مراقبة الضغط في أنظمة التبريد السائل لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي

مراكز البيانات التي تعمل بالذكاء الاصطناعي تُغير طريقة مراقبة أنظمة التبريد

إن النمو السريع للذكاء الاصطناعي، والحوسبة باستخدام وحدات معالجة الرسومات، والحوسبة عالية الأداء، يزيد من كثافة الحرارة داخل مراكز البيانات الحديثة.

مع ازدياد كثافة الحوسبة، تزداد أهمية التبريد السائل للبنية التحتية للذكاء الاصطناعي عالية الكثافة. وعلى عكس أنظمة التبريد الهوائي التقليدية، تُضيف أنظمة التبريد السائل شبكة سوائل إضافية يجب إدارتها بعناية.

قد يشتمل مركز البيانات النموذجي المبرد بالسوائل على ما يلي:

• وحدات توزيع سائل التبريد (CDUs)
• أنظمة المياه في المنشأة
• أنظمة تبريد التكنولوجيا أو حلقات التبريد الثانوية
• مضخات
• خطوط أنابيب الإمداد والإرجاع
• مشعبات التوزيع
• أطباق باردة
• أجهزة مراقبة التدفق والضغط ودرجة الحرارة
• أنظمة الكشف عن التسرب

في هذه الأنظمة، لا يعتمد أداء التبريد على درجة حرارة سائل التبريد فحسب، بل يعتمد أيضًا على معدل التدفق والضغط الهيدروليكي في جميع أنحاء دائرة التبريد.

تشير شركة شنايدر إلكتريك إلى أن خوادم الذكاء الاصطناعي المبردة بالسوائل تتطلب ظروفًا محددة للتدفق والضغط ودرجة حرارة مدخل سائل التبريد، في حين أن وحدة توزيع التبريد (CDU) مسؤولة عن توفير هذه الظروف.

وهذا يجعل قياس الضغط جزءًا مهمًا من بنية المراقبة الشاملة.

لماذا يُعدّ الضغط مهمًا في نظام التبريد السائل لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي

يوفر الضغط معلومات حول الحالة الهيدروليكية لدائرة التبريد.

يجب أن يمر سائل التبريد عبر الأنابيب والصمامات والموصلات والمرشحات والمشعبات والصفائح الباردة قبل عودته إلى وحدة التبريد. كل مكون يُضيف درجة معينة من المقاومة للتدفق.

توضح شركة شنايدر إلكتريك أن كل مكون في نظام تبريد التكنولوجيا - بما في ذلك الأنابيب والصمامات والموصلات ومقاييس التدفق ومستشعرات الضغط والصفائح الباردة - يساهم في إجمالي انخفاض الضغط في الدائرة. ومع زيادة التدفق، يزداد انخفاض الضغط أيضاً.

وبالتالي فإن مراقبة الضغط في مواقع محددة تساعد مكاملين الأنظمة على فهم ما إذا كان النظام الهيدروليكي يعمل ضمن نطاقه المقصود.

يمكن أن تكون بيانات الضغط مفيدة لما يلي:

• مراقبة حالة خطوط الإمداد والعودة
• مراقبة ظروف تشغيل المضخة
• تقييم فروق الضغط عبر حلقة التبريد
• دعم إدارة توزيع سائل التبريد
• تقديم مدخلات لأنظمة التحكم CDU أو PLC
• تحديد الظروف الهيدروليكية غير الطبيعية لإجراء مزيد من التحقيقات

مع ذلك، لا ينبغي النظر إلى الضغط بشكل منفصل. فبنية مراقبة التبريد الموثوقة عادةً ما تجمع بين الضغط والتدفق ودرجة الحرارة والكشف عن التسرب.

تصف شركة Vertiv وحدات توزيع الطاقة الحديثة بأنها أنظمة تراقب وتتحكم في المعايير بما في ذلك درجة الحرارة والضغط ومعدل التدفق من أجل الحفاظ على عملية التبريد السائل.

أين يمكن تركيب أجهزة إرسال الضغط؟

تعتمد مواقع المستشعرات الدقيقة على بنية وحدة التحكم في التبريد، وتصميم حلقة التبريد، ومتطلبات الشركة المصنعة للخادم.

ومع ذلك، فإن العديد من المواقف ذات صلة بشكل عام.

1. خط إمداد وحدة التوزيع

يقوم خط إمداد وحدة التبريد بتوصيل سائل التبريد المُكيَّف إلى رفوف الخوادم أو مشعبات التبريد.

