry shall not be excluded,

- транспортные средства, т.е. средства перевозки и их прицепы, предназначенные исключительно для перевозки пассажиров по воздуху, автодороге, железной дороге, или водными путями, а также транспортные средства, сконструированные для транспортировки грузов по воздуху, по общедоступным дорогам, железным дорогам или водным путям. Средства транспортировки, используемые в горнодобывающей промышленности, не исключаются из области применения настоящей Директивы;

— seagoing vessels and mobile offshore units together with equipment on board such vessels or units,

- морские суда и мобильные береговые агрегаты вместе с оборудованием на борту, такие как танки или установки;

— cableways, including funicular railways, for the public or private transportation of persons,

- канатные дороги, включая фуникулерные железные дороги для общественного или частного пользования, предназначенные для транспортировки людей;

— agricultural and forestry tractors, as defined in Article 1(1) of Directive 74/150/EEC (1),

(1) Council Directive 74/150/EEC of 4 March 1974 on the approximation of the laws of the Member States relating to the type-approval of wheeled agricultural or forestry tractors (OJ L 84, 28.3.1974, p. 10). Directive as last amended by Decision 95/1/EC, Euratom, ECSC (OJ L 1.1.1995, p. 1).

-сельскохозяйственные и лесные тракторы, подпадающие под определение статьи 1 (1) Директивы Совета 74/150/ЕЭС(1);

(1) Директива Совета 74/150/ЕЭС от 4 марта 1974 г. по сближению законодательных актов Государств-членов, относящихся к одобрению типов колесных сельскохозяйственных или лесных тракторов (Официальный журнал Европейских сообществ № L 84, 28.3.1974 г., стр.10). Директива, измененная последний раз Решением 95/1/ЕЭС, Евроатом, ECSC (Официальный журнал Европейских сообществ № L 1/1/1995 г., стр 1)

— machines specially designed and constructed for military or police purposes,

- машины, специально сконструированные и созданные для военных и полицейских целей;

— lifts which permanently serve specific levels of buildings and constructions, having a car moving between guides which are rigid and inclined at an angle of more than 15 degrees to the horizontal and designed for the transport of:
(i) persons;
(ii) persons and goods;
(iii) goods alone if the car is accessible, that is to say, a person may enter it without difficulty, and fitted with controls situated inside the car or within reach of a person inside,

- лифты и подъемные устройства, постоянно обслуживающие определенные уровни зданий и конструкций, имеющие транспортную тележку, движущуюся между жесткими направляющими, которые имеют угол наклона более 15 градусов к горизонтальной поверхности и сконструированы для транспортировки:
(i) людей;
(ii) людей и имущества;
(iii) только имущества, в том случае, если кабина лифта открыта, т.е. человек может легко войти в такое транспортное средство и манипулировать средствами управления, находящимися внутри кабины или в пределах досягаемости для человека;

— means of transport of persons using rack and pinion rail mounted vehicles,

- транспортные средства для перевозки людей, с использованием зубчатых или реечных рельс, по которым перемещается транспортные средства;

— mine winding gear,

- шахтные канатные подъемные устройства;

— theatre elevators,

- театральные подъемники;

— construction site hoists intended for lifting persons or persons and goods.

- строительные подъемники, предназначенные для подъема людей или людей и грузов.

4. Where, for machinery or safety components, the risks referred to in this Directive are wholly or partly covered by specific Community Directives, this Directive shall not apply, or shall cease to apply, in the case of such machinery or safety components and of such risks on the implementation of these specific Directives.

4. Когда для машинного оборудования и компонентов безопасности риски, определенные в настоящей Директиве, полностью или частично покрываются специальными Директивами Сообщества, настоящая Директива не применяется или прекращает свое действие, такое машинное оборудование и компоненты безопасности и такие риски подпадают под действие этих специальных Директив.

5. Where, for machinery, the risks are mainly of electrical origin, such machinery shall be covered exclusively by Directive 73/23/EEC (2).

(2) Council Directive 73/23/EEC of 19 February 1973 on the harmonisation of the laws of Member States relating to electrical equipment designed for use within certain voltage limits (OJ L 77, 26.3.1973, p. 29). Directive as last amended by Directive 93/68/EEC (OJ L 220, 30.8.1993, p. 1).

5. Когда риски применения машинного оборудования связаны с электрическими источниками, то такое оборудование охватываются исключительно Директивой 73/23/ЕЭС(2).

(2) Директива Совета 73/23/ЕЭС/ от 19 февраля 1973 года о гармонизации законов Государств-Участников в отношении электрооборудования, предназначенного для использования в условиях определенных пределов напряжения (Официальный журнал Европейских сообществ № L 77, 26.03.1973, стр. 29). Директива с последней поправкой Директивой 93/68/ЕЭС (Официальный журнал Европейских сообществ № L 220, 30.08.1993, стр.1).

Article 2
1. Member States shall take all appropriate measures to ensure that machinery or safety components covered by this Directive may be placed on the market and put into service only if they do not endanger the health or safety of persons and, where appropriate, domestic animals or property, when properly installed and maintained and used for their intended purpose.

Статья 2
1. Государства - члены должны предпринимать все необходимые меры для обеспечения того, чтобы машинное оборудование или компоненты безопасности, попадающие под действие настоящей Директивы, поставлялись на рынок и вводились в эксплуатацию, только если они не составляют угрозу для здоровья и безопасности людей и домашних животных, или имуществу при условии надлежащей установки и обслуживания, а также использования по прямому назначению.

2. This Directive shall not affect Member States’ entitlement to lay down, in due observance of the Treaty, such requirements as they may deem necessary to ensure that persons and in particular workers are protected when using the machinery or safety components in question, provided that this does not mean that the machinery or safety components are modified in a way not specified in the Directive.

2. Настоящая Директива не ограничивает права Государств - членов устанавливать при должном соблюдении Договора такие требования, которые они посчитают необходимыми для обеспечения защиты людей, особенно работников, при использовании машинного оборудования или компонентов безопасности, при условии, что модификация такого машинного оборудования и компонентов безопасности была произведена в соответствии с положениями настоящей Директивы.

3. At trade fairs, exhibitions, demonstrations, etc., Member States shall not prevent the showing of machinery or safety components which do not conform to the provisions of this Directive, provided that a visible sign clearly indicates that such machinery or safety components do not conform and that they are not for sale until they have been brought into conformity by the manufacturer or his authorised representative established in the Community. During demonstrations, adequate safety measures shall be taken to ensure the protection of persons.

3. На торговых ярмарках, выставках, демонстрациях и т.п. Государства - члены не должны препятствовать демонстрации машинного оборудования или компонентов безопасности, которые не соответствуют положениям настоящей Директивы, при условии, что видимый знак четко указывает, что такое машинное оборудование или компоненты безопасности не соответствуют данной Директиве, и что они не предназначаются для продажи до тех пор, пока изготовитель или его уполномоченный представитель в Сообществе не приведет их в полное соответствие с Директивой. Во время демонстраций должны приниматься адекватные меры для обеспечения безопасности граждан.

Article 3
Machinery and safety components covered by this Directive shall satisfy the essential health and safety requirements set out in Annex I.

Статья 3
Машинное оборудование, а также компоненты безопасности, относящиеся к области действия настоящей Директивы, должны полностью удовлетворять основным требованиям по обеспечению здоровья и безопасности, изложенным в Приложении 1.

Article 4
1. Member States shall not prohibit, restrict or impede the placing on the market and putting into service in their territory of machinery and safety components which comply with this Directive.

Статья 4
1. Государства - члены не должны запрещать, ограничивать или препятствовать поставке на рынок машинного оборудования, а также компонентов безопасности, которые соответствуют
требованиям настоящей Директивы.

2. Member States shall not prohibit, restrict or impede the placing on the market of machinery where the manufacturer or his authorised representative established in the Community declares in accordance with point B of Annex II that it is intended to be incorporated into machinery or assembled with other machinery to constitute machinery covered by this Directive, except where it can function independently.

‘Interchangeable equipment’, as referred to in the third indent of Article 1(2)(a), must in all cases bear the CE marking and be accompanied by the EC declaration of conformity referred to in Annex II, point A.

2. Государства - члены не должны запрещать, ограничивать или препятствовать поставке на рынок машинного оборудования, если изготовитель или его уполномоченный представитель в Сообществе заявляет в соответствии с Приложением II B, что они предназначены для включения в машинное оборудование или компоноваться с другим оборудованием, так, что в соединении они составят машинное оборудование, отвечающее требованиям настоящей Директивы, за исключением тех случаев, когда они могут функционировать независимо.

"Взаимозаменяемое оборудование" в смысле третьего абзаца с черточкой в Статье 1 (2) (a) должно во всех случаях иметь маркировку "СЕ" и сопровождаться декларацией соответствия, определенной в Приложении II, пункте А.

3. Member States may not prohibit, restrict or impede the placing on the market of safety components as defined in Article 1(2) where they are accompanied by an EC declaration of conformity by the manufacturer or his authorised representative established in the Community as referred to in Annex II, point C.

3. Государства - члены не имеют права запрещать, ограничивать или препятствовать распространению на рынке компонентов безопасности, определенных Статьей 1 (2), если эти компоненты сопровождаются декларацией соответствия ЕС, заявленной изготовителем или его уполномоченным представителем в Сообществе, как определено в Приложении II, пункте С.

Article 5
1. Member States shall regard the following as conforming to all the provisions of this Directive, including the procedures for checking the conformity provided for in Chapter II:
— machinery bearing the CE marking and accompanied by the EC declaration of conformity referred to in Annex II, point A,
— safety components accompanied by the EC declaration of conformity referred to in Annex II, point C.

Статья 5
1. Государства - члены должны считать нижеследующее соответствующим всем положениям настоящей Директивы, включая процедуры проверки соответствия, предусмотренной в Главе II:
- машинное оборудование, имеющее маркировку "СЕ" и сопровождаемое декларацией соответствия ЕС, как указано в Приложении II, пункте A;
- компоненты безопасности, сопровождаемые декларацией соответствия ЕС, как указано в Приложении II, пункте C.

При отсутствии гармонизированных стандартов Государства - члены должны предпринимать любые меры, которые они сочтут необходимыми, для привлечения внимания заинтересованных сторон к существующим национальным техническим стандартам и спецификациям, которые считаются важными или относятся к выполнению основных требований по обеспечению здоровья и безопасности в соответствии с Приложением 1.

2. Where a national standard transposing a harmonised standard, the reference for which has been published in the Official Journal of the European Communities, covers one or more of the essential safety requirements, machinery or safety components constructed in accordance with this standard shall be presumed to comply with the relevant essential requirements.
Member States shall publish the references of national standards transposing harmonised standards.

2. В тех случаях, когда национальный стандарт, заменяющий гармонизированный стандарт, ссылка на который была опубликована в Официальном журнале Европейских сообществ, покрывает одно или несколько основных требований безопасности, машинное оборудование или компоненты безопасности, сконструированные в соответствии с таким стандартом, должны считаться соответствующими основным требованиям.
Государства - члены должны публиковать ссылки на национальные стандарты, заменяющие гармонизированные стандарты.

3. Member States shall ensure that appropriate measures are taken to enable the social partners to have an influence at national level on the process of preparing and monitoring the harmonised standards.

3. Государства - члены должны обеспечивать принятие необходимых мер для того, чтобы их социальные партнеры получали возможность влиять на национальном уровне на процессы подготовки и отслеживания гармонизированных стандартов.

Article 6
1. Where a Member State or the Commission considers that the harmonised standards referred to in Article 5(2) do not entirely satisfy the essential requirements referred to in Article 3, the Commission or the Member State concerned shall bring the matter before the committee set up under Directive 83/189/EEC, giving the reasons therefor. The committee shall deliver an opinion without delay.
Upon receipt of the committee’s opinion, the Commission shall inform the Member States whether or not it is necessary to withdraw those standards from the published information referred to in Article 5(2).

Статья 6
1. В случае, если Государство - член или Комиссия считают, что гармонизированные стандарты, рассмотренные в Статье 5 (2), не полностью соответствуют основным требованиям, определенным в Статье 3, Комиссия или заинтересованное Государство - член должны поставить этот вопрос на рассмотрение комитета, созданного в соответствии с Директивой 83/189/ЕЭС, обосновав причины такого обращения. Комитет должен безотлагательно вынести решение.
После получения такого решения комитета Комиссия должна информировать Государства – члены, необходимо или нет отозвать эти стандарты из опубликованной информации, определенной в Статье 5 (2).

2. A standing committee shall be set up, consisting of representatives appointed by the Member States and chaired by a representative of the Commission.

The standing committee shall draw up its own rules of procedure.

Any matter relating to the implementation and practical application of this Directive may be brought before the standing committee, in accordance with the following procedure:

The representative of the Commission shall submit to the committee a draft of the measures to be taken. The committee shall deliver its opinion on the draft, within a time limit which the chairman may lay down according to the urgency of the matter, if necessary by taking a vote.

The opinion shall be recorded in the minutes; in addition, each Member State shall have the right to ask to have its position recorded in the minutes.
The Commission shall take the utmost account of the opinion delivered by the committee.
It shall inform the committee of the manner in which its opinion has been taken into account.

2. Должен быть создан постоянно действующий комитет, состоящий из представителей, назначенных Государствами – членами, и возглавляемый представителем Комиссии.

Постоянно действующий комитет будет сам устанавливать порядок действий и процедуры.

Любой вопрос, относящийся к выполнению и практическому применению настоящей Директивы, может быть поставлен на рассмотрение постоянно действующего комитета, в соответствии со следующими правилами:

Представитель Комиссии должен представить комитету проект предполагаемых к принятию мер. Комитет должен выразить свое мнение по проекту за время, установленное председателем в соответствии со срочностью вопроса, при необходимости определяемого путем голосования.

Это мнение должно быть зафиксировано в протоколе; кроме того, каждое Государство - член имеет право потребовать отразить свою позицию в протоколе. Комиссия должна максимально учитывать мнение, вынесенное комитетом.
Она должна проинформировать комитет, каким образом было учтено его мнение.

Article 7
1. Where a Member State ascertains that:
— machinery bearing the CE marking, or
— safety components accompanied by the EC declaration of conformity, used in accordance with their intended purpose are liable to endanger the safety of persons, and, where appropriate, domestic animals or property, it shall take all appropriate measures to withdraw such machinery or safety components from the market, to prohibit the placing on the market, putting into service or use thereof, or to restrict free movement thereof.

Member States shall immediately inform the Commission of any such measure, indicating the reason for its decision and, in particular, whether non-conformity is due to:
(a) failure to satisfy the essential requirements referred to in Article 3;
(b) incorrect application of the standards referred to in Article 5(2);
(c) shortcomings in the standards themselves referred to in Article 5(2).

Статья 7
1. Если Государство - член устанавливает, что:
- машинное оборудование, имеющее маркировку "СЕ", либо
- компоненты безопасности, сопровождаемые декларацией соответствия ЕС, используемые в соответствии с их назначением, могут нести угрозу безопасности людям, и, если это имеет место, домашним животным или собственности, оно должно принять все необходимые меры для изъятия такого машинного оборудования, либо компонентов безопасности с рынка, запретить их поставку на рынок, ввод в эксплуатацию или использование, либо ограничить их свободное обращение.

Государства - члены должны немедленно информировать Комиссию о любых подобных мерах, указать причины такого решения и, в особенности, информировать о том, явилось ли это несоответствие результатом:
a) неспособности удовлетворить основным требованиям, определенным в Статье 3;
b) неправильного применения стандартов, определенных в Статье 5 (п.2);
c) недостатков самих стандартов, определенных в Статье 5 (п. 2).

2. The Commission shall enter into consultation with the parties concerned without delay. Where the Commission considers, after this consultation, that the measure is justified, it shall immediately so inform the Member State which took the initiative and the other Member States. Where the Commission considers, after this consultation, that the action is unjustified, it shall immediately so inform the Member State which took the initiative and the manufacturer or his authorised representative established within the Community.

Where the decision referred to in paragraph 1 is based on a shortcoming in the standards, and where the Member State at the origin of the decision maintains its position, the Commission shall immediately inform the committee in order to initiate the procedures referred to in Article 6(1).

2. Комиссия должна безотлагательно провести консультацию с заинтересованными сторонами. В случае, если после проведения такой консультации, Комиссия полагает, что такая мера обоснована, она должна немедленно информировать об этом Государство - член, которое выдвинуло эту инициативу, а также остальные Государства - члены. Если Комиссия после проведения такой консультации полагает, что действия не были обоснованными, она немедленно извещает об этом Государство - член, проявившее инициативу, и изготовителя, либо его уполномоченного представителя в Сообществе.

Если решение, указанное в параграфе 1, основано на недостатках в стандартах, и если Государство - член на основании такого решения сохраняет свои позиции, то Комиссия должна немедленно информировать комитет для того, чтобы начать процедуры, описанные в Статье 6 (п. 1).

3. Where:
— machinery which does not comply bears the CE marking,
— a safety component which does not comply is accompanied by an EC declaration of conformity,
the competent Member State shall take appropriate action against whom so ever has affixed the marking or drawn up the declaration and shall so inform the Commission and other Member States.

3. Если:
- машинное оборудование, не соответствующие требованиям, имеют маркировку "СЕ",
- компоненты безопасности, не соответствующие требованиям, имеют декларацию соответствия ЕС,
компетентное Государство - член должно начать соответствующие действия против любого, кто поставил маркировку, или составил декларацию, и должно проинформировать об этом Комиссию и другие Государства - члены.

4. The Commission shall ensure that Member States are kept informed of the progress and outcome of this procedure.

4. Комиссия должна обеспечить, чтобы Государства – члены были постоянно информированы о ходе и результатах данной процедуры.

CHAPTER II
CONFORMITY ASSESSMENT PROCEDURES
Article 8
1. The manufacturer or his authorised representative established in the Community must, in order to certify that machinery and safety components are in conformity with this Directive, draw up for all machinery or safety components manufactured an EC declaration of conformity based on the model given in Annex II, point A or C as appropriate.

In addition, for machinery alone, the manufacturer or his authorised representatives established in the Community must affix to the machine the CE marking.

Глава II
Процедуры оценки соответствия
Статья 8
1. Для подтверждения того, что машинное оборудование, а также компоненты безопасности соответствуют положениям настоящей Директивы, изготовитель или его уполномоченный представитель в Сообществе должен составить декларацию ЕС о соответствии на произведенное машинное оборудование и компоненты безопасности по образцу, приведенному в Приложении II, соответственно пунктам A или C.

Корме того, на машинное оборудование изготовитель или его уполномоченный представитель в Сообществе должен нанести маркировку "СЕ" в соответствии со Статьей 10.

2. Before placing on the market, the manufacturer, or his authorised representative established in the Community, shall:
(a) if the machinery is not referred to in Annex IV, draw up the file provided for in Annex V;
(b) if the machinery is referred to in Annex IV and its manufacturer does not comply, or only partly complies, with the standards referred to in Article 5(2) or if there are no such standards, submit an example of the machinery for the EC type-examination referred to in Annex VI;
(c) if the machinery is referred to in Annex IV and is manufactured in accordance with the standards referred to in Article 5(2):
— either draw up the file referred to in Annex VI and forward it to a notified body, which will acknowledge receipt of the file as soon as possible and keep it,
— submit the file referred to in Annex VI to the notified body, which will simply verify that the standards referred to in Article 5(2) have been correctly applied and will draw up a certificate of adequacy for the file,
— or submit the example of the machinery for the EC type-examination referred to in Annex VI.

2. Перед поставкой на рынок изготовитель или его уполномоченный представитель в Сообществе должен:
(a) в случае, если машинное оборудование не указано в Приложении IV, составить документацию, предусмотренную Приложением V;
(b) если машинное оборудование указано в Приложении IV, и их изготовитель не выполняет, либо выполняет лишь частично требования стандартов, упомянутых в Статье 5 (2), либо, если таких стандартов не существует, то представить образец машинного оборудования для его испытания ЕС, определенного в Приложении VI;
(c) если машинное оборудование указано в Приложении IV и изготовлено в соответствии со стандартами, определенными в Статье 5 (п. 2):
- либо составить документацию, указанную в Приложении VI, и передать ее нотифицированному органу, который подтверждает получение документации в возможно короткие сроки, а также сохраняет ее;
- представить документацию, указанную в Приложении VI, нотифицированному органу, который просто проверит, что стандарты, упомянутые в Статье 5 (2), были применены правильно и составит сертификат соответствия по этой документации;
- либо представить образец машинного оборудования для испытания ЕС типового образца, определенного в Приложении VI.

3. Where the first indent of paragraph 2(c) of this Article applies, the provisions of the first sentence of paragraphs 5 and 7 of Annex VI shall also apply.

Where the second indent of paragraph 2(c) of this Article applies, the provisions of paragraphs 5, 6 and 7 of Annex VI shall also apply.

3. В тех случаях, когда может быть применен первый абзац параграфа 2 (с) этой Статьи должны также применяться положения первого предложения параграфов 5 и 7 Приложения VI.

В тех случаях, когда может быть применен второй абзац пункта 2 (с), должны также применяться положения параграфов 5, 6 и 7 Приложения VI.

