صمامات مشعب التبريد السائل: ما الذي يحتاجه الرف فعلًا

مشعب التبريد السائل هو العمود الفقري من الفولاذ المقاوم للصدأ الذي يمتد على طول الجزء الخلفي أو الجانبي للرف ويغذي كل خادم فيه بسائل التبريد. المشعب نفسه بسيط. أما الصمامات المثبتة عليه فهي التي تقرر هل يستطيع الفني سحب خادم واحد في الساعة 3 صباحًا دون تفريغ الرف، وهل يتحول نضح صغير إلى توقف عن التشغيل.

يغطي هذا الدليل مواضع الصمامات على مشعب الرف وعلى الأنابيب في أعلى المجرى منه، وما يتطلبه كل موضع فعليًا، وأين يكون مكان الصمام الكروي من الفولاذ المقاوم للصدأ. وهو مكتوب للذين يحددون هذه القطع: مصنّعو المشعبات وصانعو وحدات CDU والمتكاملون والمهندسون الذين يعتمدون الحلقة الثانوية.

ما الذي يفعله مشعب التبريد السائل

يوزّع مشعب الرف سائل التبريد من وحدة توزيع سائل التبريد إلى الألواح الباردة داخل الخوادم، ثم يجمع الراجع الدافئ ويعيده. وحدة توزيع سائل التبريد، وتُختصر عادةً إلى CDU، هي محطة الضخ وتبادل الحرارة التي تُبقي جانب تقنية المعلومات من الحلقة منفصلًا عن مياه المنشأة. وتسمى الحلقة المغلقة بين CDU والخوادم شبكة السائل الثانوية.

تأتي المشعبات في صور: وحدات رأسية داخل الرف، ووحدات أفقية تشغل مساحة من الرف، ومشعبات صفوف تغذي عدة رفوف. يغيّر الشكل قطر التجويف وعدد المخارج، لا منطق الصمامات. ويجب على كل تصميم أن يجيب عن الأسئلة الثلاثة نفسها: كيف تعزل فرعًا واحدًا، وكيف تفرّغه، وكيف تُخرج الهواء من النقطة العليا.

الحلقة من أولها إلى آخرها

توجد ثلاث حلقات بين المبرّد والشريحة، وتتغير متطلبات الصمامات عند كل تسليم. ومعرفة الحلقة التي تنتمي إليها القطعة تحسم معظم أسئلة المواصفات قبل أن تبدأ.

وحدة CDU هي الجدار بين الأولى والثانية. قد تكون مياه المنشأة عسرة ومهوّاة ومشتركة مع معدات لا يفحصها أحد؛ أما الحلقة الثانوية فمغلقة ومعالجة ومرشّحة، والعتاد فيها يُختار للحفاظ على ذلك. والصمام الذي لا يلفت النظر في غرفة المضخات يصبح مسألة تلوّث عندما يكون في جانب تقنية المعلومات من مبادل الحرارة ذاك.

صمامات مشعب الرف، موضعًا موضعًا

توجد خمسة مواضع للصمامات على مشعب الرف وحوله. اثنان منها فقط عادةً صمامان كرويان، وواحد منها ليس صمامًا تستطيع معظم شركات صناعة الصمامات بيعه أصلًا.

صفّان من هذه الصفوف يستحقان إجابة أطول، لأنهما الموضعان اللذان تدور فيهما معظم الخلافات حول المواصفات.

لماذا صمام عزل الفرع صمام كروي

لعزل الفرع مهمة واحدة: أن يُغلق كليًا، ويبقى مغلقًا، ويُفتح من جديد دون أن يعلق بعد أشهر من الجلوس في وضع واحد. والصمام الكروي بربع دورة يفعل ذلك بجزء متحرك واحد في مسار التدفق ومقعد يضغطه ضغط الخط إلى الإغلاق. لا يوجد سن ساق قد يتشنج ولا قرص قد يرتجف.

ويستحق نمط التكرار الإشارة. إذ تصف براءة اختراع من NVIDIA تغطي التبريد السائل على مستوى الرف صمامات عزل على كل من الإمداد والراجع عند النقطة التي تلتقي فيها الحلقة الثانوية بمشعب الرف، بحيث يمكن إغلاق رف واحد والعمل عليه دون رفع ألواح الأرضية. صمامان لكل رف، لا صمام واحد.

لماذا ليست توصيلة الخادم صمامًا كرويًا

يستخدم كل مخرج خادم وصلة سريعة جافة الفصل (Dry-Break). تحمل الوصلة صمامات إبرية داخلية خاصة بها تغلق النصفين لحظة انفصالهما، فيمكن سحب خادم والحلقة تعمل مع انسكاب يكاد لا يُذكر. وهذه تجميعات دقيقة، كثيرًا ما تُبنى في غرف نظيفة وتُختبر بتسرب الهيليوم، والسوق بيد قلة من المتخصصين.