يمكن لجهاز إرسال الضغط المثبت على جانب الإمداد أن يوفر معلومات مستمرة حول الضغط الذي توفره وحدة توزيع التبريد (CDU) إلى شبكة التبريد الثانوية.

يمكن استخدام هذا القياس جنبًا إلى جنب مع قيم التدفق ودرجة الحرارة لتزويد نظام التحكم بفهم أوضح لحالة إمداد سائل التبريد.

بالنسبة لمعدات تكنولوجيا المعلومات المبردة بالسوائل، يحدد المصنعون عادةً متطلبات فرق الضغط والتدفق بناءً على التكوين. وتشير جمعية مهندسي التدفئة والتبريد وتكييف الهواء الأمريكية (ASHRAE) إلى أن هذه القيم تختلف باختلاف المعدات ودرجة حرارة الماء والحمل الحراري.

2. خط إرجاع وحدة التوزيع المركزية

بعد امتصاص الحرارة من ألواح التبريد الخاصة بالخادم، يعود سائل التبريد إلى وحدة توزيع الحرارة.

توفر مراقبة ضغط خط العودة نقطة مرجعية إضافية لتقييم الحالة الهيدروليكية لشبكة التبريد.

عند قياس الضغط في كل من جانبي الإمداد والعودة، يمكن أن تدعم القيم أيضًا تحليل فروق الضغط عبر أجزاء النظام.

وهذا مفيد بشكل خاص لأن شبكة التبريد الثانوية تحتوي على مكونات متعددة تتسبب في فقدان الضغط.

3. مدخل ومخرج المضخة

تتولى المضخات مسؤولية الحفاظ على دوران سائل التبريد.

يمكن أن يوفر قياس الضغط على جانبي مدخل ومخرج المضخة بيانات تشغيل مفيدة للتحكم والتشغيل.

على سبيل المثال، يمكن تقييم معلومات الضغط المتعلقة بالمضخة مع ما يلي:

• تدفق سائل التبريد
• ضخ
• درجة حرارة الإمداد
• درجة حرارة العودة
• حمل النظام

إن الهدف ليس مجرد قياس قيمة ضغط واحدة، بل فهم كيفية استجابة النظام الهيدروليكي عند تغير متطلبات التبريد.

في تصميمات وحدات التبريد الحديثة، قد تقوم المضخات بضبط ظروف سائل التبريد وفقًا لمتطلبات تشغيل دائرة تبريد تكنولوجيا المعلومات. وتصف شركة شنايدر إلكتريك وحدة التبريد بأنها وحدة مركزية تضخ سائل التبريد عبر دائرة معزولة، وتضبط تدفق سائل التبريد ودرجة حرارته لإدارة الحرارة.

4. مشعبات توزيع التبريد

تقوم مشعبات التوزيع بتقسيم تدفق سائل التبريد بين الرفوف أو الخوادم أو فروع الألواح الباردة المتعددة.

مع ازدياد عدد الفروع، يصبح التوازن الهيدروليكي ذا أهمية متزايدة.

يمكن أن تساعد مراقبة الضغط حول المشعبات في توفير معلومات إضافية حول ظروف توزيع سائل التبريد.

يصبح هذا الأمر ذا أهمية خاصة في بيئات الحوسبة عالية الكثافة حيث قد تعمل فروع الخوادم المختلفة بأحمال حرارية مختلفة.

في بحث ناقشته شركة Vertiv حول التبريد المباشر للرقاقة باستخدام الطورين المضخوخين، تم تنظيم فرق الضغط بشكل فعال عبر دوائر التبريد الفردية لدعم توزيع السوائل بشكل متسق في ظل أحمال تكنولوجيا المعلومات المتغيرة.

يختلف نطاق الضغط الدقيق واستراتيجية التحكم بين تقنيات التبريد، لذلك يجب أن يتبع اختيار المستشعر دائمًا مواصفات النظام الفعلية بدلاً من تطبيق قيمة عالمية واحدة.

5. حلقة التبريد الثانوية

تفصل العديد من مراكز البيانات المبردة بالسوائل دائرة تبريد تكنولوجيا المعلومات عن نظام تبريد المنشأة.

تعمل وحدة توزيع السوائل كواجهة بين هاتين الشبكتين السائلتين.

تصف شركة Vertiv شبكة السوائل الثانوية بأنها القسم الواقع بين حلقة المنشأة ورفوف الخوادم، حيث تقوم وحدة توزيع الحرارة بنقل الحرارة مع تنظيم درجة حرارة سائل التبريد وضغطه وتدفقه.

