Поддръжка на UPS системи и дизелгенератори: наредби и графици за изпитвания

UPS система, която се проваля по време на прекъсване на захранването, не е проблем на поддръжката: това е събитие, изискващо разследване. Управителите на обекти изваждат сервизните записи, застрахователите преглеждат протоколите от изпитванията и въпросът е винаги един и същ: спазвал ли се е графикът за поддръжка на UPS наистина?

BS 6266:2011 е основният британски насочващ документ за UPS системи и аварийно захранване в ИТ съоръжения и критична инфраструктура. Но рамката за поддръжка на стандарта се прилага еднакво за всеки обект, където непрекъснатото електрозахранване е от съществено значение: центрове за данни, болници, управляващи зали, радиоразпръскващи съоръжения, помпени станции и промишлени производствени среди. Тази статия разглежда изискванията на BS 6266, как да се структурира план за поддръжка на UPS, отговарящ на тези изисквания, и какво трябва да показва документацията.

Какво обхваща BS 6266 и какво не

BS 6266:2011 е кодекс за добра практика, не нормативен акт. Предоставя насоки за противопожарна защита на инсталации с електронно оборудване, включително помещения за UPS, акумулаторни помещения, дизелагрегати и апаратура за автоматично включване на резерв. Той не е еквивалент на Наредбата за безопасност при работа с електрически уредби нито на BS 7671 (Правила на IET за електрически инсталации), които налагат законови задължения.

На практика BS 6266 е документът, който:

• Определя как помещенията за UPS и шкафовете за акумулатори трябва да бъдат защитени от пожар
• Разглежда изискванията за вентилация при батерии VRLA и отворени оловно-киселинни акумулатори
• Предоставя насоки за изпитване и поддръжка на системи за аварийно захранване
• Служи като референтен документ за застрахователи, одитори на центрове за данни (особено работещите с класификации Tier) и стандарти за управление на съоръжения

За фирмите за поддръжка на UPS, Раздел 8 и Раздел 9 на BS 6266 са най-операционно значимите. Раздел 8 обхваща периодичните огледи и изпитвания; Раздел 9 урежда документацията. Подробното разбиране и на двата отличава договор за обслужване, който ще издържи проверка, от такъв, който създава отговорност.

Графикът за поддръжка на UPS: необходими интервали

Съответстващ на нормативите график за поддръжка на UPS не е едно годишно посещение. BS 6266 и допълващите насоки на Британския институт по стандартизация, съчетани с изискванията на производителите на UPS, посочват четиристепенен график.

Седмичен визуален оглед

Обикновено го извършва вътрешният екип за управление на съоръженията на клиента, а не изпълнителят по поддръжка, но договорът за обслужване трябва да определи обхвата му и отговорните лица:

• Дисплей за статус на UPS: няма активни индикатори за повреда, аларма или байпас
• Акумулаторна стая или шкаф: няма видимо набъбване, изтичане или корозия по клемите
• Вентилация: входните и изходните пътища са без препятствия; няма необичайни миризми (водородният газ от отворените клетки има характерна миризма)
• Панел за статус на генератора: ниво на гориво, ниво на охладителна течност, индикатор за заряд на акумулатора, няма кодове за грешки
• Индикатор за положение на АВР: потвърждение, че нормалното захранване подава към товара

Седмичните проверки отнемат не повече от 10-15 минути. Стойността им е в улавянето на предупреждение за ниско ниво на охладителна течност или UPS в режим на байпас, преди да се наложи сервизно посещение.

Месечна проверка на батериите

Раздел 8.3 на BS 6266 изисква състоянието на батериите да се наблюдава на интервали, съответстващи на типа батерия и насоките на производителя. За повечето инсталации VRLA (оловно-киселинни батерии с клапанно регулиране) това означава месечна електрическа проверка:

• Измерване на напрежението на серията при плаващо зареждане: сравнете с очакваната стойност (обикновено 2,25-2,30 V за клетка за VRLA при 20 degC)
• Проверка на напрежението на отделни пилотни клетки (клетка с отчитане повече от плюс или минус 0,05 V от средното е индикатор за повреда)
• Температурата на околната среда в акумулаторното помещение: батериите VRLA губят капацитет при повишени температури; всеки 10 degC над 20 degC намалява приблизително наполовина очаквания живот
• Визуален оглед за деформации на кутията, корозия на клемите и изтичане на електролит

При инсталации със системи за мониторинг на батерии (BMS), месечната проверка включва преглед на данните от системата за мониторинг, а не ръчни измервания клетка по клетка. Самата система за мониторинг обаче изисква годишно калибриране, което често се пропуска.

