Vedeljahutustorustike „nähtamatud tapjad” – rõhu, korrosiooni ja puhtuse riskide ennetamine

Sissejuhatus: Varjatud ohud ahelas

Kuigi vedelikjahutus annab suure tihedusega tehisintellektiga andmekeskustele enneolematu soojushalduse võimekuse, toob see kaasa ka rea ​​riske, millega traditsioonilised õhkjahutussüsteemid kunagi kokku ei puutunud. Rõhu kõikumisi, korrosiooni ja saastumist peetakse vedelikjahutustorustike kolmeks „nähtamatuks tapjaks“. Kui neid ei kontrollita, ulatuvad tagajärjed jahutustõhususe vähenemisest kuni tervete rackide täieliku rikkeni.

ASHRAE tööstusharu juhised määratlevad jahutusvedeliku puhtuse usaldusväärse otse kiibile suunatud vedelikjahutuse peamise nõudena. See tähendab regulaarset hooldust ja jälgimist, et vältida vedeliku halvenemist ning serverite ja infrastruktuuri kahjustamist. Vedelikjahutuse puhul „täida ja unusta” mõtteviis võib põhjustada olulisi probleeme.

Liigne rõhk: aeglasest väsimusest äkilise rebenemiseni

Rõhu ja temperatuuri sidestuse efekt

Liigne süsteemirõhk vallandab rikete kaskaadi. ASHRAE TC 9.9 tehniline juhend rõhutab, et tehnoloogilise jahutussüsteemi (TCS) kõigi komponentide rõhunäitajaid tuleb arvestada projekteerimisprotsessi osana. Kui rõhk süsteemi mis tahes osas ületab selle komponendi nimiväärtused, võib see põhjustada rikke – eriti IT-seadmete puhul, mille puhul on oht kulukaks osutuda.

Süsteemi kõikides punktides rõhukaskaadi mõistmise tagamiseks on soovitatav hüdrauliline mudel. Rõhuanalüüs peab hõlmama ka tavapärasest ja püsivast tööst väljaspool olevaid tingimusi, sealhulgas loputus- ja täitmisrõhku, süsteemi staatilist kõrgust, süsteemi rõhukaitseventiilide seatud maksimaalset rõhku, paisupaagi eelrõhku ja rõhukõikumisi seadmete ühendamise või lahtiühendamise ajal.

Temperatuuri ja rõhu sidestus on sama oluline. Suure tihedusega arvutusstsenaariumides võib tekkida positiivne tagasisideahel: koormus tõuseb → temperatuur tõuseb → rõhk tõuseb → süsteemi pinge suureneb → rikke risk suureneb.

Rõhu alandamine ja ohutusnõuded

Standard IEC 62368-1 (4. väljaanne) nõuab hüdrostaatilise rõhu ohutustesti, mis on 1,5-kordne nimiväärtusega maksimaalne töörõhk. Süsteemi ülerõhuventiil tuleb seadistada madalamale kui nimiväärtusega maksimaalne rõhk, mille IT-seadmete tootjad peaksid oma toote termomallil täpsustama. Paljud CDU tootjad pakuvad ülerõhuventiilide kohandamist, mis tuleb valida ja viia vastavusse süsteemi nõuetega.

Praktikas tehakse CDU sisemiste torustike rõhutestid tavaliselt 1,5-kordse töörõhu juures. Näiteks Vesfil kontrollib seina paksust ja teeb pingeanalüüsi vastavalt standardile ASME B31.3, tagades töö kuni 25 baari (360 psi) kõrge rõhu all.

Ennetusstrateegiad

Korrosioon: elektrokeemiliste reaktsioonide krooniline erosioon

Materjalide ühilduvus kui esimene kaitseliin

Korrosioon on metalltorustiku kõige püsivam oht. CDU-s võib isegi üks tilk põhjustada tõsise seiskumise. Materjali valik on kriitilise tähtsusega: enamiku tavapäraste rakenduste standardmaterjalina kasutatakse 316L roostevaba terast, mis sobib hästi deioniseeritud vee ja vee-glükooli segudega.

Kloriidi sisaldavate keskkondade või fluoritud vedelike/mineraalõlide puhul on vaja 316L või kõrgemat klassi. Merevee või muude agressiivsete kloriididega töötamisel sobib SMO254 kohtadesse, kus tavaline roostevaba teras võib hakata pragunema; titaan on parim valik äärmuslikes korrosioonitingimustes.

Standardi T/CAEE eelnõu (征求意见稿) täpsustab, et vesipõhiste jahutusvedelike (vesi, glükoolilahused) puhul on soovitatav kasutada 06Cr19Ni10 (304), samas kui kloriide sisaldavates keskkondades või fluoritud vedelike/mineraalõlide puhul on vaja 022Cr17Ni12Mo2 (316L) või kõrgemat klassi..

Passiveerimine: kriitiline pinna ettevalmistamine

Nõuetekohane passivatsioon on korrosioonikindluse tagamiseks hädavajalik. ASHRAE TC 9.9 juhis rõhutab, et torustiku komponent, mis EI OLE passivatsiooniga töödeldud, võib ohustada kogu süsteemi tööd. Passivatsiooni saab teha tehase/töökoja tingimustes (kontrollitud puhastamine, keemiline passivatsioon lämmastik- või sidrunhappe segudega, põhjalik loputamine, kuivatamine ja pakendamine) või kohapeal (kontrollitud puhastamine, keemiline passivatsioon, neutraliseerimine, põhjalik loputamine).