4. Where paragraph 2(a) and the first and second indents of paragraph 2(c) apply, the EC declaration of conformity shall solely state conformity with the essential requirements of the Directive.

Where paragraph 2(b) and the third indent of paragraph 2(c) apply, the EC declaration of conformity shall state conformity with the example that underwent EC type-examination.

4. В тех случаях, когда применяется параграф 2 (а) и первый и второй абзацы параграфа 2 (c), декларация ЕС о соответствии должна удостоверить соответствие основным требованиям настоящей Директивы.

В случае, когда применяется параграф 2 (b) и третий абзац параграфа 2 (c), декларация ЕС о соответствии должна удостоверить соответствие образцу, прошедшему испытание ЕС типового образца.

5. Safety components shall be subject to the certification procedures applicable to machinery pursuant to paragraphs 2, 3 and 4. Furthermore, during EC type-examination, the notified body shall verify the suitability of the safety component for fulfilling the safety functions declared by the manufacturer.

5.Компоненты безопасности должны подвергаться процедурам сертификации, применимым к машинному оборудованию в соответствии с параграфами 2, 3, 4. Более того, во время испытания ЕС типового образца нотифицированный орган должен проверить пригодность компонентов безопасности для выполнения тех функций безопасности, которые заявлены изготовителем.

6. (a) Where the machinery is subject to other Directives concerning other aspects and which also provide for the affixing of the CE marking, the latter shall indicate that the machinery is also presumed to conform to the provisions of those other Directives.
(b) However, where one or more of those Directives allow the manufacturer, during a transitional period, to choose which arrangements to apply, the CE marking shall indicate conformity only to the Directives applied by the manufacturer. In this case, particulars of the Directives applied, as published in the Official Journal of the European Communities, must be given in the documents, notices or instructions required by the directives and accompanying such machinery.

6. (a) В тех случаях, когда машинное оборудование подпадает под действие Директив по другим аспектам, которые также предусматривают нанесение маркировки "СЕ", последняя указывает, что такое машинное оборудование соответствуют положениям этих прочих директив.
(b) Тем не менее, когда одна или несколько таких Директив позволяют изготовителям в течение переходного периода выбирать, какие из положений применить, маркировка "СЕ" будет указывать на соответствие только тем Директивам, которые применялись изготовителем. В этом случае подробная информация о примененных Директивах, опубликованных в Официальном журнале Европейских сообществ, должен приводиться в документах, аннотациях или инструкциях, требуемых в соответствии с Директивами, и сопровождать такое машинное оборудование.

7. Where neither the manufacturer nor his authorised representative established in the Community fulfils the obligations of paragraphs 1 to 6, these obligations shall fall to any person placing the machinery or safety component on the market in the Community. The same obligations shall apply to any person assembling machinery or parts thereof or safety components of various origins or constructing machinery or safety components for his own use.

7. Если ни изготовитель, ни его уполномоченный представитель в Сообществе не выполнят своих обязательств по предыдущим параграфам, то эти обязательства должны быть выполнены любыми лицами, поставляющими машинное оборудование или компоненты безопасности на рынок Сообщества. Такие же обязательства возлагаются на любые лица, осуществляющие сборку машинного оборудования, либо его частей или компонентов безопасности различного происхождения, либо создающие машинное оборудование или компоненты безопасности для собственного пользования.

8. The obligations referred to in paragraph 7 shall not apply to persons who assemble with a machine or tractor interchangeable equipment as provided for in Article 1, provided that the parts are compatible and each of the constituent parts of the assembled machine bears the CE marking and is accompanied by the EC declaration of conformity.

8. Обязательства, изложенные в параграфе 7, не применяются к лицам, которые собирают с машиной, механизмом или транспортным средством взаимозаменяемое оборудование, указанное в Статье 1, при условии, что эти части совместимы, и каждая из частей машины в сборе имеет маркировку "СЕ" и Декларацию ЕС о соответствии.

Article 9
1. Member States shall notify the Commission and the other Member States of the approved bodies which they have appointed to carry out the procedures referred to in Article 8 together with the specific tasks which these bodies have been appointed to carry out and the identification numbers assigned to them beforehand by the Commission.
The Commission shall publish in the Official Journal of the European Communities a list of the notified bodies and their identification numbers and the tasks for which they have been notified. The Commission shall ensure that this list is kept up to date.

Статья 9
1. Государства - члены должны уведомить Комиссию и другие Государства - члены об утвержденных органах, которые назначаются для выполнения процедур, описанных в Статье 8, также как и для различных особых задач, которые этим органам предназначено выполнять, и об идентификационных номерах, предварительно присвоенных им Комиссией.

В Официальном журнале Европейских сообществ Комиссия должна публиковать список таких нотифицированных органов и их идентификационные номера, а также задачи, для решения которых они предназначены. Комиссия должна обеспечить своевременность обновления списка.

2. Member States shall apply the criteria laid down in Annex VII in assessing the bodies to be indicated in such notification. Bodies meeting the assessment criteria laid down in the relevant harmonised standards shall be presumed to fulfil those criteria.

2. Государства - члены должны применять критерии, изложенные в Приложении VII, для определения органов, которые будут указаны в таких назначениях. Органы, удовлетворяющие критериям, изложенным в соответствующих гармонизированных стандартах, считаются соответствующими критериям.

3. A Member State which has approved a body must withdraw its notification if it finds that the body no longer meets the criteria referred to in Annex VII. It shall immediately inform the Commission and the other Member States accordingly.

3. Государство - член, утвердившее такой орган, должно отменить его назначение, если оно обнаружит, что он больше не соответствует критериям, изложенным в Приложении VII. Государство - член должно немедленно известить об этом Комиссию и другие Государства - члены.

CHAPTER III
CE MARKING
Article 10
1. The CE conformity marking shall consist of the initials ‘CE’. The form of the marking to be used is shown in Annex III.

ГЛАВА III
МАРКИРОВКА "СЕ"
Статья 10
1. Маркировка "СЕ" состоит из заглавных букв "СЕ". Форма маркировки, которая будет использоваться, указана в Приложении III.

2. The CE marking shall be affixed to machinery distinctly and visibly in accordance with point 1.7.3 of Annex I.

2. Маркировка "СЕ" должна наноситься на машинное оборудование четко, на видном месте в соответствии с пунктом 1.7.3. Приложения I.

3. The affixing of markings on the machinery which are likely to deceive third parties as to the meaning and form of the CE marking shall be prohibited. Any other marking may be affixed to the machinery provided that the visibility and legibility of the CE marking is not thereby reduced.

3. Нанесение маркировок на машинное оборудование таким образом, что это может ввести в заблуждение относительно значения и формы маркировки "СЕ", запрещено. Любые другие маркировки могут быть нанесены на машинное оборудование таким образом, чтобы не мешать видимости и различимости маркировки "СЕ".

4. Without prejudice to Article 7:
(a) where a Member State establishes that the CE marking has been affixed unduly, the manufacturer or his authorised representative established within the Community shall be obliged to make the product conform as regards the provisions concerning the CE marking and to end the infringement under the conditions imposed by the Member State;

(b) where non-conformity continues, the Member State must take all appropriate measures to restrict or prohibit the placing on the market of the product in question or to ensure that it is withdrawn from the market in accordance with the procedure laid down in Article 7.

4. Без ограничения применения Статьи 7:
(a) если Государство - член устанавливает, что маркировка "СЕ" была нанесена неправильно, изготовитель или его уполномоченный представитель в Сообществе будет обязан привести продукцию в соответствии с положениями, касающимися маркировки "СЕ" и положить конец нарушениям на условиях, установленных Государством - членом;

(b) если такое несоответствие будет продолжаться, то Государство - член должно принять все соответствующие меры для ограничения или запрещения поставки на рынок такой продукции, либо обеспечить изъятие ее с рынка в соответствии с процедурами, изложенными в Статье 7.

CHAPTER IV
FINAL PROVISIONS
Article 11
Any decision taken pursuant to this Directive which restricts the placing on the market and putting into service of machinery or a safety component shall state the exact grounds on which it is based. Such a decision shall be notified as soon as possible to the party concerned, who shall at the same time be informed of the legal remedies available to him under the laws in force in the Member State concerned and of the time limits to which such remedies are subject.

ГЛАВА IV
ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Статья 11
Любое решение, принятое в исполнение настоящей Директивы, ограничивающее поставку на рынок и ввод в эксплуатацию машинного оборудования или компонентов безопасности, должно указывать точные причины, на которых оно основано. Такое решение должно быть по возможности быстро доведено до сведения заинтересованных сторон, их также следует проинформировать о законных мерах, которые могут быть предприняты по действующему законодательству в соответствующем Государстве - члене и о сроках, в которые данные меры применяются.

Article 12
The Commission will take the necessary steps to have information on all the relevant decisions relating to the management of this Directive made available.

Статья 12
Комиссия предпримет все необходимые шаги для получения информации по всем соответствующим решениям, касающимся применения и распространения настоящей Директивы.

Article 13
1. Member States shall communicate to the Commission the texts of the provisions of national law which they adopt in the field governed by this Directive.

2. The Commission shall, before 1 January 1994, examine the progress made in the standardisation work relating to this Directive and propose any appropriate measures.

Статья 13
1. Государства - члены должны передать Комиссии тексты положений национальных законодательных актов, принимаемых в сфере, определяемой настоящей Директивой.

2. Комиссия должна до 1 января 1994 г. изучить развитие работ по стандартизации, относящиеся к области действия настоящей Директивы и предложить любые целесообразные меры.

Тематики

• безопасность машин и труда в целом

EN

• machinery

полевая шина
-
[Интент]

полевая магистраль по зарубежной терминологии
Имеет много терминов-синонимов и обозначает специализированные последовательные магистрали малых локальных сетей (МЛС), ориентированны на сопряжение с ЭВМ рассредоточенных цифровых датчиков и исполнительных органов. Магистрали рассчитаны на применение в машиностроении, химической промышленности, в системах автоматизации зданий, крупных установках, бытовых электронных системах, системах автомобильного оборудования, малых контрольно-измерительных и управляющих системах на основе встраиваемых микроЭВМ и т. п. Основными магистралями являются Bitbus, MIL STD-1553В. В настоящее время рабочими группами IEC (65С и SP-50) стандартизируются два основных типа МЛС: высокоскоростные и низкоскоростные, ориентированные на датчики.
[Е.С.Алексеев, А.А.Мячев. Англо-русский толковый словарь по системотехнике ЭВМ. Москва 1993]

ЧТО ТАКОЕ FIELDВUS?
Так пишется оригинальный термин, который в русском переводе звучит как «промышленная сеть». Fieldbus — это не какой-то определенный протокол передачи данных и не тип сетевой архитектуры, этот термин не принадлежит ни одной отдельно взятой компании и обозначает скорее сферу применения, чем какую-либо конкретную сетевую технологию.
Давайте попробуем сформулировать лишь некоторые основные требования, которые можно предъявить к «идеальной» промышленной сети.
1. Производительность.
2. Предсказуемость времени доставки информации.
3. Помехоустойчивость.
4. Доступность и простота организации физического канала передачи данных.
5. Максимальный сервис для приложений верхнего уровня.
6. Минимальная стоимость устройств аппаратной реализации, особенно на уровне контроллеров.
7. Возможность получения «распределенного интеллекта», путем предоставления максимального доступа к каналу нескольким ведущим узлам.
8.Управляемость и самовосстановление в случае возникновения нештатных ситуаций.

[Сергей Гусев. Краткий экскурс в историю промышленных сетей]

Международный стандарт IEC 61158 “Fieldbus for use in Industrial Control Systems” («Промышленная управляющая сеть для применения в промышленных системах управления») определяет восемь независимых и несовместимых коммуникационных технологий, из которых FOUNDATION Fieldbus H1 и PROFIBUS PA стали в значительной степени преобладающими в различных отраслях промышленности.
Эти промышленные сети соответствуют требованиям стандарта IEC 61158 2, который устанавливает физический уровень так называемых промышленных сетей H1.
Основными требованиями к промышленным сетям H1 являются:
● передача данных и питание устройств нижнего уровня по одной витой паре;
● гибкость при проектировании различных топологий сети;
● совместимость всех полевых приборов;
● взрывобезопасность при установкево взрывоопасных зонах;
● распределение одной инфраструктуры на многочисленные сегменты.

[Виктор Жданкин. Концепция FieldConnex® для промышленных сетей FOUNDATION Fieldbus H1 и PROFIBUS_PA: повышение производительности и снижение затрат. СТА 2/2009]

Термин полевая шина является дословным переводом английского термина fieldbus.
Термин промышленная сеть является более точным переводом и в настоящее время именно он используется в профессиональной технической литературе.

Промышленная сеть — сеть передачи данных, связывающая различные датчики, исполнительные механизмы, промышленные контроллеры и используемая в промышленной автоматизации. Термин употребляется преимущественно в автоматизированной системе управления технологическими процессами (АСУТП).

Устройства используют сеть для:

• передачи данных, между датчиками, контроллерами и исполнительными механизмами;
• диагностики и удалённого конфигурирования датчиков и исполнительных механизмов;
• калибрования датчиков;
• питания датчиков и исполнительных механизмов;
• связи между датчиками, исполнительными механизмами, ПЛК и АСУ ТП верхнего уровня.

В промышленных сетях для передачи данных применяют:

• электрические линии;
• волоконно-оптические линии;
• беспроводную связь (радиомодемы и Wi-Fi).

Промышленные сети могут взаимодействовать с обычными компьютерными сетями, в частности использовать глобальную сеть Internet.

[ Википедия]

Главной функцией полевой шины является обеспечение сетевого взаимодействия между контроллерами и удаленной периферией (например, узлами ввода/вывода). Помимо этого, к полевой шине могут подключаться различные контрольно-измерительные приборы ( Field Devices), снабженные соответствующими сетевыми интерфейсами. Такие устройства часто называют интеллектуальными ( Intelligent Field Devices), так как они поддерживают высокоуровневые протоколы сетевого обмена.

Пример полевой шины представлен на рисунке 1.

Рис. 1. Полевая шина.

Как уже было отмечено, существует множество стандартов полевых шин, наиболее распространенные из которых приведены ниже:

1. Profibus DP
2. Profibus PA
3. Foundation Fieldbus
4. Modbus RTU
5. HART
6. DeviceNet

Несмотря на нюансы реализации каждого из стандартов (скорость передачи данных, формат кадра, физическая среда), у них есть одна общая черта – используемый алгоритм сетевого обмена данными, основанный на классическом принципе Master-Slave или его небольших модификациях.
Современные полевые шины удовлетворяют строгим техническим требованиям, благодаря чему становится возможной их эксплуатация в тяжелых промышленных условиях. К этим требованиям относятся:

1. Детерминированность. Под этим подразумевается, что передача сообщения из одного узла сети в другой занимает строго фиксированный отрезок времени. Офисные сети, построенные по технологии Ethernet, - это отличный пример недетерминированной сети. Сам алгоритм доступа к разделяемой среде по методу CSMA/CD не определяет время, за которое кадр из одного узла сети будет передан другому, и, строго говоря, нет никаких гарантий, что кадр вообще дойдет до адресата. Для промышленных сетей это недопустимо. Время передачи сообщения должно быть ограничено и в общем случае, с учетом количества узлов, скорости передачи данных и длины сообщений, может быть заранее рассчитано.
2. Поддержка больших расстояний. Это существенное требование, ведь расстояние между объектами управления может порой достигать нескольких километров. Применяемый протокол должен быть ориентирован на использование в сетях большой протяженности.
3. Защита от электромагнитных наводок. Длинные линии в особенности подвержены пагубному влиянию электромагнитных помех, излучаемых различными электрическими агрегатами. Сильные помехи в линии могут исказить передаваемые данные до неузнаваемости. Для защиты от таких помех применяют специальные экранированные кабели, а также оптоволокно, которое, в силу световой природы информационного сигнала, вообще нечувствительно к электромагнитным наводкам. Кроме этого, в промышленных сетях должны использоваться специальные методы цифрового кодирования данных, препятствующие их искажению в процессе передачи или, по крайней мере, позволяющие эффективно детектировать искаженные данные принимающим узлом.
4. Упрочненная механическая конструкция кабелей и соединителей. Здесь тоже нет ничего удивительного, если представить, в каких условиях зачастую приходиться прокладывать коммуникационные линии. Кабели и соединители должны быть прочными, долговечными и приспособленными для использования в самых тяжелых окружающих условиях (в том числе агрессивных атмосферах).

По типу физической среды полевые шины делятся на два типа:

1. Полевые шины, построенные на базе оптоволоконного кабеля.
   Преимущества использования оптоволокна очевидны: возможность построения протяженных коммуникационных линий (протяженностью до 10 км и более); большая полоса пропускания; иммунитет к электромагнитным помехам; возможность прокладки во взрывоопасных зонах.
   Недостатки: относительно высокая стоимость кабеля; сложность физического подключения и соединения кабелей. Эти работы должны выполняться квалифицированными специалистами.
2. Полевые шины, построенные на базе медного кабеля.
   Как правило, это двухпроводной кабель типа “витая пара” со специальной изоляцией и экранированием. Преимущества: удобоваримая цена; легкость прокладки и выполнения физических соединений. Недостатки: подвержен влиянию электромагнитных наводок; ограниченная протяженность кабельных линий; меньшая по сравнению с оптоволокном полоса пропускания.

Итак, перейдем к рассмотрению методов обеспечения отказоустойчивости коммуникационных сетей, применяемых на полевом уровне. При проектировании и реализации этот аспект становится ключевым, так как в большой степени определяет характеристики надежности всей системы управления в целом.

На рисунке 2 изображена базовая архитектура полевой шины – одиночная (нерезервированная). Шина связывает контроллер С1 и четыре узла ввода/вывода IO1-IO4. Очевидно, что такая архитектура наименее отказоустойчива, так как обрыв шины, в зависимости от его локализации, ведет к потере коммуникации с одним, несколькими или всеми узлами шины. В нашем случае в результате обрыва теряется связь с двумя узлами.

Рис. 2. Нерезервированная шина.

Здесь важное значение имеет термин “единичная точка отказа” (SPOF, single point of failure). Под этим понимается место в системе, отказ компонента или обрыв связи в котором приводит к нарушению работы всей системы. На рисунке 2 единичная точка отказа обозначена красным крестиком.

На рисунке 3 показана конфигурация в виде дублированной полевой шины, связывающей резервированный контроллер с узлами ввода/вывода. Каждый узел ввода/вывода снабжен двумя интерфейсными модулями. Если не считать сами модули ввода/вывода, которые резервируются редко, в данной конфигурации единичной точки отказа нет.

Рис. 3. Резервированная шина.

Вообще, при построении отказоустойчивых АСУ ТП стараются, чтобы единичный отказ в любом компоненте (линии связи) не влиял на работу всей системы. В этом плане конфигурация в виде дублированной полевой шины является наиболее распространенным техническим решением.

На рисунке 4 показана конфигурация в виде оптоволоконного кольца. Контроллер и узлы ввода/вывода подключены к кольцу с помощью резервированных медных сегментов. Для состыковки медных сегментов сети с оптоволоконными применяются специальные конверторы среды передачи данных “медь<->оптоволокно” (OLM, Optical Link Module). Для каждого из стандартных протоколов можно выбрать соответствующий OLM.

Рис. 4. Одинарное оптоволоконное кольцо.

Как и дублированная шина, оптоволоконное кольцо устойчиво к возникновению одного обрыва в любом его месте. Система такой обрыв вообще не заметит, и переключение на резервные интерфейсные и коммуникационные модули не произойдет. Более того, обрыв одного из двух медных сегментов, соединяющих узел с оптоволоконным кольцом, не приведет к потере связи с этим узлом. Однако второй обрыв кольца может привести к неработоспособности системы. В общем случае два обрыва кольца в диаметрально противоположных точках ведут к потере коммуникации с половиной подключенных узлов.

На рисунке 5 изображена конфигурация с двойным оптическим кольцом. В случае если в результате образования двух точек обрыва первичное кольцо выходит из строя, система переключается на вторичное кольцо. Очевидно, что такая архитектура сети является наиболее отказоустойчивой. На рисунке 5 пошагово изображен процесс деградации сети. Обратите внимание, сколько отказов система может перенести до того, как выйдет из строя.

Рис. 5. Резервированное оптоволоконное кольцо.

[ http://kazanets.narod.ru/NT_PART1.htm]

Тематики

• автоматизированные системы

Синонимы

• промышленная сеть
• промышленная управляющая сеть

EN

• field bus
• fieldbus

3.28 максимальный уровень: Максимально допустимый уровень наполнения резервуара жидкостью при его эксплуатации, установленный технической документацией на резервуар».

Раздел 4. Наименование изложить в новой редакции: «4 Методы поверки».

Пункт 4.1 после слова «методом» изложить в новой редакции:

«Допускаются:

- комбинация геометрического и объемного методов поверки, например, определение вместимости «мертвой» полости или вместимости резервуара в пределах высоты неровностей днища объемным методом при применении геометрического метода поверки;

- комбинация динамического объемного и статического объемного методов поверки».

Пункты 5.1.1 (таблица 1, головка), 5.1.2. Заменить значение: 50000 на 100000.

Подраздел 5.2. Наименование. Заменить слово: «основных» на «рабочих эталонов».