Тримесечно изпитване с резистивен товар

Изпитването с резистивен товар (load bank test) е единственият надежден начин за потвърждение, че дизелгенераторът или UPS ще поемат действително номиналния товар за необходимата продължителност. Годишното функционално изпитване при товар на обекта не е достатъчно за проверка на капацитета: действителното търсене може да бъде значително под номиналния капацитет, а продължителността на изпитването може да е твърде кратка за идентифициране на гранични клетки или влошаващ се генератор при продължително натоварване.

Тримесечният график за дизелгенераторите трябва да включва:

• Работа на празен ход: минимум 10-15 минути за проверка на температури, налягане на маслото, ниво на охладителна течност и стояние на изпускателната система
• Изпитване с резистивен товар при 100% номинален товар за минимум 30 минути (BS 6266 препоръчва изпитване при пълен номинален товар; IEC 62040-3 използва еквивалентен подход на разрядно изпитване за UPS)
• Проверка на потреблението на гориво: сравнете действителното потребление по време на изпитването с номиналната стойност; значително отклонение показва проблеми с инжекторите или регулатора

За UPS системи, тримесечните изпитвания трябва да включват:

• Пълен байпас на мрежата и прехвърляне на инвертора: потвърждение, че времето за прехвърляне отговаря на спецификацията (обикновено по-малко от 10 ms за онлайн двойна конверсия, по-малко от 20 ms за line-interactive)
• Разрядно изпитване на батерии до 80% дълбочина на разреждане (DoD): 30-60 минути в зависимост от капацитета на батерията и товара
• Проверка на времето за зареждане: потвърждение, че токоизправителят връща батерията до 95% заряд в рамките на времето, определено в системния проект (обикновено 10-12 часа за VRLA)

Резултатите от тримесечните изпитвания трябва да бъдат записвани с действително измерени стойности, а не с квадратчета за отметка "преминато/не преминато". Резултат "изпитването преминато" не казва на одитора нищо за наличния марж.

Годишно пълно техническо обслужване

Годишното обслужване е моментът, когато изпълнителят по поддръжка проверява подробно всичко, което седмичните и месечните проверки наблюдават от разстояние. За обект с UPS и дизелгенератор, пълното годишно обслужване обхваща:

UPS:

• Вътрешен оглед: кондензатори за изпъкналости, събирателни шини за следи от дъги, охлаждащи вентилатори за износване на лагери
• Проверка и актуализация на версиите на фърмуера и софтуера
• Калибриране на измервателните вериги за напрежение и ток
• Термовизия на всички силнотокови връзки (хлабаво свързана шина при номинален ток генерира достатъчно топлина, за да причини пожар; BS 6266 изрично разглежда този риск)
• Изпитване на импеданса на батериите на всяка клетка или блок: сравнете с базовата стойност, взета при въвеждане в експлоатация или последна подмяна. Нарастване на импеданса с повече от 20-25% над базовата стойност обикновено се третира като сигнал за планиране на подмяна

Дизелгенератор:

• Обслужване на масло, горивен филтър, въздушен филтър и охладителна течност
• Изпитване с резистивен товар при 110% от номиналния резервен капацитет за 60 минути
• Почистване на горивото (fuel polishing): дизеловото гориво, съхранявано в резервоари за масово съхранение, се влошава; микробно замърсяване (съдържанието на FAME в дизела EN 590 ускорява този процес), навлизане на вода и натрупване на утайки причиняват запушване на инжекторите. Правилният интервал за критичен генератор е почистване на горивото на всеки 12 месеца или след всяка неуспешна проба на горивото
• Оглед на изпускателната система: гъвкави съединения, стояние на изолацията и проверка на противоналягането
• Калибриране на регулатора и AVR (автоматичен регулатор на напрежение)

