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【白皮书】数据中心·电源系统可靠性分析(二)

 CHENYUMEN 2017-11-28

关于可靠性的基本考虑认为,简单是一项优点,即零件较少的设备其可失效的零件也较少。对于两台实现相同功能的设备,如果其中一台的零件数是另一台的两倍,则许多人将以直觉认为较简单的设备可靠性更高。然而,对于低概率事件的理解,直觉往往很不可靠。

 

经过周密研究后增加的复杂性能够而且确实提高了系统可靠性。现在几乎所有汽车都采用双重制动回路和计算机控制的防抱死制动器。这些系统比单回路液压系统更为复杂,但可靠性要比后者高出许多倍,在处理紧急停车情况时要安全地多。

 

草率地添加额外的组件会降低系统可靠性,然而,对较为复杂的系统进行周全的设计和试验将可使可靠性大大提高。大部分关于组件或模块“最佳”数量的说法都经不起严密地推敲。为此类说法提供支持的论据忽略了现代UPS所通用的基本冗余特性,它们因此就丧失了可信度。

 

MTech对Symmetra MW可靠性的详尽分析表明,该产品至少会和与之竞争的大型UPS产品具有相同的可靠性。在我们的研究中,故障的定义包括关键负载供电因任何原因而中断的所有情况。许多已公布的数据均不包括蓄电池组功能失常等“外部”原因。一些制造商还将在预防性维护或维修期间或之后出现的故障特别排除在外,因此遮掩了由这些本身有风险的步骤所产生的非常重要的故障源。MTech对于故障的保守定义以及分析表明,在可靠性相等的要求之下,Symmetra MW通常发生故障的可能性较小。

 

对于每MW的负载,APC将生产 15 个功率模块,而与之竞争的大型UPS设计则仅采用 1 到 2 个。除了前文所述的经济优势之外,这一策略还使APC可以更有效地实施其可靠性增长管理进程。APC识别Symmetra功率模块内任何缺陷的速度约比相应的大型模块产品线要快 10 倍左右。最终,APC应能够检测到缺陷出现的频度不及竞争对手产品相应期望频度 1/10。

 

APC可以识别缺陷,并精心制定相应的响应措施,以实现更高模块产量的优势。APC 对其可靠性增长管理计划的承诺和实施水平在业界居于领先地位,APC将有效地利用这一重要的竞争优势。


模块化设计在维修方面的优势


更大的单元产量、批量生产技术以及可靠性增长管理规范对于可靠性的意义十分重大。模块化设计对维修过程的影响要大得多、明显地多。APC的模块化设计将在维修故障UPS的过程中引入根本性的变化,这将使见多识广的客户立即获益并很容易看到这些变化。

 

运行、故障、维修和返回运行构成了一个循环,其复杂性很少被确认或详查。基于模块更换的系统体系结构将对这一循环产生深刻的变革。下表归纳了模块化设计与典型的大型或单体化UPS(其模块维修需在现场进行)的维修过程的差异。


表1  修理过程:单体化与模块式设计的比较


在模块化的系统设计中,移动性、故障排查、备件获取、安装、测试以及返厂维修等步骤的速度大大加快,风险显著降低,而且成本显著缩减。针对可疑零件的特别故障排查规程、现场维修以及现场更换的风险非常大。其中会产生很多发生人为错误的机会,并在所维修的UPS中引入隐蔽缺陷。通常情况下不可能让经过现场维修的UPS接受由所有高质量UPS的制造商对每一新模块进行的全套功能和性能测试。相比之下,模块化设计则几乎不需要任何现场维修和故障排查。模块将被更换并返回工厂进行这些流程。新的(或经过维修的)模块在离厂之前会经过全面测试。

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