Подпункты 5.2.1.1, 5.2.1.2, 5.2.1.10, 5.2.2.5 изложить в новой редакции:

«5.2.1.1 Рулетки измерительные 2-го класса точности с верхними пределами измерений 10, 20, 30 и 50 м по ГОСТ 7502.

5.2.1.2 Рулетки измерительные с грузом 2-го класса точности с верхними пределами измерений 10, 20 и 30 м по ГОСТ 7502.

5.2.1.10 Штангенциркуль с диапазонами измерений: от 0 до 125 мм; от 0 до 150 мм; от 150 до 500 мм; от 500 до 1600 мм (черт. 3) по ГОСТ 166.

5.2.2.5 Рулетки измерительные с грузом 2-го класса точности с пределами измерений 10, 20 и 30 м по ГОСТ 7502».

Подраздел 5.2 дополнить подпунктами - 5.2.1.19, 5.2.2.9:

«5.2.1.19 Анализатор течеискатель АНТ-3.

5.2.2.9 Анализатор течеискатель АНТ-3».

Пункт 5.2.4. Заменить слова: «Основные средства поверки резервуаров» на «Применяемые рабочие эталоны и средства поверки».

Пункт 5.2.5 дополнить словами: «по взрывозащищенности - ГОСТ 12.1.011».

Подпункт 5.3.1.4 изложить в новой редакции:

«5.3.1.4 Резервуар при первичной поверке должен быть порожним. При периодической и внеочередной поверках в резервуаре может находиться жидкость до произвольного уровня, а в резервуаре с плавающим покрытием - до минимально допустимого уровня, установленного в технологической карте резервуара.

Плавающая крыша должна быть освобождена от посторонних предметов (от воды и других предметов, не относящихся к плавающей крыше)».

Подпункт 5.3.1.5 до слов «В этом случае» изложить в новой редакции:

«При наличии жидкости в резервуаре для нефтепродукта при его поверке (периодической или внеочередной) допускается использовать результаты измерений вместимости «мертвой» полости, полученные ранее, и вносить их в таблицу Б.9 приложения Б, если изменение базовой высоты резервуара по сравнению с результатами ее измерений в предыдущей поверке составляет не более 0,1 %, а изменения степени наклона и угла направления наклона резервуара составляют не более 1 %»;

подпункт дополнить примечанием:

«Примечание - Вместимость «мертвой» полости резервуара для нефти и нефтепродуктов, образующих парафинистые отложения, при проведении периодической и внеочередной поверок допускается принимать равной ее вместимости, полученной при первичной поверке резервуара или полученной при периодической поверке резервуара после его зачистки».

Подпункт 5.3.2.1. Примечание после слов «до плюс 2 °С - при применении дизельного топлива» дополнить словами: «и воды;».

Пункт 5.3.3 исключить.

Пункт 6.1 после слов «(государственной) метрологической службы» дополнить знаком сноски:¹⁾; дополнить сноской:

«¹⁾ На территории Российской Федерации орган государственной метрологической службы проходит аккредитацию на право проведения поверки резервуаров».

Пункт 6.2 изложить в новой редакции:

«6.2 Поверки резервуара проводят:

- первичную - после завершения строительства резервуара или капитального ремонта и его гидравлических испытаний - перед вводом его в эксплуатацию;

- периодическую - по истечении срока межповерочного интервала;

- внеочередную - в случаях изменения базовой высоты резервуара более чем на 0,1 % по 9.1.10.3; при внесении в резервуар конструктивных изменений, влияющих на его вместимость, и после очередного полного технического диагностирования».

Пункт 7.1. Заменить слова: «в установленном порядке» на «и промышленной безопасности в установленном порядке²⁾».

Пункт 7.1, подпункт 7.1.1 дополнить сноской - ²⁾:

«²⁾ На территории Российской Федерации действует Постановление Росгортехнадзора № 21 от 30.04.2002».

Пункт 7.1 дополнить подпунктом - 7.1.1:

«7.1.1 Измерения величин при поверке резервуара проводит группа лиц, включающая поверителя организации, указанной в 6.1, и не менее двух специалистов, прошедших курсы повышения квалификации, и других лиц (при необходимости), аттестованных по промышленной безопасности в установленном порядке²⁾».

Пункт 7.3 дополнить подпунктом - 7.3.3:

«7.3.3 Лица, выполняющие измерения, должны быть в строительной каске по ГОСТ 12.4.087».

Пункт 7.6. Заменить слова: «или уровень» на «и уровень».

Пункт 7.8 дополнить словами: «и должен быть в строительной каске по ГОСТ 12.4.087».

Пункт 7.9 изложить в новой редакции:

«7.9 Средства поверки по 5.2.1.4, 5.2.1.17, 5.2.1.19 при поверке резервуара геометрическим методом, средства поверки по 5.2.2.1, 5.2.2.2, 5.2.2.8, 5.2.2.9, 5.2.5 при поверке объемным методом должны быть во взрывозащищенном исполнении для групп взрывоопасных смесей категории II В-ТЗ по ГОСТ 12.1.011 и предназначены для эксплуатации на открытом воздухе».

Пункт 7.10 после слова «резервуара» дополнить словами: «в рабочей зоне»;

заменить слова: «на высоте 2000 мм» на «(на высоте 2000 мм)».

Подпункт 8.2.8 исключить.

Подпункт 9.1.1.1 изложить в новой редакции:

«9.1.1.1 Длину окружности L_н измеряют на отметке высоты:

- равной ³/₄ высоты первого пояса, если высота пояса находится в пределах от 1500 до 2250 мм;

- равной ⁸/₁₅ высоты первого пояса, если высота пояса составляет 3000 мм.

При наличии деталей, мешающих измерениям, допускается уменьшать высоту на величину до 300 мм от отметки ³/₄ или ⁸/₁₅ высоты первого пояса».

Подпункт 9.1.1.7 после слов «динамометра усилием» изложить в новой редакции:

«(100 ± 10) Н - для рулеток длиной 10 м и более;

(10 ± 1) Н - для рулеток длиной 1 - 5 м.

Для рулеток с желобчатой лентой - без натяжения».

Подпункт 9.1.1.13. Формула (3). Знаменатель. Заменить знак: «-» на «+».

Подпункт 9.1.1.17. Последний абзац изложить в новой редакции:

«Значение поправок (суммарных при наличии двух и более) на обход в миллиметрах вносят в протокол, форма которого приведена в приложении Б».

Подпункт 9.1.2.2 изложить в новой редакции:

«9.1.2.2 Окружность первого пояса резервуара, измеренную по 9.1.1, разбивают на равные части (откладывают дугу постоянной длины и наносят вертикальные отметки на стенке первого пояса), начиная с образующей резервуара, находящейся в плоскости А (рисунок А.10а), проходящей через точку измерений уровня жидкости и базовой высоты резервуара на направляющей планке измерительного люка и продольную ось резервуара, с соблюдением следующих условий:

- число разбивок должно быть четным;

- число разбивок в зависимости от вместимости резервуара выбирают по таблице 3.

Таблица 3

Все отметки разбивок пронумеровывают по часовой стрелке в соответствии с рисунком А.10».

Подпункт 9.1.2.5. Второй абзац. Заменить слова: «или ниже ребра» на «и ниже ребра».

Пункт 9.1.3 изложить в новой редакции:

«9.1.3 Определение степени наклона и угла направления наклона резервуара

9.1.3.1 Степень наклона h и угол направления наклона j резервуара определяют по результатам измерений угла и направления наклона контура днища резервуара снаружи (или изнутри) с применением нивелира с рейкой.

9.1.3.2 Степень наклона и угол направления наклона резервуара определяют в два этапа:

- на первом этапе устанавливают номера двух противоположных отметок разбивки (образующих резервуара), через которые проходит приближенное направление наклона резервуара;

- на втором этапе определяют степень наклона и угол уточненного направления наклона резервуара.

9.1.3.3 Приближенное направление наклона резервуара определяют в следующей последовательности:

а) проводят разбивку длины окружности первого пояса по 9.1.2.2;

б) освобождают утор окраек днища (далее - утор днища) резервуара от грунта;

в) устанавливают нивелир напротив первой отметки разбивки на расстоянии 5 - 10 м от резервуара и приводят его в горизонтальное положение;

г) устанавливают рейку вертикально в точке на уторе днища, находящейся напротив первой отметки разбивки, отсчитывают показание шкалы рейки l₁ с погрешностью до 1 мм;

д) последовательно устанавливая рейку по часовой стрелке в точках на уторе днища, находящихся напротив отметок разбивки 2, 3,..., v, отсчитывают показания шкалы рейки l₂, l₃,..., l_vс погрешностью до 1 мм;

е) для снятия показаний рейки в оставшихся точках отметок разбивки нивелир устанавливают на расстоянии 5 - 10 м от резервуара напротив отметки разбивки (v +1) и, устанавливая рейку вторично в точке отметки разбивки v, вторично снимают показание рейки l¢_v. При этом показание рейки в точке, находящейся напротив отметки разбивки v (крайней) до перенесения нивелира на другое место l_v, должно совпадать с показанием рейки в этой же точке разбивки v после перенесения нивелира на другое место, то есть l¢_v с погрешностью до 1 мм. Выполнение этого условия обеспечивается регулированием высоты нивелира после перенесения его на другое место.

В случае невозможности выполнения вышеуказанного условия регулированием высоты нивелира на показание рейки в точках, находящихся напротив отметок разбивки (v + 1), (v + 2),..., s, вводят поправку, например на показание рейки в точке, находящейся напротив отметки разбивки (v + 1), l¢_v+1 по формуле

l_v+1 = l¢_v+1 + Dl,                                                        (3a)

где l¢_v+1 - показание рейки после перенесения нивелира на другое место, мм;

Dl - поправка, мм. Ее значение определяют по формуле

Dl = l_v - l¢_v,                                                          (3б)

где l_v - показание рейки, находящейся напротив отметки v до перенесения нивелира на другое место, мм;

l¢_v - показание рейки, находящейся напротив отметки v после перенесения нивелира на другое место, мм;

ж) выполняя аналогичные операции по перечислению е), отсчитывают показания рейки до отметки разбивки т (т - число отметок разбивки длины окружности первого пояса резервуара).

Показания шкалы рейки l_k вносят в протокол, форма которого приведена в приложении Б (таблица Б.14).

Определяют значение разности показаний шкалы рейки в точках утора днища, находящихся напротив двух противоположных отметок разбивки Dl_k, мм (см. таблицу Б.14):

- при числе отметок k от 1 до  по формуле

Dl¢_k = l_k - l_(m/2+k);                                                              (3в)

- при числе отметок от  до т по формуле

Dl²_k = l_k - l_(k-m/2),                                                              (3г)

где l_k - показание шкалы рейки в точке, находящейся напротив k-й отметки, мм;

l_(m/2+k), l_(k-m/2) - показания шкалы рейки в точках, находящейся напротив отметок разбивки (т/2 + k) и (k - т/2), мм;

k - номер отметки разбивки. Его значения выбирают из ряда: 1, 2, 3, 4,..., т;

т - число отметок разбивки длины окружности первого пояса резервуара.

Строят график (рисунок А.10) функции Dl_k, рассчитываемой по формулам (3в) и (3г). Если кривая, соединяющая точки графика Dl_k относительно абсциссы, имеет вид синусоиды с периодом, равным отрезку 1 - т (кривая С на рисунке А.10), то резервуар стоит наклонно, если нет (кривая В) - резервуар стоит не наклонно.

По максимальному значению разности (Dl_k)_max, определенному по формуле (3в) или (3г), устанавливают приближенное направление наклона резервуара (рисунок А.10б).

Приближенное значение угла направления наклона резервуара j_п определяют по формуле

                                                               (3д)

где N - число разбивок, отсчитываемое от первой отметки разбивки до приближенного направления наклона резервуара, равное k - 1.

9.1.3.4 Степень наклона и уточненный угол направления наклона резервуара определяют в следующей последовательности:

а) проводят дополнительное разбивание длины дуги противоположных разбивок (рисунок А.10б), например находящихся справа от отметок разбивки 6 и 18 (разбивки N₅ и N₁₇) и слева от отметок разбивки 6 и 18 (разбивки N₆ и N₁₈) от приближенного направления наклона контура днища, определенного по 9.1.3.3;

б) длину дуги дополнительного разбивания DL, мм, соответствующую 1°, вычисляют по формуле

где L_н - длина наружной окружности первого пояса резервуара, мм;

в) дугу длиной, вычисленной по формуле (3е), откладывают справа и слева (наносят вертикальные отметки на стенке первого пояса), начиная с образующих (отметок разбивки), по которым проходит приближенное направление наклона резервуара. Отметки отложенных дополнительных дуг (разбивок) нумеруют арабскими цифрами справа и слева от приближенного направления наклона резервуара;

г) выполняя операции, указанные в перечислениях в) и г) 9.1.3.3, отсчитывают показания шкалы рейки в точках дополнительного разбивания дуг основных разбивок, находящихся слева l_л и справа l_п от приближенного направления наклона резервуара, с погрешностью до 1 мм.

Результаты показаний шкалы l_л, l_п вносят в протокол, форма которого приведена в приложении Б».

Подпункт 9.1.6.1 изложить в новой редакции:

«9.1.6.1. Высоту поясов h_н измеряют с наружной стороны резервуара вдоль образующей резервуара, находящейся в плоскости А (рисунок А.10а) по 9.1.2.2, при помощи измерительной рулетки с грузом и упорного угольника».

Подпункт 9.1.7.1 после слов «от днища резервуара» изложить в новой редакции: «и от стенки первого пояса резервуара l_д угла j₁ между плоскостью А и плоскостью С (рисунок А.10а). Значение угла j₁ определяют методом разбивания длины окружности первого пояса с погрешностью ± 1° в следующей последовательности:

- длину окружности первого пояса изнутри резервуара разбивают на восемь частей, начиная с плоскости А (рисунок А.10а), по часовой стрелке;

- на днище резервуара через его центр и точки разбивки проводят восемь радиусов;

- устанавливают номер сектора, в пределах которого находится плоскость С (рисунок А.10а);

- в пределах вышеустановленного сектора на стенке резервуара до плоскости С откладывают (размечают) n₀-ное число дополнительных хорд длиной S₀, соответствующей 1°, вычисляемой по формуле

- значение угла j₁ определяют по формуле

j₁ = 45N₀ + п₀,

где N - число больших разбиваний;

п₀ - число отложений хорды S₀ до плоскости С.

Результаты измерений величин N₀, n₀, j₁ вносят в протокол, форма которого приведена в приложении Б».

Подпункт 9.1.6.5 дополнить абзацем:

«Толщину слоя внутреннего антикоррозионного покрытия d_с.п измеряют при помощи ультразвукового толщиномера с погрешностью до 0,1 мм».

Подпункт 9.1.6.6 перед словом «вносят» дополнить обозначением: d_с.п.

Пункт 9.1.8. Наименование дополнить словами: «и параметров местных неровностей (хлопунов)».

Подпункт 9.1.8.1 изложить в новой редакции:

«9.1.8.1 Если резервуар имеет несколько приемно-раздаточных патрубков, то высоту «мертвой» полости, соответствующую j-му приемно-раздаточному патрубку (h_м.п)_j, измеряют рулеткой по стенке резервуара от днища резервуара до нижней точки j-го приемно-раздаточного патрубка. Нумерацию высот «мертвой» полости проводят, начиная с плоскости А (рисунок А.10а).

Если резервуар имеет приемно-раздаточные устройства, например, устройства ПРУ-Д, то измеряют рулеткой (рисунок А.17а):

- высоту по стенке резервуара от контура днища до места установки j-го приемно-раздаточного устройства h_yj;

- расстояние от нижнего образующего j-го приемно-раздаточного устройства до его нижнего или верхнего среза h_cj;

- длину j-го приемно-раздаточного устройства (расстояние от центра среза устройства до стенки резервуара) l_cj.

Результаты измерений величин (h_м.п)_j, h_yj, h_cj, l_cj в миллиметрах вносят в протокол, форма которого приведена в приложении Б».

Подпункт 9.1.8.2. Второй абзац. Заменить слова: «с восемью радиусами» на «с 24 радиусами», «восьми радиусов» на «24 радиусов», «8 равных частей» на «24 равных части»;

заменить значение: 0 - 8 на 0 - 24;

третий абзац изложить в новой редакции:

«- при отсутствии центральной трубы нивелир устанавливают в центре днища резервуара и измеряют расстояние по вертикали от неровностей днища до визирной линии (до центра окуляра) нивелира (b₀) при помощи измерительной рулетки с грузом или рейкой. При наличии центральной трубы нивелир устанавливают последовательно в двух противоположных точках, не лежащих на отмеченных радиусах и отстоящих от стенки резервуара не более 1000 мм».

Пункт 9.1.8 дополнить подпунктами - 9.1.8.4 - 9.1.8.7:

«9.1.8.4 Угол j₂ между плоскостью А (рисунок А.10а) и плоскостью В, проходящую через продольные оси приемно-раздаточного патрубка и резервуара, определяют с погрешностью не более ± 1°, используя данные разбивки длины окружности первого пояса по 9.1.2.2 в следующей последовательности:

- устанавливают число полных разбивок N¢₀, находящихся до плоскости В (рисунок А.10а);

- по длине дуги разбивки, в пределах которой проходит плоскость В, размечают до образующей приемно-раздаточного патрубка n¢₀-ное число дополнительных дуг длиной DL, соответствующей 1°. Длину дуги DL, мм, вычисляют по формуле

- значение угла j₂ определяют по формуле

где m - число разбивок длины окружности первого пояса резервуара;

r_п.р - радиус приемно-раздаточного патрубка, мм.

9.1.8.5 Результаты измерений величины j₂ вносят в протокол, форма которого приведена в приложении Б.

9.1.8.6 В случае определения вместимости «мертвой» полости объемным статическим методом в соответствии с 9.2.2 результаты измерений оформляют протоколом поверки для «мертвой» полости по форме, приведенной в приложении В (заполняют таблицы В.4, В.6, В.8).

9.1.8.7 Площадь хлопуна s_x, м², определяют по результатам измерений длины и ширины хлопуна.

Длину l_х и ширину b_х хлопуна измеряют измерительной рулеткой. Показания рулетки отсчитывают с точностью до 1 мм.

Высоту хлопуна h_x измеряют штангенциркулем или измерительной линейкой. Показания штангенциркуля или линейки отсчитывают с точностью до 1 мм.

Результаты измерений величин l_x, b_х, h_x вносят в протокол, форма которого приведена в приложении Б».

Подпункт 9.1.9.1 изложить в новой редакции:

«9.1.9.1 Измеряют расстояние по горизонтали между линейкой, установленной вертикально по первой внешней образующей резервуара (рисунок А.10), и внешней образующей измерительного люка l₁ (рисунок А.16) при помощи измерительной рулетки с погрешностью ± 5 мм».

Подпункт 9.1.10.1. Второй абзац изложить в новой редакции:

«При наличии жидкости в резервуарах с плавающим покрытием уровень ее должен быть не ниже уровня, установленного технологической картой на резервуар»;

дополнить абзацем:

«Базовую высоту резервуара с плавающей крышей измеряют через измерительный люк, установленный на направляющей стойке плавающей крыши или на трубе для радарного уровнемера (рисунок А.2а)».

Подпункт 9.1.10.3 изложить в новой редакции:

«9.1.10.3 Базовую высоту измеряют ежегодно. Ежегодные измерения базовой высоты резервуара проводит комиссия, назначенная приказом руководителя предприятия - владельца резервуара, в состав которой должен быть включен специалист, прошедший курсы повышения квалификации по поверке и калибровке резервуаров.

При ежегодных измерениях базовой высоты резервуара без плавающего покрытия резервуар может быть наполнен до произвольного уровня, резервуар с плавающим покрытием - до минимально допустимого уровня.

Результат измерений базовой высоты резервуара не должен отличаться от ее значения, указанного в протоколе поверки резервуара, более чем на 0,1 %.

Если это условие не выполняется, то проводят повторное измерение базовой высоты при уровне наполнения резервуара, отличающимся от его уровня наполнения, указанного в протоколе поверки резервуара, не более чем на 500 мм.

Результаты измерений базовой высоты оформляют актом, форма которого приведена в приложении Л.

При изменении базовой высоты по сравнению с ее значением, установленным при поверке резервуара, более чем на 0,1 % устанавливают причину и устраняют ее. При отсутствии возможности устранения причины проводят внеочередную поверку резервуара.

Примечание - В Российской Федерации специалисты проходят курсы повышения квалификации в соответствии с 7.1».

Подпункт 9.1.11.1 перед словом «берут» дополнить словами: «а также верхнее положение плавающего покрытия h¢_п».

Подпункт 9.1.11.2 изложить в новой редакции:

«9.1.11.2 Высоту нижнего положения плавающего покрытия h_п измеряют рулеткой от точки касания днища грузом рулетки до нижнего края образующей плавающего покрытия. Показания рулетки отсчитывают с точностью до 1 мм. Измерения проводят не менее двух раз. Расхождение между результатами двух измерений должно быть не более 2 мм».

Подпункт 9.1.11.3 после слов «и результаты измерений» дополнить обозначением: h¢_п.