АВР (автоматично включване на резерв):

• Стояние на контактите: дъговото горене при превключване причинява изгаряния; контакти с нарастване на импеданса с повече от 15% над базовата стойност трябва да бъдат маркирани за подмяна
• Изпитване на времето за превключване: измерете действителното изминало време от отпадане на мрежата до задействане на АВР; проверете спрямо изискването на проекта на обекта (обикновено 10-15 секунди за некритични товари, по-малко от 1 секунда за някои медицински и центрове за данни приложения)
• Изпитване на обратно превключване: потвърждение, че АВР се връща правилно към нормалното захранване при възстановяване на мрежата, без превишаване или нестабилност
• Почистване и смазване на контактора съгласно графика на производителя

Системи DRUPS: допълнителни съображения

Дизеловите ротационни UPS системи (DRUPS) комбинират инерционен маховик за съхранение на енергия с дизелов двигател на общ вал. Те стават все по-чести в центрове за данни и промишлени съоръжения, където традиционна акумулаторна стая не е желана.

Графикът за поддръжка на DRUPS се различава от комбинацията статичен UPS плюс генератор по няколко начина:

• Оглед на лагерите на маховика: на всеки 3 000-5 000 работни часа в зависимост от производителя (обикновено на всеки 12-24 месеца); повредата на лагерите при DRUPS не е постепенно влошаване, а внезапна загуба на енергийния буфер
• Оглед на съединителя и куплунга: механичната връзка между маховика и дизеловия двигател трябва да се проверява годишно за износване; стойностите на въртящия момент на куплунга трябва да се проверяват спрямо проектната спецификация
• Изпитване на продължителността на поддържане: маховикът осигурява преходно захранване за 10-15 секунди (достатъчно за стартиране на дизела и достигане на работна скорост); това изпитване трябва да се извършва при пълен номинален товар, а не при намален
• Анализ на маслото: DRUPS с хидростатични лагери изискват анализ на вискозитета и замърсяването на маслото поне веднъж годишно; резултатите извън допустимите граници изискват промиване и заменяне

BS 6266 в настоящото си издание не разглежда конкретно системите DRUPS, но общите принципи на изпитване в Раздел 8 се прилагат. Производителите на DRUPS (Piller, Hitec Power, Kinolt) публикуват собствени ръководства за поддръжка, които трябва да се спазват в допълнение към стандарта.

Цикли на подмяна на батерии

Раздел 8.4 на BS 6266 изисква подмяната на батерии да се планира въз основа на данни от изпитвания, а не на фиксиран календарен интервал. На практика обаче планирането на подмяна на следните интервали е в съответствие с намерението на стандарта и насоките на производителите:

Критерият за подмяна се управлява от изпитванията. Батериен блок, изпитван на 95% капацитет в 9-та година, не се нуждае от незабавна подмяна. Блок, изпитван на 78% капацитет в 6-та година след термично събитие или период без температурен контрол, се нуждае. Документирането на данните от изпитванията е това, което прави това защитимо.

Изисквания за документация съгласно BS 6266

Раздел 9 на BS 6266 определя какво трябва да бъде записано и запазено. Изискванията са по-строги от това, което повечето компании за поддръжка прилагат.

Какво трябва да бъде записано след всяко посещение:

• Дата и час на посещението
• Имена и квалификации на обслужващия инженер
• Идентификация на оборудването: сериен номер на UPS, ID на батерийния блок, ID на дизелагрегата, позоваване на АВР
• Вид на извършеното изпитване и условия на изпитването (ниво на товара, температура на околната среда)
• Измерени стойности за всеки параметър на изпитването: не "преминато", а действителното напрежение, импеданс, времето за превключване или процентен капацитет
• Всички открити дефекти, описани конкретно ("клетка 14 в серия B показва импеданс от 3,2 mOhm спрямо базовата стойност от 2,1 mOhm")
• Препоръчани коригиращи действия с класификация на приоритет
• Всяка отложена работа и причина за отлагането