وبالتالي، يمكن أن تصبح أجهزة إرسال الضغط المثبتة على طول الحلقة الثانوية جزءًا من نظام مراقبة التبريد الشامل.

قد تشمل مواقع القياس المحتملة ما يلي:

• مخرج وحدة التوزيع الحراري
• مدخل وحدة التقطير
• رأس الإمداد الرئيسي
• رأس الإرجاع الرئيسي
• مشعب على مستوى الرف
• خط تصريف المضخة

يجب أن يحدد مصمم نظام التبريد التصميم النهائي.

ينبغي مراقبة الضغط والتدفق ودرجة الحرارة معًا

لا يمكن لجهاز إرسال الضغط وحده أن يوفر صورة كاملة عن أداء التبريد السائل.

يجمع تصميم المراقبة الأكثر فائدة بين عدة أنواع من الاستشعار.

مراقبة الضغط

توفر أجهزة إرسال الضغط معلومات حول الظروف الهيدروليكية داخل دائرة التبريد.

مراقبة التدفق

تقيس مستشعرات التدفق كمية سائل التبريد المتحرك عبر دائرة التبريد.

هذا أمر مهم لأن قدرة التبريد تعتمد جزئياً على الحفاظ على دوران كافٍ لسائل التبريد.

مراقبة درجة الحرارة

يمكن لأجهزة استشعار درجة الحرارة قياس ما يلي:

• درجة حرارة إمداد وحدة توزيع الهواء
• درجة حرارة عودة وحدة التبريد
• درجة حرارة الأنابيب
• درجة حرارة سائل التبريد عند نقاط المراقبة المختارة

يوفر الفرق بين درجات حرارة الإمداد والعودة معلومات مفيدة حول انتقال الحرارة عبر دائرة التبريد.

كشف التسرب

ينبغي التعامل مع اكتشاف التسربات كوظيفة مراقبة مخصصة.

قد تشير تغيرات الضغط إلى تغير في الحالة الهيدروليكية، ولكن لا ينبغي تقديم قياس الضغط كبديل لنظام الكشف عن التسرب.

يمكن لتصميمات وحدات التوزيع الحراري الحديثة أن تجمع بين أنابيب الدائرة المغلقة مع أنظمة الكشف عن التسرب ومراقبة السوائل المخصصة.

للحصول على استراتيجية كاملة لمراقبة التبريد، يمكن دمج هذه القياسات في وحدة تحكم أو منصة مراقبة مشتركة.

قد يبدو التصميم المعماري النموذجي كما يلي:

الضغط + التدفق + درجة الحرارة + كشف التسرب

↓

وحدة تحكم CDU / وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة / نظام جمع البيانات

↓

نظام إدارة المباني / نظام إدارة مراكز البيانات / نظام التحكم الإشرافي وجمع البيانات / منصة المراقبة

كيفية اختيار جهاز إرسال الضغط للتبريد السائل

يجب اختيار جهاز إرسال الضغط المستخدم في دائرة تبريد مركز البيانات وفقًا لمتطلبات الهندسة الفعلية.

1. تأكد من نطاق الضغط

الخطوة الأولى هي تحديد ضغط التشغيل المتوقع.

ينبغي أن يوفر جهاز الإرسال نطاق قياس كافياً للظروف العادية مع مراعاة تقلبات الضغط المتوقعة.

قد يؤدي استخدام نطاق أوسع بكثير من المطلوب إلى تقليل دقة القياس المفيدة.

لذلك ينبغي تحديد النطاق الصحيح من تصميم وحدة توزيع التبريد ودائرة التبريد.

2. حدد نوع الضغط

قد تقيس أجهزة إرسال الضغط ما يلي:

• ضغط المقياس
• ضغط المقياس المغلق
• الضغط المطلق

تعتمد طريقة القياس الصحيحة على كيفية تصميم نظام التبريد وكيفية استخدام قيم الضغط بواسطة وحدة التحكم.

بالنسبة لمعظم التطبيقات، يجب التأكد من ذلك مع وحدة التحكم المركزية أو مُكامل النظام قبل اختيار المستشعر.

3. تأكد من توافق سائل التبريد

يجب أن تكون المادة المبللة لجهاز إرسال الضغط متوافقة مع سائل التبريد.

قد تستخدم أنظمة التبريد السائل المختلفة تركيبات سوائل مختلفة.