Подраздел 9.1 дополнить пунктами - 9.1.12, 9.1.13:

«9.1.12 Определение длины внутренней окружности вышестоящего пояса резервуара с плавающей крышей

9.1.12.1 При отсутствии возможности применения приспособления, показанного на рисунке А.6, длину внутренней окружности вышестоящего пояса определяют:

второго пояса (при высоте поясов от 2250 до 3000 мм) или третьего (при высоте поясов 1500 мм) - методом отложения хорд по внутренней стенке пояса;

вышестоящих поясов, начиная с третьего (при высоте поясов от 2250 до 3000 мм) или, начиная с четвертого (при высоте поясов от 1500 мм), - по результатам измерений радиальных отклонений образующих резервуара, проведенных изнутри резервуара.

9.1.12.2 Хорды откладывают на уровнях, отсчитываемых от верхней плоскости плавающей крыши:

1600 мм - при высоте поясов от 2250 до 3000 мм;

1200 мм - при высоте поясов 1500 мм.

9.1.12.3 Перед откладыванием хорд на уровне 1600 мм или на уровне 1200 мм, указанных в 9.1.12.2, при помощи рулетки с грузом через каждые 1000 мм наносят горизонтальные отметки длиной 10 - 20 мм по стенке поясов.

9.1.12.4 Отметки, нанесенные по стенкам поясов на уровнях, указанных в 9.1.12.2, соединяют между собой, применяя гибкую стальную ленту (рулетку). При этом линии горизонтальных окружностей проводят толщиной не более 5 мм.

9.1.12.5 Вычисляют длину хорды S₁ по формуле

S₁ = D₁sin(a₁/2),                                                      (3ж)

где D₁ - внутренний диаметр первого пояса резервуара, вычисляемый по формуле

D₁ = L_вн/p,                                                             (3и)

где L_вн - внутренняя длина окружности первого пояса, вычисляемая по формуле (Г.2);

a₁ - центральный угол, соответствующий длине хорды S₁ вычисляемый по формуле

a₁ = 360/m₁,                                                         (3к)

где т₁ - число отложений хорд по линиям горизонтальных окружностей. Число т₁ в зависимости от номинальной вместимости резервуара принимают по таблице 4.

Таблица 4

9.1.12.6 Хорду S₁, длина которой вычислена по формуле (3ж), откладывают по линии горизонтальной окружности, проведенной на высоте 1600 мм и на высоте 1200 мм, указанных в 9.1.12.2, при помощи штангенциркуля (ГОСТ 166, черт. 3) с диапазоном измерений от 500 до 1600 мм.

9.1.12.7 После отложений хорд по 9.1.12.6 измеряют длину остаточной хорды S_o^п при помощи штангенциркуля с диапазоном измерений 0 - 150 мм с погрешностью не более 0,1 мм. Обозначение «п» соответствует термину: «покрытие».

9.1.12.8 Значения величин S₁ и S₀^п вносят в протокол, форма которого приведена в приложении Б.

9.1.12.9 Длины внутренних окружностей поясов, находящихся выше поясов, указанных в 9.1.12.1, определяют по результатам измерений радиальных отклонений образующих резервуара от вертикали изнутри резервуара с применением измерительной каретки (далее - каретки) в следующей последовательности:

а) длину окружности первого пояса, измеренную по 9.1.1, разбивают на равные части по 9.1.2.2 (наносят вертикальные отметки на уровне 1600 мм или на уровне 1200 мм в соответствии с 9.1.12.3), начиная с плоскости А (рисунок А.10а);

б) штангу 12 с блоком 11 (рисунок А.2а), при помощи которого каретка перемещается по внутренней поверхности резервуара, устанавливают у края площадки обслуживания 13;

в) линейку 6 устанавливают на высоте 400 мм по перечислению а) 9.1.12.9 от верхней плоскости плавающей крыши при помощи магнитного держателя 7 перпендикулярно к стенке резервуара, поочередно для каждой отметки разбивки;

г) для перехода от одной отметки разбивки к другой каретку опускают, а штангу со всей оснасткой передвигают по кольцевой площадке обслуживания резервуара. Расстояние от стенки резервуара до нити отвеса а отсчитывают по линейке 6;

д) измерения вдоль каждой образующей резервуара начинают с отметки разбивки под номером один первого пояса. На каждом следующем поясе измерения проводят в трех сечениях: среднем, находящемся в середине пояса, нижнем и верхнем, расположенных на расстоянии 50 - 100 мм от горизонтального сварочного шва. На верхнем поясе - в двух сечениях: нижнем и среднем. Отсчеты по линейке снимают с погрешностью в пределах ± 1 мм в момент, когда каретка установлена в намеченной точке при неподвижном отвесе;

е) в начальный момент каретку для всех образующих резервуара останавливают на линии горизонтальной окружности на уровне 1600 мм или на уровне 1200 мм.

Результаты измерений расстояния а в миллиметрах вносят в протокол, форма которого приведена в приложении Б.

9.1.13 Высота газового пространства в плавающей крыше

9.1.13.1 Высоту газового пространства h_г^п (3.25) измеряют при помощи измерительной рулетки с грузом или линейкой не менее двух раз. Расхождение между результатами двух измерений не должно превышать 1 мм.

9.1.13.2 Результаты измерений h_г^п вносят в протокол, форма которого приведена в приложении Б».

Пункт 9.2.1 дополнить перечислением - е):

«е) угла j₂ в соответствии с 9.1.8.4».

Подпункт 9.2.1.2. Заменить номер подпункта: 9.2.1.2 на 9.2.1.1;

перед словом «вносят» дополнить обозначением: j₂.

Пункт 9.2.2. Наименование дополнить словами: «или в пределах высоты неровностей днища».

Подпункт 9.2.2.1 после слов «В пределах «мертвой» полости» дополнить словами: «(рисунок А.17) и в пределах неровностей днища (рисунок А.18), если неровности днища выходят за пределы «мертвой» полости;

заменить слова: «не более чем на 30 мм» на «в пределах от 10 до 100 мм».

Подпункт 9.2.2.2. Перечисление д). Заменить слова: «значения 30 мм» на «значения в пределах от 10 до 100 мм».

Пункт 9.2.3 после слов «выше «мертвой» полости» дополнить словами: «или выше высоты неровностей днища».

Подпункт 9.2.3.1 после слов «высоте «мертвой» полости» дополнить словами: «(высоте неровностей днища)».

Подпункт 9.2.3.2 после слов «в пределах «мертвой» полости» дополнить словами: «(до высоты неровностей днища)».

Подпункт 9.2.3.3. Исключить слова: «в соответствии с 9.2.2.2, 9.2.2.3».

Пункт 9.2.3 дополнить подпунктом - 9.2.3.6:

«9.2.3.6 При достижении уровня поверочной жидкости, соответствующего полной вместимости резервуара, измеряют базовую высоту резервуара Н_б в соответствии с 9.1.10. Значение базовой высоты не должно отличаться от значения, измеренного по 9.2.1, более чем на 0,1 %».

Подпункт 9.2.5.1. Последний абзац. Заменить значение: ± 0,1 °С на ± 0,2 °С.

Пункт 9.2.6, подпункты 9.2.6.1, 9.2.6.2 исключить.

Подпункт 10.3.1.1. Заменить слова: «максимального уровня H_max» на «предельного уровня Н_пр»;

формулу (4) изложить в новой редакции:

     (4)»;

экспликацию после абзаца «f_л - высота точки касания днища грузом рулетки;» дополнить абзацем:

«L_вн - длина внутренней окружности 1-го пояса, вычисляемая по формуле (Г.2)».

Подпункт 10.3.1.2. Формулы (5) - (8) изложить в новой редакции:

                                                       (5)

                                               (6)

 на участке от Н_м.п до Н_п,                    (7)

где DV²_в.д - объем внутренних деталей, включая объемы опор плавающего покрытия, на участке от Н_м.п до Н_п;

 - на участке от Н_м.п до Н_п.         (8)»;

последний абзац, формулы (9), (10) и экспликации исключить.

Подпункт 10.3.1.5 и формулы (11) - (15) исключить.

Подпункт 10.3.2.1 изложить в новой редакции:

«10.3.2.1 Градуировочную таблицу составляют, суммируя последовательно, начиная с исходного уровня (уровня, соответствующего высоте «мертвой» полости Н_м.п), вместимости резервуара, приходящиеся на 1 см высоты наполнения, в соответствии с формулой

                                        (16)

где V_м.п - вместимость «мертвой» полости, вычисляемая по формуле (Е.12) при изменении k от 0 до v, или по формуле, приведенной в Е.13;

V_k, V_k-1 - дозовые вместимости резервуара при наливе в него k и (k - 1) доз, соответствующие уровням Н_k, H_(k-1), вычисляемые по формуле (Е.12) при изменении k от v + 1 до значения k, соответствующего полной вместимости резервуара, или по формулам (Е.13), (Е.14) приложения Е и т.д.

Вместимость «мертвой» полости резервуара вычисляют по формуле

где V₀ - объем жидкости до точки касания днища грузом рулетки».

Пункт 11.1. Второй абзац исключить.

Пункт 11.2. Перечисление д) дополнить словами: «(только в случае проведения расчетов вручную)».

Пункт 11.3. Первый абзац после слов «в приложении В» изложить в новой редакции: «Форма акта измерений базовой высоты резервуара, составленного при ежегодных ее измерениях, приведена в приложении Л»;

последний абзац изложить в новой редакции:

«Протокол поверки подписывают поверитель и лица, принявшие участие в проведении измерений параметров резервуара»;

дополнить абзацем:

«Титульный лист и последнюю страницу градуировочной таблицы подписывает поверитель. Подписи поверителя заверяют оттисками поверительного клейма, печати (штампа). Документы, указанные в 11.2, пронумеровывают сквозной нумерацией, прошнуровывают, концы шнурка приклеивают к последнему листу и на месте наклейки наносят оттиск поверительного клейма, печати (штампа)».

Пункт 11.4 изложить в новой редакции:

«11.4 Градуировочные таблицы на резервуары утверждает руководитель организации национальной (государственной) метрологической службы или руководитель метрологической службы юридического лица, аккредитованный на право проведения поверки».

Раздел 11 дополнить пунктом - 11.6 и сноской:

«11.6 Если при поверке резервуара получены отрицательные результаты даже по одному из приведенных ниже параметров:

- значение вместимости «мертвой» полости имеет знак минус;

- размеры хлопунов не соответствуют требованиям правил безопасности¹⁾;

- значение степени наклона резервуара более 0,02, если это значение подтверждено результатами измерений отклонения окраек контура днища резервуара от горизонтали, выполненных по методике диагностирования резервуара, то резервуар считается непригодным к эксплуатации и выдают «Извещение о непригодности»;

«¹⁾ На территории Российской Федерации действует Постановление Росгортехнадзора № 76 от 09.06.2003 об утверждении Правил устройства вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов».

Приложение А дополнить рисунками - А.2а, А.10а (после рисунка А.10), А.10б, А.10в, А.11а, А.17а;

рисунки А.10, А.14, А.15, А.16 изложить в новой редакции:

1 - неровности днища; 2 - плавающая крыша; 3, 15 - измерительный люк; 4, 23 - опоры плавающей крыши; 5 - груз отвеса; 6 - линейка;

Рисунок А.2а - Схема измерений радиальных отклонений образующих резервуара с плавающей крышей

1 - контур днища резервуара; 2 - измерительный люк; Dl_k - функция, вычисляемая по формулам (3в) и (3г);

Рисунок А.10 - График функции Dl_k и схема направления наклона резервуара

1 - стенка резервуара; 2 - приемно-раздаточный патрубок; 3 - измерительный люк; 4 - внутренняя деталь;

Рисунок А.10а - Схема измерений координат внутренней детали

1 - дополнительные отметки справа; 2 - уточненное направление наклона контура днища;

 j = j_п - п₂ = 255 - 3 = 252°

Рисунок А.10б - Схема определения угла направления наклона днища

l¢_n, l²_n - максимальное и минимальное показания рейки по уточненному направлению наклона контура днища;

Рисунок А.10в - Схема наклоненного резервуара

1 - плавающая крыша с опорами; 2 - груз отвеса; 3 - линейка; 4 - нить отвеса; 5 - верхняя площадка обслуживания;

Рисунок А.11а - Схема измерений степени и угла направления наклона резервуара с плавающей крышей

1 - 24 - радиусы; 25 - приемно-раздаточный патрубок; 26 - рейка; 27 - горизонт нивелира; 28 - нивелир;

Рисунок А.14 - Нивелирование днища резервуара при отсутствии центральной трубы

1 - 24 - радиусы; 25 - приемно-раздаточный патрубок; 26 - рейка; 27 - рейка в точке касания днища грузом рулетки;

Рисунок А.15 - Нивелирование днища резервуара при наличии центральной трубы

1 - кровля резервуара; 2 - измерительный люк; 3 - направляющая планка; 4 - точка измерений уровня жидкости или

Рисунок А.16 - Схема размещения измерительного люка

1, 3 - приемно-раздаточные устройства; 2 - стенка резервуара; 4 - неровности днища; 5 - контур днища;

Рисунок А.17а - Схема размещения приемно-раздаточных устройств

Приложение Б. Таблицу Б.1 изложить в новой редакции:

Таблица Б.1 - Общие данные

таблицу Б.4 изложить в новой редакции:

Таблица Б.4 - Радиальные отклонения образующих резервуара от вертикали

дополнить таблицей - Б.4.1:

Таблица Б.4.1 - Длины хорд

В миллиметрах

Таблица Б.5. Наименование изложить в новой редакции:

«Таблица Б.5 - Параметры поверочной и хранимой жидкостей (нефти и нефтепродуктов)»;

дополнить таблицей - Б.5.1:

Таблица Б.5.1 - Радиальные отклонения образующих первого (второго или третьего для резервуаров с плавающей крышей) и последнего n-го поясов от вертикали

В миллиметрах

таблицу Б.6 дополнить графой - 7:

таблицы Б.7, Б.8, Б.9 изложить в новой редакции:

Таблица Б.7 - Внутренние детали цилиндрической формы

Таблица Б.8 - Внутренние детали прочей формы

Таблица Б.9 - Параметры «мертвой» полости с приемно-раздаточным патрубком (ПРП)

дополнить таблицами - Б.9.1, Б.9.2:

Таблица Б.9.1 - Параметры «мертвой» полости с приемно-раздаточным устройством (ПРУ)

Таблица Б.9.2 - Параметры местных неровностей (хлопунов)

Таблица Б.10. Графа 1. Заменить значение: 8 на 24;

дополнить примечанием - 3:

«3 При отсутствии центральной трубы вносят (графа 3) значение b₀»;

таблицы Б.13, Б.14 изложить в новой редакции:

Таблица Б.13 - Базовая высота резервуара

В миллиметрах

Таблица Б.14 - Степень наклона и угол приближенного направления наклона резервуара

дополнить таблицей - Б.14.1:

Таблица Б.14.1 - Степень наклона и угол уточненного направления наклона резервуара

таблицу Б.15 изложить в новой редакции:

Таблица Б.15 - Плавающее покрытие

дополнить таблицей - Б.16:

Таблица Б.16 - Высота газового пространства в плавающей крыше

В миллиметрах

Приложение В. Таблицы В.3, В.5 изложить в новой редакции:

Таблица В.3 - Величины, измеряемые в «мертвой» полости

Таблица В.5 - Степень наклона и угол приближенного направления наклона резервуара

дополнить таблицей - В.5.1

Таблица В.5.1 - Степень наклона и угол уточненного направления наклона резервуара

таблицу В.6 изложить в новой редакции:

Таблица В.6 - Текущие значения параметров поверочной жидкости

дополнить таблицей - В.9.1:

Таблица В.9.1 - Параметры счетчика жидкости со сдвигом дозирования и проскоком

Приложение Г. Пункт Г.1.2. Формулу (Г.2) изложить в новой редакции:

«L_вн = L_н - 2p(d₁ + d_с.к + d_с.п),                                             (Г.2)»;

экспликацию дополнить абзацем:

«d_с.п - толщина слоя антикоррозийного покрытия».

Пункт Г.1.3 дополнить подпунктами - Г.1.3.1 - Г.1.3.4:

«Г.1.3.1 За значение длины внутренней окружности второго пояса

резервуара с плавающей крышей (L^*_вн.ц)₂^п при высоте поясов, равной 1500 мм, принимают значение длины внутренней окружности первого пояса (L^*_вн.ц)₁^п, определяемое по формуле

(L_вн.ц)₁^f = L_н - 2p(d₁ + d_с.к + d_с.п).                                   (Г.2а)

Г.1.3.2 Длину внутренней окружности второго пояса резервуара с плавающей крышей при высоте поясов от 2250 до 3000 мм (L^**_вн.ц)₂^п или длину внутренней окружности третьего пояса при высоте поясов 1500 мм (L^*_вн.ц)₃^п определяют методом последовательных приближений, используя результаты отложений хорды S₁ на уровне 1600 мм или на уровне 1200 мм по 9.1.12.2 настоящего стандарта в следующей последовательности:

а) в качестве первого приближения внутреннего диаметра пояса принимают значение внутреннего диаметра первого пояса, определенного по формуле (3и);

б) вычисляют центральный угол a_х1, соответствующий остаточной хорде S₀^п (например для второго пояса), по формуле

где S₀^п - длина остаточной хорды, измеренной по 9.1.12.7;

D₂₁ - внутренний диаметр второго пояса в первом приближении, значение которого принимают равным значению внутреннего диаметра первого пояса, определенного по формуле (3и);

в) вычисляют разность углов b_х1 по формуле

b_х1 = a₁т₁ + a_х1 - 360°,

где a₁ - центральный угол, вычисленный по формуле (3к) при числе отложений хорды т₁ и принимаемый за значение первого приближения центрального угла;

г) вычисляют центральный угол a₂ во втором приближении по формуле

                                                     (Г.2б)

Если b_х1 < 0, то в формуле (Г.2б) принимают знак «+», если b_х1 > 0 - знак «-»;

д) вычисляют внутренний диаметр второго пояса D₂₂ во втором приближении по формуле

где S₁ - хорда, длину которой вычисляют по формуле (3ж);

е) проверяют выполнение условия

Если это условие не выполняется, то определяют значение внутреннего диаметра второго пояса D₃₂ в третьем приближении, вычисляя последовательно параметры по формулам:

b_х2 = a₂т₁ + a_х2 - 360°,

Проверяют выполнение условия

Если это условие не выполняется, то делают следующие приближения до выполнения условия

Выполняя аналогичные операции, указанные в перечислениях а) - е), определяют внутренний диаметр третьего пояса резервуара.

Г.1.3.3 Длины внутренних окружностей второго (L^*_вн.ц)₂^п и третьего (L^**_вн.ц)₃^п поясов резервуара с плавающей крышей вычисляют по формулам:

где D₂, D₃ - внутренние диаметры второго и третьего поясов, определенные методом последовательного приближения по Г.1.3.2.

Г.1.3.4 Длины внутренних окружностей вышестоящих поясов резервуара с плавающей крышей  вычисляют по формуле

                              (Г.10а)

где  - длина внутренней окружности первого пояса, вычисляемая по формуле (Г.2а);

DR_cpi - средние радиальные отклонения образующих резервуара, вычисляемые по формуле (Г.9);

i - номер пояса, выбираемый для резервуаров:

- при высоте поясов от 2250 до 3000 мм из ряда: 2, 3,..., n;

- при высоте поясов 1500 мм из ряда: 3, 4,..., n;

n - число поясов резервуара».

Подпункт Г.2.1.2, пункт Г.2.2. Формулу (Г.9) изложить в новой редакции:

«DR_cpi = а_ср.i - а_ср1                                                            (Г.9)»;

формула (Г.10). Заменить обозначение: DR_c.pi на DR_cpi.

Пункт Г.2.5. Формулу (Г.12) изложить в новой редакции:

«h_i = h_нi - S_ih_нхi + S_i+1h_нx(i+1),                                          (Г.12)»;

экспликацию дополнить абзацами:

«S_i, S_i+1 - величины, имеющие абсолютное значение, равное 1, и в зависимости от схемы нахлеста поясов в соответствии с таблицей Б.6 (графа 6) принимают знак «+» или «-»;

h_нx(i+1) - нахлеста (i + 1)-го вышестоящего пояса».

Пункт Г.3. Наименование изложить в новой редакции:

Источник: 1:

свинцово-кислотная аккумуляторная батарея
Аккумуляторная батарея, в которой электроды изготовлены главным образом из свинца, а электролит представляет собой раствор серной кислоты.
[Инструкция по эксплуатации стационарных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей в составе ЭПУ на объектах ВСС России. Москва 1998 г.]

Свинцово-кислотные аккумуляторы для стационарного оборудования связи

О. Чекстер, И. Джосан

Источник: http://www.solarhome.ru/biblio/accu/chekster.htm

При организации электропитания аппаратуры связи широкое применение находят аккумуляторные установки: их применяют для обеспечения бесперебойности и надлежащего качества электропитания оборудования связи, в том числе при перерывах внешнего электроснабжения, а также для обеспечения запуска и работы автоматики собственных электростанций и электроагрегатов. В подавляющем большинстве аккумуляторных установок используются стационарные свинцово-кислотные элементы и моноблоки.