وهذا مهم عند تقدير الفرصة. فالوصلات السريعة هي أكثر مكونات التدفق عددًا وقيمة في الرف. وهي أيضًا فئة منتجات مختلفة عن الصمام الكروي المصبوب من الفولاذ المقاوم للصدأ، ولا تحوّل أي قدرة تشغيل آلي أحدهما إلى الآخر. ومكان صانع الصمامات في هذه المنظومة هو مواضع العزل والتفريغ والمصفاة وصمام عدم الرجوع، لا الوصلة.

المواد: ما تقوله المواصفات المنشورة فعليًا

ستقرأون أن التبريد السائل سوق للفولاذ المقاوم للصدأ 316 وحده وأن سبائك النحاس محظورة تمامًا. والوثائق المنشورة للمنتجات لا تدعم ذلك.

يذكر دليل مشعب Vertiv داخل الرف المواد المبتلّة لمنتج تبيعه اليوم: الفولاذ المقاوم للصدأ 304 وEPDM والنحاس الأصفر والنحاس الأصفر المطلي بالنيكل. وجسم مشعب الرف من nVent من الفولاذ المقاوم للصدأ 304L. ولا تحظر أي من الوثيقتين سبائك النحاس في أي موضع من الحلقة الثانوية. والصحيح أن اختيار المادة تحكمه مادة التبريد ومعيار العميل نفسه، وأن الفولاذ المقاوم للصدأ حلّ محل النحاس الأصفر في بعض المواضع لأسباب المتانة. ويُعدّ صمام Apollo الكروي ذو غطاء الخرطوم من الفولاذ المقاوم للصدأ لمراكز البيانات المبرّدة بالسائل أوضح مثال، وقد جرى تقديمه لأن النسخة النحاسية لم تكن تصمد في ذلك الاستخدام.

القراءة العملية لمن يضع المواصفات: الفولاذ المقاوم للصدأ هو الخيار الافتراضي الآمن لكل ما يجب أن يدوم طوال عمر الرف، وتُحسم مسألة الدرجة بكيمياء مادة التبريد لا بقاعدة شاملة. أجسام صماماتنا مصبوبة بالشمع المفقود (Investment Casting) من CF8 وCF8M، وهما المكافئان المصبوبان لـ 304 و316. وإذا كان سائل التبريد يحمل كلوريدات، فإن 316 هو الدرجة التي ينبغي طلبها، لأن الموليبدينوم هو ما يقاوم التنقّر الناتج عن الكلوريد. وإذا كان خليط جلايكول معالجًا في حلقة مغلقة، فكثيرًا ما يكفي 304. أرسلوا لنا مواصفة سائل التبريد وسنخبركم أي الدرجتين سنسعّر.

كيمياء سائل التبريد وما تفعله بالصمام

تظهر ثلاثة موائع في هذه الحلقات: ماء معالج، وخليط بروبيلين جلايكول بنسبة تقارب 25 بالمئة للحماية من التجمد والحماية البيولوجية، وموائع عازلة كهربائيًا في تصاميم الغمر وبعض تصاميم الطورين. يطرح كل منها سؤالًا مختلفًا على الصمام، ولا يجيب عن أي منها تصنيف الضغط.

كيمياء الماء هي التي تحدد درجة الجسم. فالكلوريدات هي ما يسبب التنقّر في الفولاذ الأوستنيتي، ويحمل 316 الموليبدينوم تحديدًا لمقاومة ذلك. وخلائط الجلايكول تكون عادةً مثبَّطة، وتُظهر بيانات التآكل المنشورة للبروبيلين جلايكول المثبَّط معدلات مقبولة مع الفولاذ المقاوم للصدأ ومع سبائك النحاس، وهذا جزء من سبب استمرار ظهور النحاس الأصفر في قوائم المواد المبتلّة للمشعبات. أما الموائع العازلة كهربائيًا فتثير أسئلة توافق مع المطاط الصناعي لا مع المعدن.

مقاعدنا من PTFE، وهو خامل كيميائيًا تجاه العائلات الثلاث كلها، وهو سبب كون PTFE مادة المقعد الافتراضية في سلسلة صماماتنا الكروية. أما ما لن نخمّنه فهو مائعكم المحدد وحزمة الإضافات فيه. أرسلوا ورقة بيانات سائل التبريد مع الاستفسار وسنخبركم مم سنصنع الصمام، أو نخبركم بأننا نفضّل ألا نسعّره.

منفذ كامل أم منفذ مخفّض

المنفذ الكامل يعني أن تجويف الكرة يطابق تجويف الأنبوب، فلا يضيف الصمام تقريبًا أي تضييق. أما المنفذ المخفّض فيخفض التجويف بمقاس واحد، مما يعطي صمامًا أقصر وأخف وأرخص مع هبوط ضغط يمكن قياسه.