ولهذا السبب، لا ينبغي أن يعتمد اختيار المواد على نطاق الضغط فقط.

يوفر جهاز إرسال الضغط JW-IoT خيارات غشاء تشمل ما يلي:

• الفولاذ المقاوم للصدأ 316L
• C-276
• TC4

ينبغي تقييم الخيار المناسب وفقًا لمتطلبات سائل التبريد والنظام الفعلية.

4. اختر إشارة الخرج الصحيحة

يجب أن يتصل جهاز إرسال الضغط بوحدة التحكم في النظام.

تشمل الإشارات الصناعية الشائعة ما يلي:

• 4-20 مللي أمبير
• خرج الجهد
• RS485

يمكن أن تكون إشارة 4-20 مللي أمبير مناسبة لهياكل التحكم الصناعية التقليدية، في حين أن RS485 يمكن أن يدعم الاتصال الرقمي اعتمادًا على تصميم التكامل.

يعتمد الاختيار على:

• واجهة وحدة التحكم
• مسافة التوصيل
• بنية جمع البيانات
• متطلبات وحدة التحكم PLC أو وحدة التحكم CDU

5. تحقق من اتصال العملية

يُعد التكامل الميكانيكي بنفس القدر من الأهمية.

يجب توصيل المستشعر بشكل صحيح بالأنبوب أو المجمع أو منفذ المعدات.

قبل طلب جهاز إرسال الضغط، تأكد مما يلي:

• نوع الخيط
• حجم الخيط
• موضع التركيب
• مساحة التركيب المتاحة
• طريقة الإغلاق المطلوبة

قد تكون هناك حاجة إلى وصلات معالجة مخصصة لمشاريع تكامل مصنعي المعدات الأصلية أو وحدات التوزيع الحراري.

6. مراعاة حماية البيئة

تُعد مراكز البيانات بيئات خاضعة للتحكم، ولكن قد يتم تركيب أجهزة استشعار الضغط بالقرب منها:

• مضخات
• مشعبات التبريد
• وحدات توزيع الطاقة
• وصلات الأنابيب
• المناطق التي قد يحدث فيها تكثف أو تعرض لسائل التبريد

وبالتالي، يمكن أن يكون تصنيف الحماية المناسب من دخول الأجسام الغريبة مفيدًا للتشغيل على المدى الطويل.

جهاز إرسال ضغط عالي الدقة JW-PM01X(JY05)

بالنسبة للمشاريع التي تتطلب مراقبة الضغط الصناعي، فإن جهاز إرسال ضغط عالي الدقة JW-PM01X(JY05) يوفر خيارات تكوين متعددة لقياس الضغط وتكامل الأنظمة الصناعية.

يستخدم جهاز الإرسال عنصر استشعار ضغط من السيليكون مع غشاء عازل وإلكترونيات لتكييف الإشارة من أجل قياس ضغط صناعي مستقر.

المواصفات الرئيسية

تستند جميع المواصفات المذكورة أعلاه إلى صفحة منتج JW-IoT الحالية.

بالنسبة لمشاريع التبريد السائل لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي، يجب اختيار المنتج وفقًا لتوافق سائل التبريد الفعلي، ونطاق الضغط، والوصلة الميكانيكية، ومتطلبات واجهة وحدة التحكم.

مثال على بنية مراقبة لمشروع تبريد سائل للذكاء الاصطناعي

يمكن أن يحتوي نظام المراقبة العملي على نقاط استشعار متعددة بدلاً من الاعتماد على جهاز واحد.

على سبيل المثال:

مستوى وحدة التوزيع المركزية

شاشة:

• ضغط الإمداد
• ضغط العودة
• درجة حرارة سائل التبريد
• معدل التدفق

مستوى المضخة

شاشة:

• ضغط مدخل المضخة
• ضغط مخرج المضخة
• معدل التدفق
• حالة تشغيل المضخة

مستوى التوزيع

شاشة:

• ضغط المجمع الرئيسي
• شروط التوزيع المتعددة
• تدفق الفروع

مستوى الرف أو الخادم

بحسب تصميم النظام:

• درجة حرارة إمداد سائل التبريد
• درجة حرارة عودة سائل التبريد
• حالة التدفق
• كشف التسرب

يمكن بعد ذلك توصيل أجهزة الاستشعار بوحدة تحكم أو وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة أو نظام جمع البيانات، ومن ثم بمنصة مراقبة مركز البيانات.

تسمح هذه البنية بأن تصبح بيانات الضغط جزءًا من مجموعة بيانات أوسع لنظام التبريد بدلاً من كونها قياسًا معزولًا.