Свинцово-кислотные аккумуляторы: за и против

Преимущественное применение свинцово-кислотных аккумуляторов объясняется целым рядом их достоинств.

1. Во-первых, диапазон емкостей аккумуляторов находится в пределах от единиц ампер-часов до десятков килоампер-часов, что позволяет обеспечивать комплектацию батарей любого необходимого резерва.
2. Во-вторых, соотношение между конечными зарядным и разрядным напряжениями при зарядах и разрядах свинцово-кислотных аккумуляторов имеет наименьшее значение из всех электрохимических систем источников тока, что позволяет обеспечивать низкий перепад напряжения на нагрузке во всех режимах работы электропитающей установки.
3. В-третьих, свинцово-кислотные аккумуляторы отличаются низкой величиной саморазряда и возможностью сохранения заряда (емкости) при длительном подзаряде.
4. В-четвертых, свинцово-кислотные аккумуляторы обладают сравнительно низким внутренним сопротивлением, что обуславливает достаточную стабильность напряжения питания при динамических изменениях сопротивления нагрузки.

Вместе с тем свинцово-кислотным аккумуляторам присущи недостатки, ограничивающие сферу их применения и усложняющие организацию их эксплуатации.

Из-за низкой удельной плотности запасаемой энергии свинцово-кислотные аккумуляторы имеют достаточно большие массогабаритные параметры. Однако для стационарного применения этот показатель не имеет главенствующего значения в отличие от применения аккумуляторов для питания мобильных устройств.

Поскольку в установках свинцово-кислотных аккумуляторов происходит газообразование, для обеспечения взрывобезопасности должна быть налажена естественная или принудительная вентиляция - в зависимости от условий применения и типа аккумуляторов. По этой же причине аккумуляторные установки нельзя размещать в герметичных шкафах, отсеках и т.д.

Разряженные свинцово-кислотные аккумуляторы требуют немедленного заряда. В противном случае переход мелкокристаллического сульфата свинца на поверхности электродов в крупнокристаллическую фазу может привести к безвозвратной потере емкости аккумуляторов. В связи с этим при длительном хранении такие аккумуляторы (кроме сухозаряженных) необходимо периодически дозаряжать.

Типы аккумуляторов

По исполнению

Согласно классификации МЭК (стандарт МЭК 50 (486)-1991) свинцово-кислотные аккумуляторы выпускаются в открытом и закрытом исполнении.

Открытые аккумуляторы - это аккумуляторы, имеющие крышку с отверстием, через которое могут удаляться газообразные продукты, заливаться электролит, производиться замер плотности электролита. Отверстия могут быть снабжены системой вентиляции.

Закрытые аккумуляторы - это аккумуляторы, закрытые в обычных условиях работы, но снабженные устройствами, позволяющими выделяться газу, когда внутреннее давление превышает установленное значение. Дополнительная доливка воды в такие аккумуляторы невозможна. Эти аккумуляторы остаются закрытыми, имеют низкое газообразование при соблюдении условий эксплуатации, указанных изготовителем, и предназначены для работы в исходном герметизированном состоянии на протяжении всего срока службы. Их еще называют аккумуляторами с регулируемым клапаном, герметизированными или безуходными.

В свинцово-кислотных аккумуляторах во всех режимах их работы, в том числе и при разомкнутой цепи нагрузки (холостой ход), происходит сульфатация поверхности электродов и газообразование с расходом на эти реакции воды, входящей в состав электролита. Это вынуждает при эксплуатации обычных открытых аккумуляторов производить периодический контроль уровня и плотности электролита, доливку дистиллированной воды с проведением уравнительных зарядов, что является довольно трудоемким процессом.

В герметизированных аккумуляторах за счет применения материалов с пониженным содержанием примесей, иммобилизации электролита и других конструктивных особенностей интенсивность сульфатации и газообразования существенно снижена, что позволяет размещать такие аккумуляторы вместе с питаемым оборудованием.

По конструкции электродов

Область применения и особенности эксплуатации свинцово-кислотных аккумуляторов определяются их конструкцией. По типу конструкции положительных электродов (пластин) различают следующие типы аккумуляторов:

• с электродами большой поверхности (по классификации немецкого стандарта DIN VDE 510 - GroE);
• с панцирными (трубчатыми) положительными электродами (по классификации DIN - OPzS и OPzV);
• с намазными и стержневыми положительными электродами (по классификации DIN - Ogi).

Герметизированные аккумуляторы, как правило, имеют намазные положительные и отрицательные электроды (за исключением аккумуляторов OPzV).

Критерии выбора

При выборе типа стационарного свинцово-кислотного аккумулятора, наиболее пригодного для конкретной области применения, необходимо руководствоваться следующими критериями:

• режим разряда и отдаваемая при этом емкость;
• особенности размещения;
• особенности эксплуатации;
• срок службы;
• стоимость.

Режим разряда

При выборе аккумуляторов для определенного режима разряда следует учитывать, что при коротких режимах разряда коэффициент отдачи аккумуляторов по емкости меньше единицы. При одинаковой емкости отдача элементов с электродами большой поверхности выше в два раза, чем для элементов с панцирными электродами, и в полтора раза - чем для элементов с намазными электродами.

Стоимость

Стоимость аккумулятора зависит от его типа: как правило, аккумуляторы с электродами большой поверхности дороже панцирных, а намазные - дешевле и тех и других. Герметизированные аккумуляторы стоят больше, чем открытые.

Срок службы

Самыми долговечными при соблюдении правил эксплуатации являются аккумуляторы с электродами большой поверхности, для которых срок службы составляет 20 и более лет. Второе место по сроку службы занимают аккумуляторы с панцирными электродами - примерно 16-18 лет. Срок службы аккумуляторов с намазными электродами достигает 10-12 лет. Примерно такие же сроки эксплуатации имеют герметизированные аккумуляторы.

Однако ряд производителей выпускает герметизированные аккумуляторы и с меньшим сроком службы, но более дешевые. По классификации европейского объединения производителей аккумуляторов EUROBAT эти герметизированные аккумуляторы подразделяются на 4 класса по характеристикам и сроку службы:

• более 12 лет;
• 10-12 лет;
• 6-9 лет;
• 3-5 лет.

Аккумуляторы с короткими сроками службы, как правило, дешевле остальных и предназначены в основном для использования в качестве резервных источников тока в установках бесперебойного питания переменным током (UPS) и на временных объектах связи.

Следует учитывать, что указанные выше значения срока службы соответствуют средней температуре эксплуатации 20 °С. При увеличении температуры эксплуатации на каждые 10 °С за счет увеличения скорости электрохимических процессов в аккумуляторах их срок службы будет сокращаться в 2 раза.

Размещение

По величине занимаемой площади при эксплуатации преимущество имеют герметизированные аккумуляторы. За ними в порядке возрастания занимаемой площади следуют аккумуляторы открытых типов с намазными электродами, панцирными электродами и с электродами большой поверхности.

Размещать герметизированные аккумуляторы при эксплуатации, как правило, допускается и в вертикальном, и в горизонтальном положении - это позволяет более экономно использовать площадь под размещение электрооборудования. При горизонтальном размещении герметизированных аккумуляторов, если нет других предписаний производителя, аккумуляторы устанавливаются таким образом, чтобы пакеты электродных пластин занимали вертикальное положение.

Эксплуатация

Минимальных трудовых затрат при эксплуатации требуют герметизированные аккумуляторы. Остальные типы аккумуляторов требуют больших трудозатрат обслуживающего персонала, особенно те устройства, у которых величина примеси сурьмы в положительных решетках превышает 3%.

Качество сборки, а также укупорка соединения крышки с транспортировочной пробкой (для аккумуляторов открытых типов) или предохранительным клапаном (для герметизированных аккумуляторов) должны обеспечивать герметизацию аккумуляторов при избыточном или пониженном на 20 кПа (150 мм рт. ст.) атмосферном давлении и исключать попадание внутрь атмосферного кислорода и влаги, способных ускорять сульфатацию электродов и коррозию токосборов и борнов у сухозаряженных аккумуляторов при хранении, а также исключать выход изнутри кислоты и аэрозолей при их эксплуатации. Для герметизированных аккумуляторов, кроме того, качество укупорки должно обеспечивать нормальные условия рекомбинации кислорода и ограничивать выход газа при заданных изготовителем эксплуатационных режимах работы.

Электрические характеристики

Емкость

Основным параметром, характеризующим качество аккумулятора при заданных массогабаритных показателях, является его электрическая емкость, определяемая по числу ампер-часов электричества, получаемого при разряде аккумулятора определенным током до заданного конечного напряжения.

По классификации ГОСТ Р МЭК 896-1-95, номинальная емкость стационарного аккумулятора (С₁₀) определяется по времени его разряда током десятичасового режима разряда до конечного напряжения 1,8 В/эл. при средней температуре электролита при разряде 20 °С. Если средняя температура электролита при разряде отличается от 20 °С, полученное значение фактической емкости (С_ф) приводят к температуре 20 °С, используя формулу:

С = С_ф / [1 + z(t - 20)]

где z - температурный коэффициент емкости, равный 0,006 °С^-1 (для режимов разряда более часа) и 0,01 °С^-1 (для режимов разряда, равных одному часу и менее); t - фактическое значение средней температуры электролита при разряде, °С.

Емкость аккумуляторов при более коротких режимах разряда меньше номинальной и при температуре электролита (20 ± 5) °С для аккумуляторов с разными типами электродов должна быть не менее указанных в таблице значений (с учетом обеспечения приемлемых пределов изменения напряжения на аппаратуре связи).

Как правило, при вводе в эксплуатацию аккумуляторов с малым сроком хранения на первом цикле разряда батарея должна отдавать не менее 95% емкости, указанной в таблице для 10-, 5-, 3- и 1-часового режимов разряда, а на 5-10-м цикле разряда (в зависимости от предписания изготовителя) -не менее 100% емкости, указанной в таблице для 10-, 5-, 3-, 1- и 0,5-часового режимов разряда.

При выборе аккумуляторов следует обращать внимание на то, при каких условиях задается изготовителем значение номинальной емкости. Если значение емкости задается при более высокой температуре, то для сравнения данного типа аккумулятора с другими необходимо предварительно пересчитать емкость на температуру 20 °С. Если значение емкости задается при более низком конечном напряжении разряда, необходимо пересчитать емкость по данным разряда аккумуляторов постоянным током, приводимую в эксплуатационной документации или рекламных данных производителя для данного режима разряда, до конечного напряжения, указанного в таблице.

Кроме того, при оценке аккумулятора следует учитывать исходное значение плотности электролита, при которой задается емкость: если исходная плотность повышена, то весьма вероятно, что срок службы аккумулятора сократится.

Пригодность к буферной работе

Другим параметром, характеризующим стационарные свинцово-кислотные аккумуляторы, является их пригодность к буферной работе. Это означает, что предварительно заряженная батарея, подключенная параллельно с нагрузкой к выпрямительным устройствам, должна сохранять свою емкость при указанном изготовителем напряжении подзаряда и заданной его нестабильности. Обычно напряжение подзаряда U_пз указывается для каждого типа аккумулятора и находится в пределах 2,18-2,27 В/эл. (при 20 °С). При эксплуатации с другими климатическими условиями следует учитывать температурный коэффициент изменения напряжения подзаряда.

Нестабильность подзарядного напряжения для основных типов аккумуляторов не должна превышать 1%, что накладывает определенные требования на выбор выпрямительных устройств при проектировании электропитающих установок связи.

При буферной работе для достижения приемлемого срока службы свинцово-кислотных аккумуляторов необходимо не превышать допустимый ток их заряда, который задается различными производителями в пределах 0,1-0,3 С₁₀. При этом следует помнить, что ток заряда аккумуляторов с напряжением, превосходящим 2,4 В/эл., не должен превышать величину 0,05 С₁₀.

Разброс напряжения элементов

Важным параметром, определяемым технологией изготовления аккумуляторов, является разброс напряжения отдельных элементов в составе батареи при заряде, подзаряде и разряде. Для открытых типов аккумуляторов этот параметр задается изготовителем, как правило, в пределах ± 2% от среднего значения. При коротких режимах разряда (1-часовом и менее) разброс напряжений не должен превышать +5%. Обычно для аккумуляторов с содержанием более 2% сурьмы в основе положительных электродов разброс напряжений отдельных элементов в батарее значительно ниже вышеуказанного и не приводит к осложнениям в процессе эксплуатации аккумуляторных установок.

Для аккумуляторов с меньшим содержанием сурьмы в основе положительных электродов или с безсурьмянистыми сплавами указанный разброс напряжения элементов значительно больше и в первый год после ввода в действие может составлять +10% от среднего значения с последующим снижением в процессе эксплуатации.

Отсутствие тенденции к снижению величины разброса напряжения в течение первого года после ввода в действие или увеличение разброса напряжения при последующей эксплуатации свидетельствует о дефектах устройства или о нарушении условий эксплуатации.

Особенно опасно длительное превышение напряжения на отдельных элементах в составе батареи, превышающее 2,4 В/эл., поскольку это может привести к повышенному расходу воды в отдельных элементах при заряде или подзаряде батареи и к сокращению срока ее службы или повышению трудоемкости обслуживания (для аккумуляторов открытых типов это означает более частые доливки воды). Кроме того, значительный разброс напряжения элементов в батарее может привести к потере ее емкости вследствие чрезмерно глубокого разряда отдельных элементов при разряде батареи.

Саморазряд

Качество технологии изготовления аккумуляторов оценивается также и по такой характеристике, как саморазряд.

Саморазряд (по определению ГОСТ Р МЭК 896-1-95 - сохранность заряда) определяется как процентная доля потери емкости бездействующим аккумулятором (при разомкнутой внешней цепи) при хранении в течение заданного промежутка времени при температуре 20 °С. Этот параметр определяет продолжительность хранения батареи в промежутках между очередными зарядами, а также величину подзарядного тока заряженной батареи.

Величина саморазряда в значительной степени зависит от температуры электролита, поэтому для уменьшения подзарядного тока батареи в буферном режиме ее работы или для увеличения времени хранения батареи в бездействии целесообразно выбирать помещения с пониженной средней температурой.

Обычно среднесуточный саморазряд открытых типов аккумуляторов при 90-суточном хранении при температуре 20 ° С не должен превышать 1% номинальной емкости, с ростом температуры на 10 °С это значение удваивается. Среднесуточный саморазряд герметизированных аккумуляторов при тех же условиях хранения, как правило, не должен превышать 0,1% номинальной емкости.

Внутреннее сопротивление и ток короткого замыкания

Для расчета цепей автоматики и защиты аккумуляторных батарей ГОСТ Р МЭК 896-1-95 регламентирует такие характеристики аккумуляторов как их внутреннее сопротивление и ток короткого замыкания. Эти параметры определяются расчетным путем по установившимся значениям напряжения при разряде батарей токами достаточно большой величины (обычно равными 4 С₁₀ и 20 С₁₀) и должны приводиться в технической документации производителя. По этим данным может быть рассчитан такой выходной динамический параметр электропитающей установки (ЭПУ), как нестабильность ее выходного напряжения при скачкообразных изменениях тока нагрузки, поскольку в буферных ЭПУ выходное сопротивление установки в основном определяется внутренним сопротивлением батареи.

Примечание:

"Бумажная" версия статьи содержит сводную таблицу характеристик аккумуляторов (стр. 126-128). Так как формат таблицы очень неудобен для размещения на сайте, здесь эта таблица не приводится.

Об авторах: О.П. Чекстер, начальник лаборатории ФГУП ЛОНИИС; И.М. Джосан, ведущий инженер ФГУП ЛОНИИС

Тематики

• источники тока химические

EN

• lead acid battery

система
Группа взаимодействующих объектов, выполняющих общую функциональную задачу. В ее основе лежит некоторый механизм связи.
[ ГОСТ Р МЭК 61850-5-2011]

система
Набор элементов, которые взаимодействуют в соответствии с проектом, в котором элементом системы может быть другая система, называемая подсистемой; система может быть управляющей системой или управляемой системой и включать аппаратные средства, программное обеспечение и взаимодействие с человеком.
Примечания
1 Человек может быть частью системы. Например, человек может получать информацию от программируемого электронного устройства и выполнять действие, связанное с безопасностью, основываясь на этой информации, либо выполнять действие с помощью программируемого электронного устройства.
2 Это определение отличается от приведенного в МЭС 351-01-01.
[ ГОСТ Р МЭК 61508-4-2007]

система
Множество (совокупность) материальных объектов (элементов) любой, в том числе различной физической природы, а также информационных объектов, взаимосвязанных и взаимодействующих между собой для достижения общей цели.
[ ГОСТ Р 43.0.2-2006]

система
Совокупность элементов, объединенная связями между ними и обладающая определенной целостностью.
[ ГОСТ 34.003-90]

система
Совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов.
[ ГОСТ Р ИСО 9000-2008]

система
-
[IEV number 151-11-27]

система
Набор связанных элементов, работающих совместно для достижения общей Цели. Например: • Компьютерная система, состоящая из аппаратного обеспечения, программного обеспечения и приложений. • Система управления, состоящая из множества процессов, которые планируются и управляются совместно. Например, система менеджмента качества. • Система управления базами данных или операционная система, состоящая из множества программных модулей, разработанных для выполнения набора связанных функций.
[Словарь терминов ITIL версия 1.0, 29 июля 2011 г.]

система
Множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определенную целостность, единство. Следует отметить, что это определение (взятое нами из Большой Советской Энциклопедии) не является ни единственным, ни общепризнанным. Есть десятки определений понятия “С.”, которые с некоторой условностью можно поделить на три группы. Определения, принадлежащие к первой группе, рассматривают С. как комплекс процессов и явлений, а также связей между ними, существующий объективно, независимо от наблюдателя. Его задача состоит в том, чтобы выделить эту С. из окружающей среды, т.е. как минимум определить ее входы и выходы (тогда она рассматривается как “черный ящик”), а как максимум — подвергнуть анализу ее структуру (произвести структуризацию), выяснить механизм функционирования и, исходя из этого, воздействовать на нее в нужном направлении. Здесь С. — объект исследования и управления. Определения второй группы рассматривают С. как инструмент, способ исследования процессов и явлений. Наблюдатель, имея перед собой некоторую цель, конструирует (синтезирует) С. как некоторое абстрактное отображение реальных объектов. При этом С. (“абстрактная система”) понимается как совокупность взаимосвязанных переменных, представляющих те или иные свойства, характеристики объектов, которые рассматриваются в данной С. В этой трактовке понятие С. практически смыкается с понятием модели, и в некоторых работах эти два термина вообще употребляются как взаимозаменяемые. Говоря о синтезе С., в таких случаях имеют в виду формирование макромодели, анализ же С. совпадает в этой трактовке с микромоделированием отдельных элементов и процессов. Третья группа определений представляет собой некий компромисс между двумя первыми. С. здесь — искусственно создаваемый комплекс элементов (например, коллективов людей, технических средств, научных теорий и т.д.), предназначенный для решения сложной организационной, экономической, технической задачи. Следовательно, здесь наблюдатель не только выделяет из среды С. (и ее отдельные части), но и создает, синтезирует ее. С. является реальным объектом и одновременно — абстрактным отображением связей действительности. Именно в этом смысле понимает С. наука системотехника. Между этими группами определений нет непроходимых границ. Во всех случаях термин “С.” включает понятие о целом, состоящем из взаимосвязанных, взаимодействующих, взаимозависимых частей, причем свойства этих частей зависят от С. в целом, свойства С. — от свойств ее частей. Во всех случаях имеется в виду наличие среды, в которой С. существует и функционирует. Для исследуемой С. среда может рассматриваться как надсистема, соответственно, ее части — как подсистемы, а также элементы С., если их внутренняя структура не является предметом рассмотрения. С. делятся на материальные и нематериальные. К первым относятся, например, железная дорога, народное хозяйство, ко вторым — С. уравнений в математике, математика как наука, далее — С. наук. Автоматизированная система управления включает как материальные элементы (ЭВМ, документация, люди), так и нематериальные — математические модели, знания людей. Разделение это тоже неоднозначно: железную дорогу можно рассматривать не только как материальную С., но и как нематериальную С. взаимосвязей, соотношений, потоков информации и т.д. Закономерности функционирования систем изучаются общей теорией систем, оперирующей понятием абстрактной С. Наибольшее значение среди абстрактных С. имеют кибернетические С. Есть два понятия, близкие понятию С.: комплекс, совокупность (множество объектов). Они, однако, не тождественны ему, как нередко утверждают. Их можно рассматривать как усеченные, неполные понятия по отношению к С.: комплекс включает части, не обязательно обладающие системными свойствами (в том смысле, как это указано выше), но эти части сами могут быть системами, и элементы последних такими свойствами по отношению к ним способны обладать. Совокупность же есть множество элементов, не обязательно находящихся в системных отношениях и связях друг с другом. В данном словаре мы стремимся по возможности последовательно различать понятия С. и модели, рассматривая С. как некий объект (реальной действительности или воображаемый — безразлично), который подвергается наблюдению и изучению, а модель — как средство этого наблюдения и изучения. Разумеется, и модель, если она сама оказывается объектом наблюдения и изучения, в свою очередь рассматривается как С. (в частности, как моделируемая С.) — и так до бесконечности. Все это означает, что такие, например, понятия, как переменная или параметр, мы (в отличие от многих авторов) относим не к С., а к ее описанию, т.е. к модели (см. Параметры модели, Переменная модели), численные же их значения, характеризующие С., — к С. (например, координаты С.). • Системы математически описываются различными способами. Каждая переменная модели, выражающая определенную характеристику С., может быть задана множеством конкретных значений, которые эта переменная может принимать. Состояние С. описывается вектором (или кортежем, если учитываются также величины, не имеющие численных значений), каждая компонента которого соответствует конкретному значению определенной переменной. С. в целом может быть описана соответственно множеством ее состояний. Например, если x = (1, 2, … m) — вектор существенных переменных модели, каждая из которых может принять y значений (y = 1, 2, …, n), то матрица S = [ Sxy ] размерностью m ? n представляет собой описание данной С. Широко применяется описание динамической С. с помощью понятий, связанных с ее функционированием в среде. При этом С. определяется как три множества: входов X, выходов Y и отношений между ними R. Полученный “портрет системы” может записываться так: XRY или Y = ®X. Аналитическое описание С. представляет собой систему уравнений, характеризующих преобразования, выполняемые ее элементами и С. в целом в процессе ее функционирования: в непрерывном случае применяется аппарат дифференциальных уравнений, в дискретном — аппарат разностных уравнений. Графическое описание С. чаще всего состоит в построении графа, вершины которого соответствуют элементам С., а дуги — их связям. Существует ряд классификаций систем. Наиболее известны три: 1) Ст. Бир делит все С. (в природе и обществе), с одной стороны, на простые, сложные и очень сложные, с другой — на детерминированные и вероятностные; 2) Н.Винер исходит из особенностей поведения С. (бихевиористский подход) и строит дихотомическую схему: С., характеризующиеся пассивным и активным поведением; среди последних — нецеленаправленным (случайным) и целенаправленным; в свою очередь последние подразделяются на С. без обратной связи и с обратной связью и т.д.; 3) К.Боулдинг выделяет восемь уровней иерархии С., начиная с простых статических (например, карта земли) и простых кибернетических (механизм часов), продолжая разного уровня сложности кибернетическими С., вплоть до самых сложных — социальных организаций. Предложены также классификации по другим основаниям, в том числе более частные, например, ряд классификаций С. управления. См. также: Абстрактная система, Адаптирующиеся, адаптивные системы, Большая система, Вероятностная система, Выделение системы, Входы и выходы системы, Детерминированная система, Динамическая система, Дискретная система, Диффузная система, Замкнутая (закрытая) система, Иерархическая структура, Имитационная система, Информационная система, Информационно-развивающаяся система, Кибернетическая система, Координаты системы, Надсистема, Нелинейная система, Непрерывная система, Открытая система, Относительно обособленная система, Память системы, Подсистема, Портрет системы, Разомкнутая система, Рефлексная система, Решающая система, Самонастраивающаяся система, Самообучающаяся система, Самоорганизующаяся система, Сложная система, Состояние системы, Статическая система, Стохастическая система, Структура системы, Структуризация системы, Управляющая система, Устойчивость системы, Целенаправленная система, Экономическая система, Функционирование экономической системы..
[ http://slovar-lopatnikov.ru/]

