Трубопроводная арматура для узлов распределения охлаждающей жидкости (РУС): руководство покупателя

Большинство ошибок при закупках в проектах охлаждения CDU происходят не на уровне насоса или теплообменника. Они случаются на фитингах - колено, которое никто не подвергал сомнению, характеристики переходника не соответствуют порту CDU, обратный клапан, который был заменен на более дешевую альтернативу и вызвал обратный поток во время переключения насоса три месяца спустя.

Это руководство написано для инженеров и покупателей, которые уже знакомы с жидкостным охлаждением на основе CDU-и которым необходимо принимать уверенные решения по конкретным компонентам -, а не для тех, кто изучает, что такое CDU.

 

 

Блок распределения охлаждающей жидкости CDU, трубопроводы из нержавеющей стали, арматура, клапаны

 

Почему фитинги определяют надежность CDU больше, чем люди ожидают

 

CDU (блок распределения охлаждающей жидкости) — это гидравлический мост между инфраструктурой охлажденной воды вашего предприятия и вторичным контуром, который напрямую охлаждает ваши серверы. Внутри одной установки CDU вы найдете насосы, пластинчатые теплообменники, датчики, регулирующие клапаны, запорные клапаны, штуцеры и адаптеры -, все они соединены через компактный узел трубопровода, который постоянно работает под давлением 24 часа в сутки.

При плотности стоек, которая сейчас обычно превышает 40 кВт на стойку для рабочих нагрузок искусственного интеллекта - и превышает 100 кВт для конфигураций с высокой плотностью графических процессоров-, таких как кластеры NVIDIA GB200 -, недопустимо наличие фитинга, который подвергается внутренней коррозии, нестабильно уплотняется или создает перепад давления, для которого система не была разработана. Фитинги не поддерживают инфраструктуру. Они являются инфраструктурой.

 

Четыре зоны подключения внутри CDU (и что требуется для каждой из них)

Понимание фитингов CDU начинается с понимания того, что один CDU содержит как минимум четыре гидравлически различные зоны, каждая из которых имеет различное давление, ремонтопригодность и требования к материалам.

 

Зона 1 - Первичный боковой интерфейс (впуск/выпуск воды на объекте)

Здесь ваш CDU подключается к системе водоснабжения здания. Здесь жатки обычно имеют внешний диаметр от 2-дюймов до 4-дюймов. В постоянных соединениях используются фитинги, привариваемые встык; В обслуживаемых точках доступа используются соединения Tri-Clamp, поэтому бригады технического обслуживания могут разорвать соединение, не разрезая трубу.

Фланцевые шаровые краны являются стандартным выбором изоляции на этом интерфейсе. Фланцевое соединение выдерживает механическое напряжение, возникающее при перемещении трубы-диаметра, а полнопроходная-конструкция обеспечивает минимальное падение давления в первичном контуре. Укажите здесь нержавеющую сталь 316L. - Химический режим воды на объекте часто контролируется хуже, чем во вторичном контуре, а более высокое содержание молибдена в 316L значительно улучшает устойчивость к точечной коррозии, вызванной хлоридами-, в течение 10-летнего срока службы.

 

Зона 2 - Внутренние трубопроводы CDU (насос, теплообменник, фильтр в сборе)

Это зона с наибольшей-плотностью компонентов. Насосы подключаются к теплообменникам, фильтрам, датчикам и коллекторам через серию коротких-фитингов - колен, тройников, переходников, штуцеров и переходников -, конструкция которых должна быть гидравлически эффективной и удобной для обслуживания.

A обратный клапан из нержавеющей сталине-не подлежит обсуждению в точке нагнетания насоса в этой зоне. Когда CDU использует сдвоенные насосы для резервирования (что является стандартной практикой в ​​любом критически важном развертывании по времени бесперебойной работы), неисправный или отсутствующий обратный клапан на резервном насосе обеспечивает обратный поток через неактивный блок в тот момент, когда активный насос начинает работать. На практике это создает нестабильность давления во всем вторичном контуре и может вызвать ложные оповещения об утечке или неисправности датчика расхода. Выберите подпружиненный обратный клапан из-нержавеющей стали с давлением срабатывания, соответствующим кривой вашего насоса -, обычно от 0,5 до 1,0 фунтов на квадратный дюйм для контуров охлаждения с низким-сопротивлением.