Какво трябва да бъде запазено:

• Пълна история на обслужването за целия живот на инсталацията
• Резултати от базовото изпитване на батериите от въвеждане в експлоатация
• Всички резултати от разрядни изпитвания с данни за товара и температурата на околната среда
• Сертификати за анализ на горивото
• Записи за калибриране на използваното изпитвателно оборудване (измерватели на съпротивление на изолацията, анализатори на импеданса на батерии, анализатори на мощност)

Където записите трябва да се съхраняват:

Раздел 9.2 на BS 6266 изисква запис за поддръжка да е достъпен на обекта. За многообектни операции това създава незабавен проблем: инженерът, посетил обекта миналата седмица, не трябва да бъде единственият, знаещ какво са показали резултатите от изпитванията.

Операционната реалност за фирми, обслужващи множество обекти с генератори и UPS, е, че хартиените записи или записите по отделни техници създават пропуски в съответствието. Когато одитор или застраховател поиска историята на обслужване на конкретен UPS, записът трябва да може да бъде извлечен по ID на актива, а не по номер на сервизна заявка или система за архивиране на техник.

RemoteOps съхранява сервизните записи при отделния актив (блок UPS, дизелагрегат, АВР, батерийен блок), така че когато одитор поиска пълната история на изпитванията на конкретна инсталация, тя може да бъде експортирана директно. Техниците изпращат резултатите от изпитванията, включително измерените стойности, а не квадратчета за отметка, от мобилното приложение в момента на обслужването, което елиминира разликата между измереното и показаното в записа.

Почистване на горивото: пренебрегваната поддръжка

Почистването на горивото е най-честo пропусканата позиция в графиците за поддръжка на аварийни генератори и именно тя е най-вероятно да причини повреда на генератора, когато действително е необходим.

Дизеловото гориво EN 590 съдържа до 7% метилови естери на мастни киселини (FAME). FAME поглъща вода и поддържа микробен растеж. В резервоар за масово съхранение на гориво, допълван нечесто (каквото е типично за аварийни генератори), замърсяването се натрупва на слоеве на границата гориво-вода.

Генератор, преминаващ всяко функционално и товарно изпитване, може все пак да не стартира надеждно, ако горивото в резервоара се е влошило. Признаците са незабележими, докато вече не са: леко повишена честота на смяна на горивни филтри, случайна неравномерна работа при изпитвания на празен ход и след това невъзможност да поддържа товар при действително прекъсване на захранването.

BS 6266 не предписва конкретен интервал за почистване на горивото, но повечето специалисти по поддръжка на генератори се съобразяват с насоките на Standby and Emergency Power Association (SEPA): вземане на проби и анализ на горивото поне веднъж годишно, с почистване, задействано от всяка проба, показваща микробно замърсяване, съдържание на вода над 200 ppm или брой частици извън класа ISO 4406 16/14/11 за критично приложение на генератор.

За обекти, където генераторът се изпитва месечно и потреблението на гориво поддържа обращение в резервоара, годишното почистване може да е достатъчно. За рядко използвани резервни генератори или обекти в влажен климат, полугодишният анализ е по-подходящ.

Чести нарушения при одити

Когато застрахователи и одитори на съоръжения преглеждат записите за поддръжка на аварийното захранване, четири нарушения се повтарят най-често.

Липсват резултати от изпитване с резистивен товар, само записи от стартирания. Генератор, стартиран и работил 20 минути на празен ход, не е бил изпитан. Протоколът от изпитването трябва да показва приложения товар, процента от номиналния капацитет, продължителността и измерените резултати.

Записи за батерии без измерени стойности. Сервизни доклади, показващи "батериите проверени, задоволително", не доказват, че са взети измервания на импеданса. Без базови данни и данни за тенденции, не е възможно да се оцени състоянието на батериите.

АВР никога не е бил изпитван за времето на превключване. Функцията на АВР се изпитва при въвеждане в експлоатация и след това често не се изпитва отново. Времето за превключване може да се измества с остаряването на контактите. Обект, специфициращ превключване под 1 секунда, но действително работещ при 4 секунди при влошени контакти, няма да го разбере, докато не има значение.