EN

system
set of interrelated elements considered in a defined context as a whole and separated from their environment
NOTE 1 – A system is generally defined with the view of achieving a given objective, e.g. by performing a definite function.
NOTE 2 – Elements of a system may be natural or man-made material objects, as well as modes of thinking and the results thereof (e.g. forms of organisation, mathematical methods, programming languages).
NOTE 3 – The system is considered to be separated from the environment and the other external systems by an imaginary surface, which cuts the links between them and the system.
NOTE 4 – The term "system" should be qualified when it is not clear from the context to what it refers, e.g. control system, colorimetric system, system of units, transmission system.
Source: 351-01-01 MOD
[IEV number 151-11-27]

system
A number of related things that work together to achieve an overall objective. For example: • A computer system including hardware, software and applications • A management system, including the framework of policy, processes, functions, standards, guidelines and tools that are planned and managed together – for example, a quality management system • A database management system or operating system that includes many software modules which are designed to perform a set of related functions.
[Словарь терминов ITIL версия 1.0, 29 июля 2011 г.]

FR

système, m
ensemble d'éléments reliés entre eux, considéré comme un tout dans un contexte défini et séparé de son environnement
NOTE 1 – Un système est en général défini en vue d'atteindre un objectif déterminé, par exemple en réalisant une certaine fonction.
NOTE 2 – Les éléments d'un système peuvent être aussi bien des objets matériels, naturels ou artificiels, que des modes de pensée et les résultats de ceux-ci (par exemple des formes d'organisation, des méthodes mathématiques, des langages de programmation).
NOTE 3 – Le système est considéré comme séparé de l'environnement et des autres systèmes extérieurs par une surface imaginaire qui coupe les liaisons entre eux et le système.
NOTE 4 – Il convient de qualifier le terme "système" lorsque le concept ne résulte pas clairement du contexte, par exemple système de commande, système colorimétrique, système d'unités, système de transmission.
Source: 351-01-01 MOD
[IEV number 151-11-27]

Тематики

• автоматизированные системы
• информационные технологии в целом
• релейная защита
• системы менеджмента качества
• экономика

EN

• system

DE

• System

FR

• système

4.48 система (system): Комбинация взаимодействующих элементов, организованных для достижения одной или нескольких поставленных целей.

Примечание 1 - Система может рассматриваться как продукт или предоставляемые им услуги.

Примечание 2 - На практике интерпретация данного термина зачастую уточняется с помощью ассоциативного существительного, например, «система самолета». В некоторых случаях слово «система» может заменяться контекстно-зависимым синонимом, например, «самолет», хотя это может впоследствии затруднить восприятие системных принципов.

Источник: ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-2010: Информационная технология. Системная и программная инженерия. Процессы жизненного цикла программных средств оригинал документа

4.17 система (system): Комбинация взаимодействующих элементов, организованных для достижения одной или нескольких поставленных целей.

Примечания

1. Система может рассматриваться как продукт или как совокупность услуг, которые она обеспечивает.

2. На практике интерпретация данного термина зачастую уточняется с помощью ассоциативного существительного, например, система самолета. В некоторых случаях слово «система» может заменяться контекстным синонимом, например, самолет, хотя это может впоследствии затруднять восприятие системных принципов.

Источник: ГОСТ Р ИСО/МЭК 15288-2005: Информационная технология. Системная инженерия. Процессы жизненного цикла систем оригинал документа

4.44 система (system): Комплекс процессов, технических и программных средств, устройств, обслуживаемый персоналом и обладающий возможностью удовлетворять установленным потребностям и целям (3.31 ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207).

Источник: ГОСТ Р ИСО/МЭК 15910-2002: Информационная технология. Процесс создания документации пользователя программного средства оригинал документа

3.31 система (system): Комплекс, состоящий из процессов, технических и программных средств, устройств и персонала, обладающий возможностью удовлетворять установленным потребностям или целям.

Источник: ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-99: Информационная технология. Процессы жизненного цикла программных средств оригинал документа

3.36 система (system): Совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих объектов. [ ГОСТ Р ИСО 9000, статья 3.2.1]

Источник: ГОСТ Р 51901.6-2005: Менеджмент риска. Программа повышения надежности оригинал документа

3.2 система (system): Совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов. [ ГОСТ Р ИСО 9000 - 2001]

Примечания

1 С точки зрения надежности система должна иметь:

a) определенную цель, выраженную в виде требований к функционированию системы;

b) заданные условия эксплуатации.

2 Система имеет иерархическую структуру.

Источник: ГОСТ Р 51901.5-2005: Менеджмент риска. Руководство по применению методов анализа надежности оригинал документа

3.2.1 система (system): Совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов.

Источник: ГОСТ Р ИСО 9000-2008: Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь оригинал документа

3.7 система (system): Совокупность взаимосвязанных или взаимодействующих элементов.

Примечания

1 Применительно к надежности система должна иметь:

a) определенные цели, представленные в виде требований к ее функциям;

b) установленные условия функционирования;

c) определенные границы.

2 Структура системы является иерархической.

Источник: ГОСТ Р 51901.12-2007: Менеджмент риска. Метод анализа видов и последствий отказов оригинал документа

3.2.1 система (en system; fr systéme): Совокупность взаимосвязанных или взаимодействующих элементов.

Источник: ГОСТ Р ИСО 9000-2001: Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь оригинал документа

2.39 система (system): Совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов.

Источник: ГОСТ Р 53647.2-2009: Менеджмент непрерывности бизнеса. Часть 2. Требования оригинал документа

3.20 система (system): Конфигурация взаимодействующих в соответствии с проектом составляющих, в которой элемент системы может сам представлять собой систему, называемую в этом случае подсистемой.

(МЭК 61513, статья 3.61)

Источник: ГОСТ Р МЭК 61226-2011: Атомные станции. Системы контроля и управления, важные для безопасности. Классификация функций контроля и управления оригинал документа

3.61 система (system): Конфигурация взаимодействующих в соответствии с проектом составляющих, в которой элемент системы может сам представлять собой систему, называемую в этом случае подсистемой.

[МЭК 61508-4, пункт 3.3.1, модифицировано]

Примечание 1 - См. также «система контроля и управления».

Примечание 2 - Системы контроля и управления следует отличать от механических систем и электрических систем АС.

Источник: ГОСТ Р МЭК 61513-2011: Атомные станции. Системы контроля и управления, важные для безопасности. Общие требования оригинал документа

3.2.1 система (system): Совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов.

Источник: ГОСТ ISO 9000-2011: Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь

2.34 система (system): Специфическое воплощение ИТ с конкретным назначением и условиями эксплуатации.

[ИСО/МЭК 15408-1]

а) комбинация взаимодействующих компонентов, организованных для достижения одной или нескольких поставленных целей.

[ИСО/МЭК 15288]

Примечания

1 Система может рассматриваться как продукт или совокупность услуг, которые она обеспечивает.

[ИСО/МЭК 15288]

2 На практике интерпретация данного зачастую уточняется с помощью ассоциативного существительного, например, «система самолета». В некоторых случаях слово «система» допускается заменять, например, контекстным синонимом «самолет», хотя это может впоследствии затруднить восприятие системных принципов.

[ИСО/МЭК 15288]

Источник: ГОСТ Р 54581-2011: Информационная технология. Методы и средства обеспечения безопасности. Основы доверия к безопасности ИТ. Часть 1. Обзор и основы оригинал документа

3.34 система (system):

Совокупность связанных друг с другом подсистем и сборок компонентов и/или отдельных компонентов, функционирующих совместно для выполнения установленной задачи или

совокупность оборудования, подсистем, обученного персонала и технических приемов, обеспечивающих выполнение или поддержку установленных функциональных задач. Полная система включает в себя относящиеся к ней сооружения, оборудование, подсистемы, материалы, обслуживание и персонал, необходимые для ее функционирования в той степени, которая считается достаточной для выполнения установленных задач в окружающей обстановке.

Источник: ГОСТ Р 51317.1.5-2009: Совместимость технических средств электромагнитная. Воздействия электромагнитные большой мощности на системы гражданского назначения. Основные положения оригинал документа

3.1.13 система, использующая солнечную и дополнительную энергию (solar-plus-supplementary system): Система солнечного теплоснабжения, использующая одновременно источники как солнечной, так и резервной энергии и способная обеспечить заданный уровень теплоснабжения независимо от поступления солнечной энергии.

Источник: ГОСТ Р 54856-2011: Теплоснабжение зданий. Методика расчета энергопотребности и эффективности системы теплогенерации с солнечными установками оригинал документа

3.2.6 система (system): Совокупность взаимосвязанных или взаимодействующих элементов.

Источник: ГОСТ Р 54147-2010: Стратегический и инновационный менеджмент. Термины и определения оригинал документа

3.12 система (system): Совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов

[ ГОСТ Р ИСО 9000-2008, ст. 3.2.1]

Источник: Р 50.1.069-2009: Менеджмент риска. Рекомендации по внедрению. Часть 2. Определение процесса менеджмента риска

3.136 система (system): Совокупность объектов реального мира, организованная для заданной цели.

Источник: ГОСТ Р 54136-2010: Системы промышленной автоматизации и интеграция. Руководство по применению стандартов, структура и словарь оригинал документа

технология коммутации
-
[Интент]

Современные технологии коммутации
[ http://www.xnets.ru/plugins/content/content.php?content.84]

Статья подготовлена на основании материалов опубликованных в журналах "LAN", "Сети и системы связи", в книге В.Олифер и Н.Олифер "Новые технологии и оборудование IP-сетей", на сайтах www.citforum.ru и опубликована в журнале "Компьютерные решения" NN4-6 за 2000 год.

• Введение
• Коммутация первого уровня.
• Коммутация второго уровня.
• Коммутация третьего уровня.
• Коммутация четвертого уровня.
• Критерии выбора оборудования, физическая и логическая структура сети
• Качество обслуживания (QoS) и принципы задания приоритетов
• Заключение

Введение

На сегодня практически все организации, имеющие локальные сети, остановили свой выбор на сетях типа Ethernet. Данный выбор оправдан тем, что начало внедрения такой сети сопряжено с низкой стоимостью и простотой реализации, а развитие - с хорошей масштабируемостью и экономичностью.

Бросив взгляд назад - увидим, что развитие активного оборудования сетей шло в соответствии с требованиями к полосе пропускания и надежности. Требования, предъявляемые к большей надежности, привели к отказу от применения в качестве среды передачи коаксиального кабеля и перевода сетей на витую пару. В результате такого перехода отказ работы соединения между одной из рабочих станций и концентратором перестал сказываться на работе других рабочих станций сети. Но увеличения производительности данный переход не принес, так как концентраторы используют разделяемую (на всех пользователей в сегменте) полосу пропускания. По сути, изменилась только физическая топология сети - с общей шины на звезду, а логическая топология по-прежнему осталась - общей шиной.

Дальнейшее развитие сетей шло по нескольким путям:

• увеличение скорости,
• внедрение сегментирования на основе коммутации,
• объединение сетей при помощи маршрутизации.

Увеличение скорости при прежней логической топологии - общая шина, привело к незначительному росту производительности в случае большого числа портов.

Большую эффективность в работе сети принесло сегментирование сетей с использованием технология коммутации пакетов. Коммутация наиболее действенна в следующих вариантах:

Вариант 1, именуемый связью "многие со многими" – это одноранговые сети, когда одновременно существуют потоки данных между парами рабочих станций. При этом предпочтительнее иметь коммутатор, у которого все порты имеют одинаковую скорость, (см. Рисунок 1).

Вариант 2, именуемый связью "один со многими" – это сети клиент-сервер, когда все рабочие станции работают с файлами или базой данных сервера. В данном случае предпочтительнее иметь коммутатор, у которого порты для подключения рабочих станций имеют одинаковую небольшую скорость, а порт, к которому подключается сервер, имеет большую скорость,(см. Рисунок 2).

Когда компании начали связывать разрозненные системы друг с другом, маршрутизация обеспечивала максимально возможную целостность и надежность передачи трафика из одной сети в другую. Но с ростом размера и сложности сети, а также в связи со все более широким применением коммутаторов в локальных сетях, базовые маршрутизаторы (зачастую они получали все данные, посылаемые коммутаторами) стали с трудом справляться со своими задачами.

Проблемы с трафиком, связанные с маршрутизацией, проявляются наиболее остро в средних и крупных компаниях, а также в деятельности операторов Internet, так как они вынуждены иметь дело с большими объемами IP-трафика, причем этот трафик должен передаваться своевременно и эффективно.

С подключением настольных систем непосредственно к коммутаторам на 10/100 Мбит/с между ними и магистралью оказывается все меньше промежуточных устройств. Чем выше скорость подключения настольных систем, тем более скоростной должна быть магистраль. Кроме того, на каждом уровне устройства должны справляться с приходящим трафиком, иначе возникновения заторов не избежать.

Рассмотрению технологий коммутации и посвящена данная статья.

Коммутация первого уровня

Термин "коммутация первого уровня" в современной технической литературе практически не описывается. Для начала дадим определение, с какими характеристиками имеет дело физический или первый уровень модели OSI:

физический уровень определяет электротехнические, механические, процедурные и функциональные характеристики активации, поддержания и дезактивации физического канала между конечными системами. Спецификации физического уровня определяют такие характеристики, как уровни напряжений, синхронизацию изменения напряжений, скорость передачи физической информации, максимальные расстояния передачи информации, физические соединители и другие аналогичные характеристики.

Смысл коммутации на первом уровне модели OSI означает физическое (по названию уровня) соединение. Из примеров коммутации первого уровня можно привести релейные коммутаторы некоторых старых телефонных и селекторных систем. В более новых телефонных системах коммутация первого уровня применяется совместно с различными способами сигнализации вызовов и усиления сигналов. В сетях передачи данных данная технология применяется в полностью оптических коммутаторах.

Коммутация второго уровня

Рассматривая свойства второго уровня модели OSI и его классическое определение, увидим, что данному уровню принадлежит основная доля коммутирующих свойств.

Определение. Канальный уровень (формально называемый информационно-канальным уровнем) обеспечивает надежный транзит данных через физический канал. Канальный уровень решает вопросы физической адресации (в противоположность сетевой или логической адресации), топологии сети, линейной дисциплины (каким образом конечной системе использовать сетевой канал), уведомления о неисправностях, упорядоченной доставки блоков данных и управления потоком информации.

На самом деле, определяемая канальным уровнем модели OSI функциональность служит платформой для некоторых из сегодняшних наиболее эффективных технологий. Большое значение функциональности второго уровня подчеркивает тот факт, что производители оборудования продолжают вкладывать значительные средства в разработку устройств с такими функциями.

С технологической точки зрения, коммутатор локальных сетей представляет собой устройство, основное назначение которого - максимальное ускорение передачи данных за счет параллельно существующих потоков между узлами сети. В этом - его главное отличие от других традиционных устройств локальных сетей – концентраторов (Hub), предоставляющих всем потокам данных сети всего один канал передачи данных.

Коммутатор позволяет передавать параллельно несколько потоков данных c максимально возможной для каждого потока скоростью. Эта скорость ограничена физической спецификацией протокола, которую также часто называют "скоростью провода". Это возможно благодаря наличию в коммутаторе большого числа центров обработки и продвижения кадров и шин передачи данных.

Коммутаторы локальных сетей в своем основном варианте, ставшем классическим уже с начала 90-х годов, работают на втором уровне модели OSI, применяя свою высокопроизводительную параллельную архитектуру для продвижения кадров канальных протоколов. Другими словами, ими выполняются алгоритмы работы моста, описанные в стандартах IEEE 802.1D и 802.1H. Также они имеют и много других дополнительных функций, часть которых вошла в новую редакцию стандарта 802.1D-1998, а часть остается пока не стандартизованной.

Коммутаторы ЛВС отличаются большим разнообразием возможностей и, следовательно, цен - стоимость 1 порта колеблется в диапазоне от 50 до 1000 долларов. Одной из причин столь больших различий является то, что они предназначены для решения различных классов задач. Коммутаторы высокого класса должны обеспечивать высокую производительность и плотность портов, а также поддерживать широкий спектр функций управления. Простые и дешевые коммутаторы имеют обычно небольшое число портов и не способны поддерживать функции управления. Одним из основных различий является используемая в коммутаторе архитектура. Поскольку большинство современных коммутаторов работают на основе патентованных контроллеров ASIC, устройство этих микросхем и их интеграция с остальными модулями коммутатора (включая буферы ввода-вывода) играет важнейшую роль. Контроллеры ASIC для коммутаторов ЛВС делятся на 2 класса - большие ASIC, способные обслуживать множество коммутируемых портов (один контроллер на устройство) и небольшие ASIC, обслуживающие по несколько портов и объединяемые в матрицы коммутации.

Существует 3 варианта архитектуры коммутаторов:
 

• переключение (cross-bar) с буферизацией на входе,
• самомаршрутизация (self-route) с разделяемой памятью
• высокоскоростная шина.

На рисунке 3 показана блок-схема коммутатора с архитектурой, используемой для поочередного соединения пар портов. В любой момент такой коммутатор может обеспечить организацию только одного соединения (пара портов). При невысоком уровне трафика не требуется хранение данных в памяти перед отправкой в порт назначения - такой вариант называется коммутацией на лету cut-through. Однако, коммутаторы cross-bar требуют буферизации на входе от каждого порта, поскольку в случае использования единственно возможного соединения коммутатор блокируется (рисунок 4). Несмотря на малую стоимость и высокую скорость продвижения на рынок, коммутаторы класса cross-bar слишком примитивны для эффективной трансляции между низкоскоростными интерфейсами Ethernet или token ring и высокоскоростными портами ATM и FDDI.

Коммутаторы с разделяемой памятью имеют общий входной буфер для всех портов, используемый как внутренняя магистраль устройства (backplane). Буферизагия данных перед их рассылкой (store-and-forward - сохранить и переслать) приводит к возникновению задержки. Однако, коммутаторы с разделяемой памятью, как показано на рисунке 5 не требуют организации специальной внутренней магистрали для передачи данных между портами, что обеспечивает им более низкую цену по сравнению с коммутаторами на базе высокоскоростной внутренней шины.