التعليمات

1. لماذا تعتبر مراقبة الضغط مهمة في تبريد السوائل في مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي؟

يتطلب التبريد السائل أن يتحرك سائل التبريد عبر المضخات والأنابيب والصمامات والمشعبات والصفائح الباردة.

تُسبب هذه المكونات مقاومة هيدروليكية وانخفاضًا في الضغط.

تساعد مراقبة الضغط في توفير رؤية لحالة تشغيل دائرة التبريد وتدعم التحكم في النظام والتشغيل واستكشاف الأخطاء وإصلاحها.

2. أين ينبغي تركيب أجهزة استشعار الضغط في نظام التبريد السائل؟

تشمل المواقع المحتملة خطوط إمداد وعودة وحدة التبريد، وأنابيب مدخل ومخرج المضخة، ومشعبات التوزيع، وحلقات التبريد الثانوية.

ينبغي أن يتبع الموقع النهائي التصميم الهيدروليكي للمشروع المحدد.

3. هل يمكن لأنظمة مراقبة الضغط اكتشاف تسرب سائل التبريد؟

قد تشير بيانات الضغط إلى تغير الظروف الهيدروليكية، ولكن لا ينبغي استخدامها كبديل للكشف المخصص عن التسرب.

ينبغي أن تستخدم أنظمة التبريد السائل أساليب مراقبة التسرب المصممة خصيصًا لهذا الغرض عند الحاجة.

4. هل ينبغي مراقبة الضغط والتدفق معًا؟

نعم، في العديد من الأنظمة.

يصف الضغط والتدفق جوانب مختلفة من دائرة التبريد.

إن الجمع بين قياسات الضغط والتدفق ودرجة الحرارة يوفر فهمًا أكثر اكتمالاً لعملية تشغيل نظام التبريد.

5. ما هي إشارات الخرج المتاحة من JW-PM01X(JY05)؟

يدعم جهاز الإرسال خيارات الإخراج 4-20 مللي أمبير، 0.5-4.5 فولت تيار مستمر، 0-10 فولت تيار مستمر، IIC و RS485.

6. هل يمكن تخصيص اتصال العملية؟

نعم. وصلة العملية القياسية المدرجة في صفحة المنتج هي M20×1.5، والوصلات المخصصة متاحة وفقًا لمتطلبات المشروع.

تحسين الرؤية في أنظمة تبريد مراكز البيانات التي تعمل بالذكاء الاصطناعي

مع ازدياد كثافة الحرارة على مستوى الرفوف نتيجةً للذكاء الاصطناعي والحوسبة عالية الأداء، أصبح تبريد مراكز البيانات تخصصًا هندسيًا أكثر تكاملاً.

لم تعد وحدة توزيع الحرارة تعمل ببساطة كمبدل حراري.

وهو جزء من نظام سائل مُتحكم فيه حيث يجب أن تعمل درجة الحرارة والتدفق والضغط وحالة سائل التبريد معًا..

تُضيف مراقبة الضغط طبقة أخرى من الشفافية إلى ذلك النظام.

بالنسبة لمصنعي وحدات توزيع الهواء، ومكاملي أنظمة التبريد، وفرق هندسة مراكز البيانات، فإن السؤال المهم ليس ببساطة:

“"أي مستشعر ضغط يجب أن نستخدم؟"”

الأسئلة الأفضل هي:

• ما هو نطاق ضغط التشغيل؟
• ما نوع سائل التبريد الذي سيتصل بالمستشعر؟
• أين ينبغي قياس الضغط؟
• ما الإشارة التي يحتاجها جهاز التحكم؟
• أي وصلة من وصلات العمليات تناسب حلقة التبريد؟
• كيف ستعمل بيانات الضغط جنبًا إلى جنب مع بيانات درجة الحرارة والتدفق ومراقبة التسرب؟

توفر JW-IoT حلول قياس الضغط الصناعية التي يمكن تهيئتها وفقًا لنطاق الضغط وواجهة الإخراج ومتطلبات اتصال العملية.

👉 استكشف JW-PM01X(JY05):
جهاز إرسال ضغط عالي الدقة لقياس العمليات الصناعية

بالنسبة لمشاريع التبريد السائل لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي، يرجى تقديم نوع سائل التبريد، ونطاق الضغط، ووصلة العملية، وإشارة الخرج المطلوبة وبالتالي يمكن تقييم التكوين المناسب لاستشعار الضغط.