Липсват записи за проби на горивото. Почистването на горивото обикновено се договаря отделно от поддръжката на UPS и генератора. Резултатът е, че никой не е ясно отговорен и анализът на горивото просто не се извършва, докато повреда не го направи очевидно необходим.

Тези пропуски не са неясни технически изисквания за съответствие. Те са предвидимите точки на отказ на всяка програма за поддръжка, третираща системата за аварийно захранване като по-нисък приоритет от системите, които защитава.

Често задавани въпроси

Прилага ли се BS 6266 извън Обединеното кралство?

BS 6266 е британски стандарт и няма формална сила извън Обединеното кралство. Въпреки това широко се използва като референтен документ от управители на съоръжения и оператори на центрове за данни в международен план, особено на пазари, където не съществува местно разработен еквивалентен стандарт. Обекти, работещи по ISO/IEC 27001, сертификация Tier (Uptime Institute) или EN 50600 (инфраструктура на центрове за данни), ще установят, че принципите за поддръжка в BS 6266 са в общи линии съвместими с тези рамки. Интервалите на изпитване и изискванията за документация в тази статия са практични независимо от конкретния стандарт, приложим за вашия пазар.

Колко често трябва да се заменят батериите на UPS?

Подмяната трябва да се ръководи от данни от изпитвания, а не от фиксиран график. Батериите VRLA имат проектен живот от 10 години при 20 degC околна среда, но измерванията на импеданс при всяко годишно обслужване осигуряват ранно предупреждение за влошаване. Критерият за подмяна е обикновено нарастване на импеданса с повече от 20-25% над базовата стойност от въвеждане в експлоатация, или разрядно изпитване, показващо капацитет под 80% от номиналния. Всяко от тези условия трябва да инициира планиране на подмяната. Изчакването на отказ на батерията по време на разрядно изпитване не е приемлив подход за критична захранваща инсталация.

Каква е разликата между функционално изпитване и изпитване с резистивен товар?

Функционалното изпитване потвърждава, че генераторът стартира, прехвърля товара и работи. То не потвърждава, че генераторът може да поддържа своя номинален товар за необходимата продължителност. Изпитването с резистивен товар прилага контролирано електрическо натоварване, обикновено при 75-100% от номиналния капацитет, за определен период. Производителите на генератори и насоките на BS 6266 изискват изпитвания с резистивен товар, тъй като действителните товари в много инсталации са значително под номиналния капацитет, което означава, че генераторът никога не изпитва номинални условия по време на функционални изпитвания.

Какво включва почистването на горивото?

Почистването на горивото е процес, при който съхраняваното дизелово гориво се рециркулира през поредица от етапи на филтриране и водоотделяне за отстраняване на твърди замърсители, емулгирана вода и микробен растеж. То не заменя влошеното гориво; дизеловото гориво с значително повишена киселинност или окислени въглеводороди изисква изхвърляне и замяна. Почистването е най-ефективно като превантивна мярка, когато се извършва преди замърсяването да стане сериозно. Резултатът от процеса на почистване трябва да включва аналитичен доклад за проба на горивото преди и след, който се превръща в част от записите за поддръжка на обекта.

Кой е отговорен, ако АВР не превключи при прекъсване на захранването?

Отговорността зависи от това, което показват записите за поддръжка. Ако АВР е трябвало да бъде подложен на годишно обслужване, но не е бил обслужван, или ако предишно обслужване е установило влошаване на контактите без предприемане на коригиращи действия, изпълнителят по поддръжка е изправен пред значителна отговорност. Най-добрата защита е документирана история на обслужване, показваща, че АВР е бил изпитан при правилни условия на необходимия интервал с записани измерени времена за превключване. Документален запис, показващ, че дефектът е идентифициран и съобщен писмено, но клиентът е отложил ремонта, прехвърля отговорността към клиента.

Свързано четиво: FSM софтуер за критична инфраструктура, Как да автоматизираме документацията за съответствие, Управление на сервизни договори за фирми за поддръжка