На рисунке 6 показана блок-схема коммутатора с высокоскоростной шиной, связывающей контроллеры ASIC. После того, как данные преобразуются в приемлемый для передачи по шине формат, они помещаются на шину и далее передаются в порт назначения. Поскольку шина может обеспечивать одновременную (паралельную) передачу потока данных от всех портов, такие коммутаторы часто называют "неблокируемыми" (non-blocking) - они не создают пробок на пути передачи данных.

Применение аналогичной параллельной архитектуры для продвижения пакетов сетевых протоколов привело к появлению коммутаторов третьего уровня модели OSI.

Коммутация третьего уровня

В продолжении темы о технологиях коммутации рассмотренных в предыдущем номера повторим, что применение параллельной архитектуры для продвижения пакетов сетевых протоколов привело к появлению коммутаторов третьего уровня. Это позволило существенно, в 10-100 раз повысить скорость маршрутизации по сравнению с традиционными маршрутизаторами, в которых один центральный универсальный процессор выполняет программное обеспечение маршрутизации.

По определению Сетевой уровень (третий) - это комплексный уровень, который обеспечивает возможность соединения и выбор маршрута между двумя конечными системами, подключенными к разным "подсетям", которые могут находиться в разных географических пунктах. В данном случае "подсеть" это, по сути, независимый сетевой кабель (иногда называемый сегментом).

Коммутация на третьем уровне - это аппаратная маршрутизация. Традиционные маршрутизаторы реализуют свои функции с помощью программно-управляемых процессоров, что будем называть программной маршрутизацией. Традиционные маршрутизаторы обычно продвигают пакеты со скоростью около 500000 пакетов в секунду. Коммутаторы третьего уровня сегодня работают со скоростью до 50 миллионов пакетов в секунду. Возможно и дальнейшее ее повышение, так как каждый интерфейсный модуль, как и в коммутаторе второго уровня, оснащен собственным процессором продвижения пакетов на основе ASIC. Так что наращивание количества модулей ведет к наращиванию производительности маршрутизации. Использование высокоскоростной технологии больших заказных интегральных схем (ASIC) является главной характеристикой, отличающей коммутаторы третьего уровня от традиционных маршрутизаторов. Коммутаторы 3-го уровня делятся на две категории: пакетные (Packet-by-Packet Layer 3 Switches, PPL3) и сквозные (Cut-Through Layer 3 Switches, CTL3). PPL3 - означает просто быструю маршрутизацию (Рисунок_7). CTL3 – маршрутизацию первого пакета и коммутацию всех остальных (Рисунок 8).

У коммутатора третьего уровня, кроме реализации функций маршрутизации в специализированных интегральных схемах, имеется несколько особенностей, отличающих их от традиционных маршрутизаторов. Эти особенности отражают ориентацию коммутаторов 3-го уровня на работу, в основном, в локальных сетях, а также последствия совмещения в одном устройстве коммутации на 2-м и 3-м уровнях:
 

• поддержка интерфейсов и протоколов, применяемых в локальных сетях,
• усеченные функции маршрутизации,
• обязательная поддержка механизма виртуальных сетей,
• тесная интеграция функций коммутации и маршрутизации, наличие удобных для администратора операций по заданию маршрутизации между виртуальными сетями.

Наиболее "коммутаторная" версия высокоскоростной маршрутизации выглядит следующим образом (рисунок 9). Пусть коммутатор третьего уровня построен так, что в нем имеется информация о соответствии сетевых адресов (например, IP-адресов) адресам физического уровня (например, MAC-адресам) Все эти МАС-адреса обычным образом отображены в коммутационной таблице, независимо от того, принадлежат ли они данной сети или другим сетям.

Первый коммутатор, на который поступает пакет, частично выполняет функции маршрутизатора, а именно, функции фильтрации, обеспечивающие безопасность. Он решает, пропускать или нет данный пакет в другую сеть Если пакет пропускать нужно, то коммутатор по IP-адресу назначения определяет МАС-адрес узла назначения и формирует новый заголовок второго уровня с найденным МАС-адресом. Затем выполняется обычная процедура коммутации по данному МАС-адресу с просмотром адресной таблицы коммутатора. Все последующие коммутаторы, построенные по этому же принципу, обрабатывают данный кадр как обычные коммутаторы второго уровня, не привлекая функций маршрутизации, что значительно ускоряет его обработку. Однако функции маршрутизации не являются для них избыточными, поскольку и на эти коммутаторы могут поступать первичные пакеты (непосредственно от рабочих станций), для которых необходимо выполнять фильтрацию и подстановку МАС-адресов.

Это описание носит схематический характер и не раскрывает способов решения возникающих при этом многочисленных проблем, например, проблемы построения таблицы соответствия IP-адресов и МАС-адресов

Примерами коммутаторов третьего уровня, работающих по этой схеме, являются коммутаторы SmartSwitch компании Cabletron. Компания Cabletron реализовала в них свой протокол ускоренной маршрутизации SecureFast Virtual Network, SFVN.

Для организации непосредственного взаимодействия рабочих станций без промежуточного маршрутизатора необходимо сконфигурировать каждую из них так, чтобы она считала собственный интерфейс маршрутизатором по умолчанию. При такой конфигурации станция пытается самостоятельно отправить любой пакет конечному узлу, даже если этот узел находится в другой сети. Так как в общем случае (см. рисунок 10) станции неизвестен МАС-адрес узла назначения, то она генерирует соответствующий ARP-запрос, который перехватывает коммутатор, поддерживающий протокол SFVN. В сети предполагается наличие сервера SFVN Server, являющегося полноценным маршрутизатором и поддерживающего общую ARP-таблицу всех узлов SFVN-сети. Сервер возвращает коммутатору МАС-адрес узла назначения, а коммутатор, в свою очередь, передает его исходной станции. Одновременно сервер SFVN передает коммутаторам сети инструкции о разрешении прохождения пакета с МАС-адресом узла назначения через границы виртуальных сетей. Затем исходная станция передает пакет в кадре, содержащем МАС-адрес узла назначения. Этот кадр проходит через коммутаторы, не вызывая обращения к их блокам маршрутизации. Отличие протокола SFVN компании Cabletron от - описанной выше общей схемы в том, что для нахождения МАС-адреса по IP-адресу в сети используется выделенный сервер.

Протокол Fast IP компании 3Com является еще одним примером реализации подхода с отображением IP-адреса на МАС-адрес. В этом протоколе основными действующими лицами являются сетевые адаптеры (что не удивительно, так как компания 3Com является признанным лидером в производстве сетевых адаптеров Ethernet) С одной стороны, такой подход требует изменения программного обеспечения драйверов сетевых адаптеров, и это минус Но зато не требуется изменять все остальное сетевое оборудование.

При необходимости передать пакет узлу назначения другой сети, исходный узел в соответствии с технологией Fast IP должен передать запрос по протоколу NHRP (Next Hop Routing Protocol) маршрутизатору сети. Маршрутизатор переправляет этот запрос узлу назначения, как обычный пакет Узел назначения, который также поддерживает Fast IP и NHRP, получив запрос, отвечает кадром, отсылаемым уже не маршрутизатору, а непосредственно узлу-источнику (по его МАС-адресу, содержащемуся в NHRP-запросе). После этого обмен идет на канальном уровне на основе известных МАС-адресов. Таким образом, снова маршрутизировался только первый пакет потока (как на рисунке 9 кратковременный поток), а все остальные коммутировались (как на рисунке 9 долговременный поток).

Еще один тип коммутаторов третьего уровня — это коммутаторы, работающие с протоколами локальных сетей типа Ethernet и FDDI. Эти коммутаторы выполняют функции маршрутизации не так, как классические маршрутизаторы. Они маршрутизируют не отдельные пакеты, а потоки пакетов.

Поток — это последовательность пакетов, имеющих некоторые общие свойства. По меньшей мере, у них должны совпадать адрес отправителя и адрес получателя, и тогда их можно отправлять по одному и тому же маршруту. Если классический способ маршрутизации использовать только для первого пакета потока, а все остальные обрабатывать на основании опыта первого (или нескольких первых) пакетов, то можно значительно ускорить маршрутизацию всего потока.

Рассмотрим этот подход на примере технологии NetFlow компании Cisco, реализованной в ее маршрутизаторах и коммутаторах. Для каждого пакета, поступающего на порт маршрутизатора, вычисляется хэш-функция от IP-адресов источника, назначения, портов UDP или TCP и поля TOS, характеризующего требуемое качество обслуживания. Во всех маршрутизаторах, поддерживающих данную технологию, через которые проходит данный пакет, в кэш-памяти портов запоминается соответствие значения хэш-функции и адресной информации, необходимой для быстрой передачи пакета следующему маршрутизатору. Таким образом, образуется квазивиртуальный канал (см. Рисунок 11), который позволяет быстро передавать по сети маршрутизаторов все последующие пакеты этого потока. При этом ускорение достигается за счет упрощения процедуры обработки пакета маршрутизатором - не просматриваются таблицы маршрутизации, не выполняются ARP-запросы.

Этот прием может использоваться в маршрутизаторах, вообще не поддерживающих коммутацию, а может быть перенесен в коммутаторы. В этом случае такие коммутаторы тоже называют коммутаторами третьего уровня. Примеров маршрутизаторов, использующих данный подход, являются маршрутизаторы Cisco 7500, а коммутаторов третьего уровня — коммутаторы Catalyst 5000 и 5500. Коммутаторы Catalyst выполняют усеченные функции описанной схемы, они не могут обрабатывать первые пакеты потоков и создавать новые записи о хэш-функциях и адресной информации потоков. Они просто получают данную информацию от маршрутизаторов 7500 и обрабатывают пакеты уже распознанных маршрутизаторами потоков.

Выше был рассмотрен способ ускоренной маршрутизации, основанный на концепции потока. Его сущность заключается в создании квазивиртуальных каналов в сетях, которые не поддерживают виртуальные каналы в обычном понимании этого термина, то есть сетях Ethernet, FDDI, Token Ring и т п. Следует отличать этот способ от способа ускоренной работы маршрутизаторов в сетях, поддерживающих технологию виртуальных каналов — АТМ, frame relay, X 25. В таких сетях создание виртуального канала является штатным режимом работы сетевых устройств. Виртуальные каналы создаются между двумя конечными точками, причем для потоков данных, требующих разного качества обслуживания (например, для данных разных приложений) может создаваться отдельный виртуальный канал. Хотя время создания виртуального канала существенно превышает время маршрутизации одного пакета, выигрыш достигается за счет последующей быстрой передачи потока данных по виртуальному каналу. Но в таких сетях возникает другая проблема — неэффективная передача коротких потоков, то есть потоков, состоящих из небольшого количества пакетов (классический пример — пакеты протокола DNS).

Накладные расходы, связанные с созданием виртуального канала, приходящиеся на один пакет, снижаются при передаче объемных потоков данных. Однако они становятся неприемлемо высокими при передаче коротких потоков. Для того чтобы эффективно передавать короткие потоки, предлагается следующий вариант, при передаче нескольких первых пакетов выполняется обычная маршрутизация. Затем, после того как распознается устойчивый поток, для него строится виртуальный канал, и дальнейшая передача данных происходит с высокой скоростью по этому виртуальному каналу. Таким образом, для коротких потоков виртуальный канал вообще не создается, что и повышает эффективность передачи.

По такой схеме работает ставшая уже классической технология IP Switching компании Ipsilon. Для того чтобы сети коммутаторов АТМ передавали бы пакеты коротких потоков без установления виртуального канала, компания Ipsilon предложила встроить во все коммутаторы АТМ блоки IP-маршрутизации (рисунок 12), строящие обычные таблицы маршрутизации по обычным протоколам RIP и OSPF.

Компания Cisco Systems выдвинула в качестве альтернативы технологии IP Switching свою собственную технологию Tag Switching, но она не стала стандартной. В настоящее время IETF работает над стандартным протоколом обмена метками MPLS (Multi-Protocol Label Switching), который обобщает предложение компаний Ipsilon и Cisco, а также вносит некоторые новые детали и механизмы. Этот протокол ориентирован на поддержку качества обслуживания для виртуальных каналов, образованных метками.

Коммутация четвертого уровня

Свойства четвертого или транспортного уровня модели OSI следующие: транспортный уровень обеспечивает услуги по транспортировке данных. В частности, заботой транспортного уровня является решение таких вопросов, как выполнение надежной транспортировки данных через объединенную сеть. Предоставляя надежные услуги, транспортный уровень обеспечивает механизмы для установки, поддержания и упорядоченного завершения действия виртуальных каналов, систем обнаружения и устранения неисправностей транспортировки и управления информационным потоком (с целью предотвращения переполнения данными из другой системы).

Некоторые производители заявляют, что их системы могут работать на втором, третьем и даже четвертом уровнях. Однако рассмотрение описания стека TCP/IP (рисунок 1), а также структуры пакетов IP и TCP (рисунки 2, 3), показывает, что коммутация четвертого уровня является фикцией, так как все относящиеся к коммутации функции осуществляются на уровне не выше третьего. А именно, термин коммутация четвертого уровня с точки зрения описания стека TCP/IP противоречий не имеет, за исключением того, что при коммутации должны указываться адреса компьютера (маршрутизатора) источника и компьютера (маршрутизатора) получателя. Пакеты TCP имеют поля локальный порт отправителя и локальный порт получателя (рисунок 3), несущие смысл точек входа в приложение (в программу), например Telnet с одной стороны, и точки входа (в данном контексте инкапсуляции) в уровень IP. Кроме того, в стеке TCP/IP именно уровень TCP занимается формированием пакетов из потока данных идущих от приложения. Пакеты IP (рисунок 2) имеют поля адреса компьютера (маршрутизатора) источника и компьютера (маршрутизатора) получателя и следовательно могут наряду с MAC адресами использоваться для коммутации. Тем не менее, название прижилось, к тому же практика показывает, что способность системы анализировать информацию прикладного уровня может оказаться полезной — в частности для управления трафиком. Таким образом, термин "зависимый от приложения" более точно отражает функции так называемых коммутаторов четвертого уровня.

Тематики

• сети вычислительные

EN

• switching technology

потолок подвесной
Потолок, прикрепляемый к перекрытию на подвесках
[Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)]

подвесной потолок
фальшпотолок
навесной потолок
Потолок, состоящий из съемных и взаимозаменяемых панелей, который создает область между декоративной поверхностью и структурой над ней.
(ISO/IEC 11801)
[ http://www.iks-media.ru/glossary/index.html?glossid=2400324]

Устройство подвесного потолка

Устройство подвесных потолков: 1 — гипсоволоконные плиты; 2 — направляющие Т-профили; 3 — промежуточные Т-профили; 4 — подвески с регулируемыми пластинами; 5 — уровень чистого потолка; 6 — пристенный уголок

Монтируя подвесной потолок, сначала производят сборку направляющих профилей. В комплект подвесного потолка входит два вида профилей ( пристенный уголок и Т-образный профиль), а также вертикальные подвески и регулировочные пружинные пластины.

Сначала потолок очищают от грязи, пыли и проводят разметку. С помощью гибкого уровня провешивают и отмечают линию горизонта чистого потолка. Отмечают на всех стенах по периметру потолка точки уровня, а затем соединяют все точки сплошной линией.

Далее проводят разбивку потолка. Так как стандартный размер гипсовых и гипсоволоконных плит 60x60 см, то разметку крепления направляющих профилей проводят на расстоянии 60 см друг от друга. Сначала на полу комнаты проводят черновую раскладку плит, чтобы определять количество плит, помещающихся по длине и ширине комнаты. Если количество плит оказывается целое, то разметку на потолке начинают, отступив от стены на расстояние 60 см. Если же количество плит — дробное, то для симметричного их размещения на потолке первые разметки от стен делают на расстоянии, равном половине остатка длины или ширины комнаты. Например: длина комнаты 500 см, делим на размер плитки 60 см и получаем 8 целых плиток (480 см) и 20 см остатка. Делим остаток пополам, полученные 10 см и есть расстояние, на которое необходимо отступить от стены (по длине комнаты) для разметки первого направляющего профиля. Отметив эту точку (вверху стен1>1 у потолка), отмечают такое же расстояние на противоположной стене. Между этими точками натягивают шнур и вдоль шнура на расстоянии 100 см друг от друга в поверхности потолка просверливают отверстия для креплений профиля. Отступив от первого ряда на 60 см, снова натягивают шнур и вдоль него просверливают отверстия под крепежные аксессуары. Таким образом, передвигая шнур на 60 см от предыдущего размеченного ряда, размечают и высверливают отверстия на всей поверхности потолка. Для крепления пристенных уголков также высверливают в намеченных местах над линией уровня чистого потолка.

Следующим шагом в устройстве потолка будет закрепление пристенного уголка. Длина уголка 360 см, он имеет два ребра, одно из которых содержит многочисленные отверстия для крепления, а второе ребро с наружной стороны покрыто (декорировано) эмалью или винилом. Уголок крепят к стене декорированной стороной вниз. Если длина стены больше длины уголка, то уголок наращивают путем стыковки с отрезком уголка необходимой длины. В углах комнаты профили сопрягают, обрезав декоративное ребро под углом 45°. Раскрой профилей производят ножовкой по металлу. Прикручивают уголок к стенам с помощью шурупов, строго следя за совпадением лицевой стороны уголка с линией уровня чистого потолка.

Далее необходимо подвесить направляющие Т-образные профили. В высверленные отверстия в потолке забивают пластмассовые или деревянные пробки и вкручивают в них крюкообразные дюбеля. Собирают вертикальные подвески, вставляя их по двое в пружинную (Н-образную) пластину, причем с одной стороны вставляют прут-подвеску с петлей, а с другой стороны — подвеску с крюком. Подвеску в сборе петлей набрасывают на крюк дюбеля. Сначала цепляют крайние в ряду подвески, на крюки подвесок цепляют Т-образный профиль лицевой стороной вниз и регулируют с помощью пружинной пластины, поднимая или опуская ее, уровень профиля совмещая с уровнем пристенных уголков — лицевые плоскости уголка и профиля должны совпадать. Если расстояние от стены до стены в направляющих радах больше длины профиля, то второй конец профиля регулируют по высоте с помощью гибкого уровня. Недостающий кусок профиля наращивают, соединив в торец имеющимися на концах профилей замками-защелками.

Отрегулировав уровень профиля на концах, на дюбеля в этом ряду цепляют остальные промежуточные подвески и на их крюки подвешивают весь направляющий профиль. При помощи гибкого уровня проверяют уровень профиля по всей длине, и провисшие места поднимают с помощью регулировки вертикальных подвесок. Таким же способом подвешивают остальные направляющие профили. После подвешивания всех рядов направляющих профилей и окончательной проверки уровня потолка можно приступать к самой облицовке потолка.

В комплект подвесного потолка входят, кроме направляющих, еще промежуточные вставки Т-образного профиля. Длина их 60 см, и предназначены они для поперечного прокладывания между облицовочными плитками в каждом ряду. Поэтому, приступая к облицовке, необходимо приготовить для двух пристенных рядов не только неполномерные плитки, но и в соответствии с шириной этих рядов нарезать прокладочные профили. Для раскроя профилей используют ножовку по металлу, а для нарезки плиток из гипсоволокна — острый нож. Если в длину ряда также не помещается целое количество плиток, то крайние плитки в рядах нарезают, рассчитав остаток в ряду и поделив пополам. Например: длина ряда 350 см делится на 60 см и остаток, равный 50 см, делится на два — 25 см, это ширина всех краевых плиток в каждом ряду.

Укладку плиток начинают с угла комнаты. Берут краевую плитку первого ряда (если краевые ряды и краевые плитки неполномерные, она должна быть по расчетам взятого для примера помещения 10x25 см) и укладывают в углу комнаты, опирая двумя сторонами на уголок и третьей стороной — на направляющий профиль. К четвертой стороне плитки приставляют промежуточный профиль, оперев на пристенный уголок и направляющий профиль.

Следующую плитку укладывают впритык к промежуточному профилю, оперев тремя сторонами на уголок, на промежуточный профиль и на направляющий. Таким образом заполняют весь ряд неполномерными плитками и прокладывают промежуточными неполномерными профилями.

Последняя плитка в ряду должна быть, как и первая, самая маленькая по размеру. Следующие ряды заполняются полномерными плитками и прокладочными профилями и только краевые плитки в рядах неполномерные. Первые плитки последующих рядов опираются одной стороной на пристенный уголок, двумя сторонами — на направляющие профили, а четвертой — на приставленный к плитке промежуточный профиль. Остальные плитки опираются противоположными сторонами на направляющие и промежуточные профили.

Последний ряд, как и первый, собирается из неполномерных плиток и укороченных по ширине ряда промежуточных профилей. Некоторую трудность составляет укладка последней плитки в последнем ряду. Потолочный массив в конце сборки имеет определенное напряжение, и плитки последнего ряда устанавливаются на место впритирку. Поэтому имеет смысл уменьшить их в размере на 2-3 мм по длине и ширине.

Для устройства в подвесном потолке системы электрического освещения используют осветительные щиты с вмонтированными в них приборами освещения. Размеры щитов 60x60 см. Устанавливаются они в подвесном потолке в намеченном месте вместо облицовочных плит таким же способом, как и сами плиты.