وفي حلقة سائل التبريد، على المضخة أن تتحمل ذلك الهبوط طوال عمر المنظومة، وصمامات الفروع على التوالي مع كل شيء آخر. ولهذا فإن الصمامات الكروية المنشورة لمراكز البيانات ذات منفذ كامل. صمام Apollo لمراكز البيانات ذو منفذ كامل، والصمامات من الفولاذ المقاوم للصدأ التي يدرجها موردون آخرون لهذه الخدمة ذات منفذ كامل أيضًا. حددوا المنفذ الكامل لكل ما هو في مسار التدفق، واحتفظوا بالمنفذ المخفّض لمخارج التفريغ والأجهزة حيث لا يهم التضييق.

التوصيلات الطرفية

لا يخضع طرف المشعبات في السوق للتوحيد القياسي كما في المصنع العملياتي. تستخدم المشعبات المنشورة شفاطات خراطيم (Hose Barbs) وأسنانًا مستقيمة ووصلات سريعة في جانب الخادم، وتوصيلات ملولبة أو ملحومة في أعلى المجرى. وأربعة خيارات تغطي معظم المطلوب.

يستحق Camlock ملاحظة. ورقة بيانات مكونات التبريد السائل من Supermicro تدرج طقم خرطوم نوع موصّله صمام كروي بنهايات Camlock، بتصنيف 10 bar. وهذا صمام كروي عادي من الفولاذ المقاوم للصدأ يؤدي مهمة في منظومة تبريد سائل، لا قطعة متخصصة.

الضغط ودرجة الحرارة: التصنيفات ليست الجزء الصعب

يعمل عتاد الحلقة الثانوية المنشور بضغط متواضع. تصنّف Vertiv مشعبها داخل الرف بضغط تشغيل أقصى 8 bar ومن 0°;C إلى 70°;C. وتختبر nVent تجميعة مشعبها حتى 150 psi. وطقم الخرطوم من Supermicro مصنّف حتى 10 bar.

والصمام الكروي القياسي من الفولاذ المقاوم للصدأ أعلى من ذلك بكثير. صماماتنا الكروية الملولبة والملحومة مصنّفة 1000 WOG، مع إصدار عالي الضغط من قطعتين عند 2000 WOG. ودرجة الحرارة هي الرقم الذي ينبغي قراءته بعناية لا الضغط: فمعظم سلسلة صماماتنا الكروية مصنّفة من −20°;C إلى 180°;C بمقاعد PTFE، وهو ما يغطي درجات حرارة حلقات سائل التبريد بهامش واسع.

العقبات الحقيقية للتأهيل في هذا السوق هي النظافة وإحكام التسريب والتوثيق، لا فئة الضغط. اطلبوا تقرير اختبار المصنع مع الطلبية. نوفر MTR عند الطلب ونحمل ISO 9001 وCE.

المقاعد والسيقان وما يتعطل بعد مئتي دورة

قد يحمل صمامان تصنيف 1000 WOG كلاهما ويسلكان سلوكًا مختلفًا بعد عام. فالتصنيف يصف الجسم. وما يتعطل أولًا هو في الغالب المقعد أو إحكام الساق، ولا يظهر أي منهما في سطر ورقة البيانات.

يعيش المقعد في حلقة سائل التبريد حياة سهلة حراريًا وصعبة ميكانيكيًا. فدرجات الحرارة تبقى ضمن ما يتحمله PTFE بسهولة، لكن الصمام قد يُشغَّل في كل مرة يُبدَّل فيها خادم، وقد يبقى دون حركة أشهرًا بين تلك الدورات. يتخذ PTFE شكلًا دائمًا تحت الحمل؛ والسؤال هل يحمّل التصميم المقعد مسبقًا ليسترد شكله. ويؤدي تعبئة الساق ذات التحميل الحي المهمة نفسها عند الساق، إذ تُبقي قوة الإحكام ثابتة مع استرخاء التعبئة. ويستخدم صمامنا الهوائي من ثلاث قطع مقاعد PTFE بتحميل حي مع حلقة O لساق من Viton لهذا السبب.

ويكسب الجسم من ثلاث قطع مكانته هنا أيضًا. فيمكن إعادة تجميعه في موضعه: تفك براغي الجسم، وتستبدل المقاعد والأختام، وتعيده دون قطع الأنبوب. وفي حلقة يكون فيها التفريغ حدثًا، فهذا هو الفرق بين عمل من خمس عشرة دقيقة وتوقف كامل.