Резьбовые адаптеры BSPP (Британский стандарт параллельной трубы) являются доминирующим стандартом соединений в этой зоне для европейских и азиатских производителей CDU. NPT (национальный трубный конус) является обычным для оборудования в Северной Америке. Фитинги ORB (уплотнительное кольцо с уплотнительным кольцом) устанавливаются в прецизионных-отверстиях коллектора, где требуется повторяющееся уплотнение, не требующее герметика для резьбы-. Прежде чем заказывать семейства резьб для смешивания -, узнайте, какой стандарт использует ваш производитель CDU. Для этого требуются комплекты адаптеров, которые увеличивают точки утечек и усложняют сборку.

 

Зона 3 - Порты приборов (давление, температура, расход)

Каждый CDU имеет порты для датчиков -, манометры до и после насоса, датчики температуры на подающей и обратной линиях, расходомеры во вторичном контуре. Эти соединения почти всегда имеют резьбу (NPT или BSPP в зависимости от рынка) и являются на удивление распространенным источником утечек на месте, поскольку их установка осуществляется в сжатые сроки во время ввода в эксплуатацию и редко затягивается повторно-.

Трубные ниппели - с короткими удлинителями с резьбой, используемые для адаптации портов датчиков к основной линии -, являются здесь идеальным решением. Укажите их в 316L с полной документацией по отслеживанию материалов (сертификаты EN 10204 3.1). В системах деионизированной воды даже следы загрязнения неподходящим сплавом могут вызвать питтинговую коррозию портов датчиков в течение 18 месяцев.

 

Распределение вторичной стороны зоны 4 - (выход CDU к стоечным коллекторам)

Из CDU охлаждающая жидкость поступает через подающие и возвратные коллекторы в коллекторы серверной стойки. Прежде чем охлаждающая жидкость достигнет холодных пластин -, которые расположены непосредственно на процессорах и графических процессорах -, она должна пройти через точку фильтрации. Вот гдеСС Y Фильтр(Сетчатый фильтр типа Y- из нержавеющей стали) заслуживает своего места.

Фильтр AY, установленный на вторичном выпуске CDU, улавливает частицы до того, как они достигнут узких проходов в охлаждающих пластинах и быстроразъемных-фитингах. Ширина канала холодной пластины в высокопроизводительных-системах прямого-на-чипа может составлять всего 0,5 мм. Единственная частица мусора неправильного размера может ограничить поток ко всей охлаждающей пластине графического процессора, создавая локализованную горячую точку, которую термодатчики могут не уловить до тех пор, пока температура перехода уже не поднимется. Выбор размера ячеек имеет значение: для контуров охлаждения обычно используется размер ячеек 40–60, что обеспечивает баланс улавливания мусора и падения давления.

Быстроразъемные фитинги с низкой-турбулентностью-в точках соединения стойки уменьшают локальные скачки давления. - Используйте конструкции со слепым-сочленением или сухим-разъемом, чтобы предотвратить выброс охлаждающей жидкости во время операций горячей-замены.

 

Leadtek SS Y Фильтр

 

Выбор материала: 304 против 316L в приложениях CDU

 

Промышленность в основном остановила свой выбор на нержавеющей стали 316L для фитингов, прилегающих к CDU-, по трем конкретным причинам:

1. Совместимость с деионизированной водой.Деионизированная вода, используемая при прямом-охлаждении-чипа, агрессивна по отношению к металлам. Он активно выщелачивает ионы с поверхностей, а более низкое содержание углерода и более высокое содержание молибдена в 316L делают его значительно более устойчивым к точечной и щелевой коррозии, которой способствует деионизированная вода в течение многолетних-циклов эксплуатации.

2. Совместимость гликолевых смесей.Для смешанных сред ЦП/ГП с использованием 25% этиленгликоля/воды (EGW) 316L обеспечивает лучшую коррозионную стойкость на границах раздела теплообменника, где термоциклирование наиболее жесткое.

3. Прослеживаемость материалов.Поддельные фитинги из нержавеющей стали - с маркировкой 316L, которые на самом деле представляют собой сплавы марки 304 или ниже - -, являются документально подтвержденной проблемой в промышленной цепочке поставок. В контуре CDU неправильный сплав корродирует изнутри в течение 12–24 месяцев, прежде чем появятся какие-либо внешние симптомы. Требуйте от поставщика сертификаты завода EN 10204 3.1 и документацию по испытаниям PMI (Positive Material Identification). Это не является обязательным для критически важной инфраструктуры охлаждения-.