[ http://www.helpmaste.ru/artcl-ustrvo_podvesnuh_potolkov.html]

Пожалуй, самыми популярными сегодня считаются подвесные потолки. Они позволяют:
   – скрыть коммуникации, смонтированные на потолке, оставив при этом доступ к электрической проводке, вентиляционному и тепловому оборудованию и пр.;
   – встраивать разнообразные осветительные приборы;
   – устанавливать системы пожаротушения и вентиляционные решетки;
   – выравнивать разноуровневый потолок;
   – создавать разноуровневый потолок при изначально плоском базовом потолке;
   – улучшать акустику помещений.
   В современном строительстве широко используются потолки из минераловатных или минераловолокнистых плит.
   Плиточные подвесные потолки состоят из каркаса и плит из мягкого или твердого минерального волокна толщиной 1,5 см и размерами 600 х 600 или 610 х 610 мм. В каталоге фирмы «Armstrong» имеются также плиты 600 х 1200 и 625 х 1250 мм. Однако в наличии они бывают не всегда, и чаще всего их приходится заказывать.
    Каркас представляет собой набор металлических реек, соединенных между собой в модульную решетку.
   Конструкция подвесного потолка состоит из следующих компонентов:
   –  несущий каркас из металлических труб, уголков, швеллеров и пр.;
   –  заполнение (плиты, рейки, листы и пр.).
   В качестве несомых элементов подвесного потолка или его заполнения используют гипсовые плиты или ДСП, плиты «Акмигран» и «Акминит», плиты из металлических листов, асбестоцементные листы и др. Для устройства акустических подвесных потолков применяют минераловатные плиты, перфорированные гипсовые и металлические плиты, двуслойные плиты с лицевым перфорированным слоем из минераловатной плиты и ДВП.
   Подвесные потолки бывают двух видов:
   – плиточные;
   – реечные.
   Плиточные, в свою очередь, подразделяются на влагостойкие и невлагостойкие. Первые чаще всего используются в ванных комнатах, туалетах и на кухнях. Невлагостойкие потолки в этих помещениях устраивать не рекомендуется, так как спустя какое-то время установленные плитки покоробятся и попросту выйдут из строя.
   В этом отношении самыми удобными являются реечные потолки: дело в том, что подвесные реечные потолки изготовлены из алюминия, который не боится влаги.

Плиточные подвесные потолки

На российском рынке имеется богатый выбор потолков данного типа. Они различаются не только по цене, но и по качеству и назначению, каждый подвесной потолок имеет свои особенности и отличия.
   При покупке подвесного потолка особое внимание следует обратить на стыковку плит с каркасом. Дело в том, что продавцы довольно часто продают каркас одной фирмы-производителя, а плиты – другой. Смонтировать такой потолок очень трудно.
   Если удастся это сделать, нет гарантии, что он прослужит долго: такой потолок очень быстро начнет деформироваться. Необходимо следить за тем, чтобы форма кромок плит соответствовала типу каркаса.
   Самостоятельно смонтировать подвесной потолок можно только в помещениях небольшой площади. В другом случае, особенно если нет опыта подобной работы, лучше всего воспользоваться услугами профессиональных монтажников.
    Подвесные каркасы делятся на 3 вида:
   –  видимый каркас;
   –  полускрытый каркас;
   –  скрытый каркас.
   В России наибольшее распространение получили видимые и полускрытые каркасы, что обусловлено низкими ценами и простотой монтажа.
   Сами подвесные потолки бывают плоскостные и криволинейные.
   Последние удобно монтировать при составлении разноуровневых потолков.
   В зависимости от материалов, из которых изготовлены потолочные системы, подвесные потолки делятся на следующие виды:
   – потолки из минераловатных плит;
   – потолки из минераловолокнистых плит;
   – потолки из гипсовых плит;
   – зеркальные потолки;
   – металлические потолки;
   – потолки с искусственным освещением.

Общая характеристика потолков из минераловолокнистых плит

Минеральное волокно – экологически чистый материал, обеспечивающий отличную звукоизоляцию и тепло. Однако в помещениях с повышенной влажностью (например, кухнях и ванных комнатах) этот материал использовать не рекомендуется.
   После покупки, в том случае, если потолок монтируется не сразу, плиты хранят в помещении с температурой 18–30 °C при относительной влажности 70 %. Однако плиты некоторых фирм-производителей можно устанавливать в помещениях с температурой до 40 °C и влажностью до 95 %.
   Плиты чаще всего имеют белый цвет, но некоторые производители выпускают панели, окрашенные в различные цвета. Также плиты можно окрашивать латексными красками, однако при этом огнестойкость данного материала понижается.
   Потолки из минераловолокнистых плит имеют различную структуру поверхности: гладкая обладает хорошим светоотражением в помещениях с непрямым освещением, фактурная обеспечивает хорошую звукоизоляцию благодаря незаметным микроотверстиям.

Общая характеристика потолков из минераловатных плит

Минераловатные плиты представляют собой панели с высокими шумопоглощающими свойствами. Чаще всего эти плиты называют акустическими. Они обладают следующими свойствами:
   – снижают общий уровень шума; коэффициент звукопоглощения варьируется от 75 до 90 %;
   – отвечают российским стандартам пожарной безопасности;
   – могут использоваться в помещениях с повышенной влажностью воздуха (до 95 %).
   Существует около 1000 различных оттенков минераловатных плит. При правильной эксплуатации можно надолго сохранить первоначальный цвет таких потолков.

Плиточные потолки из пенополистирола

Самым недорогим и практичным материалом для отделки потолка считается декоративная потолочная плитка из полистирола. С помощью обычных инструментов можно довольно быстро оклеить потолок. При работе с полистирольными плитами необходимо знать некоторые правила. Первое – выбор плиток при покупке. Полистирольные плитки подразделяются на 3 основные группы:
   – прессованные (штампованные);
   – инжекционные;
   – экструдированные.
   Прессованные плитки производятся из полос толщиной 6–7 мм, нарезанных из блоков пенополистирола строительного назначения.
   Инжекционные получают в пресс-формах формовочно-литьевого автомата путем спекания пенополистирольного сырья. Толщина готовых плит 9–14 мм.
   Экструдированные получают из экструдированной полистирольной полосы, окрашенной или покрытой пленкой способом прессования.
   Второе правило – геометрически выверенные размеры плитки. Большие погрешности в плитке становятся заметными при отделке потолка.
   Правильные размеры чаще всего имеет только инжекционная плитка благодаря технологии производства, в то время как прессованная и экструдированная плитка довольно часто характеризуются некоторыми неточностями в размерах.
   Производители экструдированной и прессованной плитки продолжают совершенствовать геометрические размеры изделий и добиваются положительных результатов. Тем не менее при покупке обязательно следует проверять плитки.
   Третье правило – просушивание пенополистирольных плиток до монтажа в сухом и теплом помещении в течение 3 дней в распакованном виде, иначе вследствие усадки на потолке между плитками могут появиться щели. В особенности это касается инжекционных плиток.
   Четвертое правило – сажать плитки следует только на клей, который после сушки становится прозрачным.

Инструменты и материалы для устройства подвесного потолка

Для монтажа подвесного потолка фирмы потребуются следующие инструменты:
   – рулетка;
   – ножницы по металлу;
   – отбивной шнур;
   – дрель;
   – нож со сменными лезвиями для резки плиток;
   – ножовка по металлу.
   Инструменты для приклейки пенополистирольных плиток:
   – гвозди 70–80 мм для монтажа деревянного каркаса под плиты;
   – рулетка;
   – отбивной шнур;
   – молоток;
   – нож со сменными лезвиями для резки плиток;
   – ножовка по дереву;
   – шпатель для нанесения клеевого состава на плитки.
   Для наклеивания декоративных пенополистирольных плиток на любые впитывающие минеральные поверхности используют клей на основе ПВА с наполнителями. При высыхании такой клей имеет серо-белый или кремовый цвет. Поэтому в некоторых случаях необходимо брать другой клей – на основе ПВА, но без наполнителей: такой клей после сушки становится прозрачным. Предварительно деревянный каркас огрунтовывают водным раствором ПВА.
   Пенополистирольные плитки отечественного производства «Акмигран» и «Акминит» в основном используют в жилых помещениях. Выпускаются такие плитки в виде квадратов размерами 300 х 300, 600 х 600 и 900 х 900 мм, толщиной 20 мм. Облегченная конструкция, правильная прямоугольная форма, ровная лицевая поверхность делают плитки «Акмигран» и «Акминит» очень удобными для облицовки потолков в домашних условиях.
   Лицевая сторона плиток матовая, равномерно окрашенная, может быть гладкой, пористой и с различной фактурой (под пробку, джутовое плетение, рифленой, трещиноватой и т. д.).
   Крепят данные плитки на черновой каркас. Для более удобного крепления на боковых гранях плиток имеются пазы и выступы.

Облицовка потолка минеральными плитками «Акмигран» и «Акминит» и гипсовыми декоративными плитками

В облицовочных работах по отделке потолка различают два способа: устройство плиточных потолков каркасной конструкции и облицовка плитками потолков бескаркасной конструкции. Устройство плиточных потолков каркасной конструкции предполагает наличие горизонтальных направляющих с подвесками (выполняющими несущую функцию подвесного потолка), заделанными в перекрытия. Монтаж таких направляющих возможен лишь при возведении несущих конструкций здания. Поэтому самостоятельно в домашних условиях такой подвесной потолок устроить технически невозможно.
   Произвести облицовку потолка бескаркасной конструкции сможет практически каждый. Облицовочные работы принято вести двумя способами: с устройством чернового каркаса и без него.

Устройство плиточного потолка на черновом каркасе

   Монтаж конструкции, как и в других случаях, подразделяется на несколько этапов:
   – подготовка, разбивка и провешивание поверхности;
   – подготовка материала;
   – установка плиток.
   Подготовка поверхности заключается лишь в ее очистке от пыли, это вызвано больше гигиеническими требованиями, а не технологическими. При подготовке плиток сортируют их по наличию пазов и выступов на боковых гранях, в прорези вставляют закладные крюки, соединенные крепежной скобкой (рис. 21).

Рис. 21. Подготовка плиток для устройства потолка: 1 – облицовочная плитка; 2 – закладные крюки; 3 – крепежная скоба.

Разбивку и провешивание поверхности начинают с определения чистого уровня потолка. Для этого гибким уровнем определяют и отмечают линии низа потолка (по ним будут установлены пристенные опорные уголки). Затем с помощью рулетки и угольника на полу помещения определяют продольную и поперечную оси и закрепляют их причальными шнурами; по одну сторону от оси раскладывают плитки, определяя таким образом количество плиток в ряду. Ряды, примыкающие к стенам, заполняют неполномерными плитками.
После этого приступают к сооружению и установке чернового каркаса: для этого в потолке по каждому предполагаемому ряду (с шагом в ряду 1 м) закрепляют стальные штыри так, как это показано на рисунке 22.

Рис. 22. Крепление чернового каркаса к потолку: 1 – отверстие в потолке; 2 – пластмассовая пробка; 3 – стальной штырь с резьбой.

В потолке просверливают отверстия и забивают туда пластмассовые пробки от дюбелей или деревянные шпонки, в которые ввинчивают стальные штыри.
   На стальных штырях закрепляют стальной пруток, выполняющий роль горизонтальной направляющей для крепления облицовочных плиток. По периметру стен по линиям низа потолка устанавливают опорные уголки. Черновой каркас для облицовки плитками потолка бескаркасной конструкции готов.
   Следующий этап – непосредственно облицовка. Закрепив за опорные уголки на противоположных стенах причальный шнур для первого ряда (фиксирующий нижнюю плоскость потолка), от угла помещения начинают установку плит (рис. 23).

  Рис. 23 Устройство плиточного потолка с использованием чернового каркаса: 1 – элементы чернового каркаса; 2 – облицовочные плитки; 3 – закладные крюки; 4 – крепежная скоба; 5 – вертикальная подвеска; 6 – согнутая (пружинная) пластина; 7 – пристенный опорный уголок.

Первую плитку опирают двумя сторонами на уголки, а угол с установленными крепежными скобами с помощью вертикальной подвески и согнутой (пружинной) пластины крепят к горизонтальной направляющей чернового каркаса. Следующую плитку одной стороной опирают на пристенный опорный уголок, а выступ на ребре другой стороны совмещают с пазом уже установленной плитки. Свободный угол закрепляют (как и в первом случае) на горизонтальной направляющей чернового каркаса. И так далее до окончания ряда.
   По ходу работы нужно следить за горизонтальностью плоскости подвесного потолка (для этого и нужен причальный шнур). Положение плиток, имеющих отклонение от горизонтали, регулируют смещением пружинной пластины по вертикальной подвеске.
   Установка средних (не пристенных) плиток 2-го и последующих рядов отличается от установки плиток 1-го ряда тем, что 2 их стороны будут опираться не на пристенные уголки, а на пазы на ребрах ранее уложенных плиток.
   По окончании облицовочных работ пристенные опорные уголки можно будет закрыть деревянным потолочным плинтусом.

Устройство плиточного потолка без чернового каркаса

   Подготовка поверхности потолка к укладке плиток и подготовка материала в данном случае полностью аналогичны предварительным работам при устройстве подвесного потолка с использованием чернового каркаса. Непосредственно облицовочные работы отличаются от способа облицовки с применением чернового каркаса весьма значительно.
   Для начала по периметру помещения на стенах на уровне чистого потолка закрепляют опорные уголки. В потолке с шагом, равным длине плиток, просверливают отверстия, в которые забивают пластмассовые пробки от дюбелей либо деревянные шпонки. Затем с помощью дюбелей или шурупов ввинчивают в эти пробки или шпонки подвески для установки облицовочных плиток.
   Работу начинают от угла помещения. Первую облицовочную плитку устанавливают следующим образом: 2 сторонами опирают на пристенные уголки, а свободный угол плитки надевают крепежной скобой на подвеску. Вторую плитку устанавливают одной стороной на опорный уголок, выступ другой стороны вставляют в паз уже установленной плитки, а свободный угол закрепляют на подвеску аналогично 1-й плитке. Дальнейшую облицовку производят по уже отработанной технологии (рис. 24).

Рис. 24. Устройство плиточного потолка без применения чернового каркаса: 1 – облицовочные плитки; 2 – закладные крюки с крепежной скобой; 3 – подвеска; 4 – шуруп либо дюбель; 5 – пластмассовая пробка или деревянная шпонка; 6 – опорные уголки.

Уход за плиточными потолками

Поскольку гипсовые материалы в достаточной степени обладают гигроскопичностью, то их не рекомендуется мыть. Пыль с таких поверхностей удаляют мягкой влажной ветошью, укрепленной на щетке с жесткой щетиной или на венике.
   Облицовку в местах отслоения плиток ремонтируют, а треснувшие и сильно загрязненные плитки заменяют новыми (для этого следует оставлять запас материалов). В том случае, если при облицовке потолка были использованы минеральные плитки «Акмигран» и «Акминит», то уход за ними не допускает никакого контакта с водой, приемлема только сухая уборка с помощью пылесоса.

Устройство реечных потолков

Реечный подвесной потолок (рис. 25) состоит из алюминиевых реек, загнутых по бокам. В основном в продаже бывают рейки длиной 3 и 4 м. В некоторых фирмах имеются специальные режущие станки, с помощью которых можно отрезать рейку любой длины. Ширина реек – 9, 10, 15, 20 см. Следует сказать, что чаще всего приобретают 10-сантиметровые рейки.

 Рис. 25. Устройство реечного подвесного потолка.

Другим важным параметром реек для подвесного потолка является их толщина. Чем толще рейка, тем надежнее будет потолок. Самая подходящая толщина для реек – 0,5 мм: этого будет достаточно для того, чтобы потолок не деформировался. Если рейки более тонкие, потолок может погнуться и на нем будут заметны вмятины.
   Рейки для подвесных потолков бывают 3 типов:
   – открытые;
   – закрытые;
   – со вставками.
   Закрытые рейки (рис. 26) крепят встык, заводя друг за друга, в то время как между открытыми рейками остается небольшой зазор, который, однако, не заметен, если потолок высокий – около 5 м.

Рис. 26. Типы закрытых реек для подвесного потолка.

Рейки со вставками (рис. 27) немного напоминают открытые, только расстояние между ними прикрывают узкие алюминиевые полоски.

 Рис. 27. Рейки со вставками: а – изнаночная сторона; б – лицевая сторона.

Рейки бывают самых разнообразных цветов, однако до сих пор самым популярным цветом остается белый.
   При покупке потолка обращают внимание на то, чтобы рейки были упакованы в полиэтиленовую пленку, защищающую материал от царапин и повреждений во время транспортировки. Качественный товар продается именно так. Если потолок не упакован, имеет смысл отказаться от покупки. Все уважающие себя фирмы выпускают потолки на продажу только в полиэтиленовой упаковке.
   Реечные потолки бывают открытыми и закрытыми. Основная особенность реечного потолка открытого типа состоит в наличии открытого пространства между декоративными панелями. Такие потолки, как правило, применяют в помещениях с высокими потолками. В обычных жилых помещениях такие потолки устанавливают очень редко, в основном из-за желания создать особое освещение: светильники на потолке должны быть развернуты таким образом, чтобы световой поток не попадал в межпотолочное пространство.
   Существует 2 модификации реечных потолков открытого типа (рис. 28): 84 О и 84 О". В основном обе модели отличаются друг от друга шириной зазора между панелями: 6–16 см. Для моделирования таких элементов интерьера, как арки и переходы между разноуровневыми потолками в реечном потолке открытого типа используется стрингер AR.

Рис. 28. Модели потолков открытого типа: а – потолочная панель; б – стрингер; в – закрывающий профиль.

Основное отличие потолка закрытого типа от открытого заключается в отсутствии открытого пространства между декоративными панелями. Потолок закрытого типа полностью скрывает внешние коммуникации – противопожарные, электрическую проводку. Реечные закрытые потолки выпускаются следующих типов (рис. 29): 84R, 15 °C и 84R (V).

Рис. 29. Модели потолков закрытого типа: а – потолочная панель; б – стрингер; в – закрывающий профиль.

К модели 84R относится профиль шириной 84 мм, с промежуточным профилем п-образной формы, шириной 16 мм.
   К модели потолка 84R (V) относят широкий профиль шириной 84 мм, промежуточный профиль v-образной формы, шириной 16 мм. Указанные выше типы подвесных реечных потолков различаются по дизайну, но совмещаются с помощью стрингера R (подвесной системы), одинакового для всех типов. Для моделирования арок, волн и переходов между различными по высоте уровнями в реечном потолке закрытого типа применяется радиусный стрингер AR. Комплект подвесного потолка закрытого типа 150C включает в себя профили шириной 150 мм, крепление которых на стрингер производится стык в стык.

Монтаж подвесных реечных потолков

В комплект подвесного потолка входят:
   – собственно рейки;
   – шина (каркас);
   – плинтус.
   Также к комплекту прилагается и инструкция по монтажу.
   Кроме реек, важной составной частью конструкции является шина, представляющая собой стальную или алюминиевую планку с зубчиками, за которые цепляют рейки. Для каждого типа реек требуется особая шина, чтобы на готовом покрытии не было перекосов, щелей и изгибов. Кроме того, рейки одной фирмы нельзя крепить на шину другой.
   Шину с прикрепленными к ней рейками цепляют за подвес, который можно регулировать по высоте. Это очень важная деталь всей конструкции: потолок получил свое название потому, что висит на подвесе. Следует помнить о том, что подвесные реечные потолки занимают достаточно много места (5–11 см высоты), и применение их в квартире с низкими потолками нецелесообразно.
   Плинтус – это декоративная деталь, закрывающая стык между стеной и потолком.
   Установку реечного подвесного потолка можно осуществить самостоятельно. Особых умений не потребуется. Главное – действовать очень осторожно, придерживаясь инструкции.
   В том случае, если требуется объединить потолком два помещения, находящихся на разных уровнях, приобретают изогнутый подвесной реечный потолок (рис. 30).

Рис. 30. Рейки для изогнутого подвесного потолка.

Весь ассортимент реечных потолков условно можно разделить на 5 групп:
   – металлик;
   – матовый;
   – глянцевый;
   – зеркальный;
   – фактурный.
   Цветовая гамма реечных потолков представлена 27 оттенками, причем для каждого вида поверхности есть определенное количество оттенков. Так, например, для матового – 9, для глянцевого – 2, для металлика – 10, для зеркального – 4, для фактурного – 2.
   Существуют следующие варианты сборки реечных потолков (рис. 31):
   – геометрический узор;
   – разноуровневый потолок;
   – зеркальный;
   – комбинированный (совмещение реечного потолка с другими видами отделки, например, гипсокартоном);
   – зональное разделение комнат;
   – оформление арок;
   – моделирование волн.
[ http://stroy-zametki.narod.ru/2_31.html#1]

Тематики

• элементы зданий и сооружений

EN

• counter ceiling
• drop ceiling
• dropped ceiling
• false ceiling
• hung ceiling
• suspended ceiling
• underroof

DE

• Unterdecke
• untergehängte Decke

FR

• plafond suspendu