Passiveerimise kontrollimine peaks kinnitama vaba raua eemaldamist ja vastuvõetavat pinnaseisundit, kasutades aktsepteeritud meetodeid, näiteks ASTM A380/A967 juhiseid. Roostevabast terasest torude puhul tagavad elektropoleeritud sisepinnad paksusega Ra ≤0,6 μm (või isegi kuni 0,2 μm) parema tihenduse ja tugevama vastupidavuse keemilisele rünnakule.

Tihendusmaterjali ühilduvus

Tihendid ja tihendid jäetakse sageli tähelepanuta korrosiooniriskide osas. Standardi eelnõu nõuab, et tihendimaterjalid (O-rõngad, tihendid) oleksid töökeskkonnaga ühilduvad. Pärast ettenähtud jahutusvedelikusse (temperatuur × aeg) kastmist peaks mahu muutus olema vahemikus -5% kuni +10%, kusjuures kõvaduse muutus ei tohiks ületada ±5 Shore A.

Ennetusstrateegiad

Puhtus: kogu elutsükli vältel toimuv väljakutse paigaldamisest kuni kasutamiseni

Tahkete osakeste oht

Vedeljahutussüsteemidel on õhkjahutussüsteemidega võrreldes palju madalam saastumistaluvus. Külmplaadi mikrokanalid on uskumatult väikesed ja tundlikud; mikroskoopilised osakesed võivad neid kanaleid ummistada ja jahutusjõudlust halvendada või, mis veelgi hullem, kiipe kahjustada või seisakuid põhjustada.

Soojusvaheti saastumise uuringud on näidanud, et saasteainete kogunemisel halveneb soojusülekanne kuni 14% ja rõhulang suureneb kuni 45%. Kuna tänapäevased tehisintellektiga serverid tuginevad täpsele jahutusvedeliku voolule ja soojuse eemaldamisele, võivad isegi väikesed vedeliku kvaliteediga seotud probleemid suurendada termilise drosselimise, seadmete halvenemise ja planeerimata seisakute ohtu.

Puhtuse standardid ja testimine

Standardi T/CAEE eelnõu määrab kindlaks puhtustaseme nõuded vastavalt standardile ISO 4406 vedeliku tahkete osakeste saastumise kohta. Vesfil kasutab enne tarnimist deioniseeritud veega loputust ja osakeste loendamise teste. Iga komplekti testitakse heeliumi massispektromeetriaga (≤1×10⁻⁶ mbar·L/s) ja hüdraulilise testimisega 1,5-kordse töörõhu juures.

Roostevabast terasest torude puhul tekitab automatiseeritud orbitaalkeevitus ühtlased, täieliku läbitungimisega ja gaasiga puhastatud keevisõmblused, mis minimeerivad saastumist. Polümeersüsteemide puhul on infrapunakeevitus (IR) mittekontaktne protsess, mis loob homogeensed molekulaarsed sidemed ilma täitematerjalide või keevitusgaasideta, kõrvaldades saastumisriski.

Jahutusvedeliku jälgimine ja filtreerimine

Tööstusharu parim tava soovitab jahutusvedeliku testimist kolme minimaalse intervalliga: kasutuselevõtul baasjoone kehtestamiseks, igal aastal normaalse töö ajal ja kaks korda aastas süsteemide puhul, mis toetavad suure tihedusega tehisintellektiga GPU töökoormust. Perioodiline jahutusvedeliku testimine on inimeste jaoks nagu rutiinne vereanalüüs – see aitab tuvastada tekkivaid probleeme enne, kui need mõjutavad jõudlust või töökindlust.

Filtrid on puhtuse säilitamiseks üliolulised. Suletud ahelaga vedelikjahutuses asuvad filtrid mitmes kohas, sealhulgas jahutusüksustes ja tagaluugi soojusvahetites (RDHx). Ühekordselt kasutatavaid „sokkfiltreid“ kasutatakse sageli paigaldamise ja puhastus-/loputustsüklite ajal, samas kui korduvkasutatavaid metallfiltreid kasutatakse tavapärase töö ajal ja neid saab puhastada.

Ennetusstrateegiad

Kokkuvõte: terviklik riskijuhtimise lähenemisviis

Kolm „nähtamatut tapjat” – rõhk, korrosioon ja puhtus – on omavahel seotud. Korrosioonisaadused võivad suurendada tahkete osakeste saastumist; rõhukõikumised võivad kiirendada väsimust ja purunemist korrosioonist nõrgenenud punktides; saastumine võib kiirendada korrosiooni, luues lokaliseeritud galvaanilisi rakke.

Terviklik lähenemine nõuab:

Nagu üks valdkonna allikas märgib, hoiab täpselt määratletud jahutusvedeliku haldusrežiim selliseid stsenaariume ära. Investeering ennetavasse haldusse on tagasihoidlik võrreldes seisakute võimalike kuludega suure tihedusega tehisintellekti keskkondades.