Нержавеющая сталь 304 по-прежнему подходит для трубопроводов охлажденной воды-на стороне объекта, где контролируется химический состав воды и уровень хлоридов, - она обеспечивает значительное снижение затрат в этих зонах без существенного снижения надежности-.

 

Практический контрольный список покупок

 

Прежде чем размещать заказ на установку CDU, подтвердите следующее:

• Размер порта первичной стороны и стандарт подключения- номинал фланца, внешний диаметр и стандарт облицовки (ASME/EN/JIS)
• Стандарт внутренней резьбы- BSPP, NPT или ORB для портов насоса и датчика
• Химия охлаждающей жидкости- дистиллированная вода, процентное содержание EGW или другая жидкость; определяет марку материала и выбор прокладки
• Диапазон рабочего давления- вторичные контуры обычно работают при давлении 3–10 бар; проверьте номинальное давление фитинга с запасом прочности
• Точки доступа для обслуживания- определите, какие соединения требуют тройного-зажима для разборки-без инструментов
• Документация на материалы- требуются сертификаты EN 10204 3.1 и протоколы испытаний PMI для компонентов 316L.
• Спецификация сетчатого фильтра- соответствует размерам канала охлаждающей пластины на вашей конкретной серверной платформе.

 

Часто задаваемые вопросы

 

Вопрос: Могу ли я использовать фитинги из углеродистой стали в первичном контуре установки CDU для снижения затрат?

Углеродистая сталь не рекомендуется использовать для первичных контуров CDU. Даже в закрытых системах охлажденной воды с химической обработкой углеродистая сталь со временем выделяет частицы оксида железа. Эти частицы мигрируют через теплообменник и могут загрязнять вторичный контур, засоряя холодные пластины и датчики загрязнения. Затраты жизненного цикла в случае загрязнения -, включая промывку системы, очистку холодной пластины и возможный простой сервера -, намного превышают первоначальную экономию на фитингах.

Вопрос: Почему обратный клапан из нержавеющей стали должен соответствовать характеристикам насоса?

Обратный клапан со слишком-высоким давлением открытия не откроется полностью при низких скоростях потока, создавая ненужные ограничения и нагревание. Устройство со слишком-низким давлением открытия может дребезжать - при быстром открытии и закрытии - в нормальных условиях эксплуатации, что приводит к колебаниям давления и ускоренному износу седла. Поставщик насоса CDU должен предоставить кривую расхода-в зависимости-давления; согласуйте давление открытия обратного клапана с нижним пределом рабочего диапазона насоса.

Вопрос: Как часто следует проверять Y-фильтр во вторичном контуре CDU?

При вводе в эксплуатацию новой системы осмотрите и очистите сетчатый фильтр после первых 72 часов работы. - первоначальная промывка системы удаляет производственный мусор, который улавливается сетчатым фильтром. После этого ежеквартальная проверка является стандартной для сред рабочих нагрузок ИИ, где вторичный контур работает непрерывно с высокими скоростями потока. Документируйте перепад давления на сетчатом фильтре при каждой проверке; Тенденция к увеличению ΔP указывает на накопление до того, как элемент будет полностью заблокирован.

Вопрос: Какой материал прокладки следует использовать с фитингами Tri-Clamp в контуре CDU с деионизированной водой?

Подходят как EPDM, так и PTFE. EPDM хорошо выдерживает термоциклирование и совместим с большинством гликолевых смесей. ПТФЭ химически инертен и является более безопасным выбором, когда присадки охлаждающей жидкости не определены или меняются в течение срока службы системы. Избегайте применения буна-N (NBR) при длительной эксплуатации в деионизированной воде -, он со временем может набухать и нарушить герметичность зажима.

Вопрос: Допустимо ли использование фитингов BSPP и NPT в одном блоке трубопроводов CDU с использованием переходников?

Это осуществимо, но нежелательно. Каждый комплект адаптеров увеличивает потенциальную точку утечки и увеличивает время сборки как во время установки, так и при обслуживании. По возможности используйте однопоточную систему для внутреннего узла CDU и используйте один адаптер в точке интерфейса с оборудованием, использующим другой стандарт. Если ваш производитель CDU и поставщик датчиков используют разные семейства резьб, решите проблему на уровне порта с помощью обработанного блока адаптера, а не цепочки готовых--адаптеров.