الترشيح وصمامات عدم الرجوع: الجزءان اللذان ينساهما الناس

مواصفة Dell للتبريد السائل المباشر على مستوى الرف تضع شرط ترشيح على الحلقة، في حدود مصفاة شبكية 35 إلى 40 mesh في جانب المنشأة وترشيح 50 micron على شبكة السائل الثانوية. فالشوائب في حلقة سائل التبريد تنتهي في القنوات الدقيقة للوح البارد، واللوح البارد ليس قطعة تُصان في الموقع.

والمصفاة على شكل Y هي الطريقة المعتادة لتحقيق ذلك على مسار أنابيب. ومصفياتنا مصبوبة من 316 مع شبكة من الفولاذ المقاوم للصدأ، بتصنيف 800 WOG، وتتوفر نسخة بصمام تصريف على الغطاء لشطف الشبكة دون فتح الخط.

وتضع وثيقة Dell نفسها صمام تنفيس ضغط داخل CDU بعد المضخة وصمام عدم الرجوع، بضغط فتح 75 psi. ويوقف صمام عدم الرجوع عند مخرج المضخة التدفق العكسي عندما تتوقف مضخة في زوج احتياطي. وتناسب صمامات عدم الرجوع المتأرجحة المسارات الأفقية، أما صمامات عدم الرجوع ذات النابض فتتولى المسارات الرأسية وخدمة الإغلاق السريع.

من يحدد ماذا

نادرًا ما تشتري الصمام الموجود على مشعب الرف الشركةُ التي تشغّل مركز البيانات. إذ يُحدَّد في موضع أعلى في السلسلة، ومعرفة من يمسك القلم تختصر الحديث.

ينص دليل Vertiv صراحةً على أن صمام الإيقاف الخارجي هو من اختيار المهندس المسؤول. وهذا السطر الواحد يفسر لماذا تُشترى هذه الصمامات بكميات مشاريع من قِبل المتكاملين، لا بالجملة من صانع المشعب.

ما الذي يسوء عادةً

• خنق التدفق بصمام كروي. الصمام الكروي جهاز تشغيل أو إيقاف. وإذا فُتح جزئيًا يتآكل المقعد وتضعف سلطة التحكم. والموازنة من شأن صمام موازنة.
• لا عزل عند الرف. إذا كان الإيقاف الوحيد عند CDU، فإن تبديل لوح بارد واحد يُخرج الصف كله من الخدمة. والزوج المتكرر عند مخرج الرف تأمين رخيص.
• افتراض أن المشعب جاء بكل شيء. تنص Vertiv بوضوح على أن مشعبها يُشحن بصمام تفريغ وأن الإيقاف الخارجي مسؤولية المهندس. وهذا الصمام يجب أن يظهر في قائمة مواد أحدهم.
• الشراء بفئة الضغط وحدها. قد يحمل صمامان 1000 WOG كلاهما ويسلكان سلوكًا مختلفًا بعد 200 دورة. مادة المقعد وإحكام الساق والنظافة عند التجميع هي ما يفرّق بينهما.
• لا تفريغ ولا تهوية عند الأطراف. الحلقة التي لا يمكن تفريغها لا يمكن صيانتها، والهواء المحبوس عند النقطة العليا يحرم الفرع الذي تحته من التدفق.

ما الذي يُطلب من مورّد الصمامات

القطع عادية. والأوراق والعملية التي تقف خلفها هي ما يقيّمه المشتري في هذا السوق فعليًا. هناك خمسة أمور من المعقول طلبها، وأي مصنّع لا يستطيع الإجابة عنها يستحق نظرة ثانية.

• تغطية اختبار التسريب. اسألوا هل يُختبر كل صمام أم عينة من الدفعة. نختبر كل صمام قبل شحنه، لا عينة.
• إمكانية تتبّع المادة. تقرير اختبار المصنع لمادة الجسم، متوفر عند الطلب ويُذكر وقت الطلبية.
• الفحص الأبعادي. تقرير عند الطلب، وهو مهم عندما يجب أن يلائم الصمام حيّزًا صممه شخص آخر.
• مصدر الصب. اسألوا هل يصبّ المورّد أجسامه بنفسه أم يشتريها. نحن نصبّ في مسبكنا الخاص، ثم نشغّل آليًا ونجمّع في أرضيتنا.
• نظام الجودة. ISO 9001 وعلامة CE. وإذا لم تُذكر شهادة، فافترضوا أنها غير متوفرة.

ليس في ذلك شيء غريب على صانع صمامات. لكن من غير المعتاد أن يُطلب كل ذلك دفعة واحدة، وهذا ما يدل على أن العميل يبني شيئًا لا يمكن إخراجه من الخدمة بسهولة.

ما نوفره لهذه الخدمة

نحن مصنّع صمامات في لونغجينغ (Longjing)، تايتشونغ، تايوان. نصبّ ونشغّل آليًا ونجمّع هنا منذ عام 1995، بمسبكنا الخاص وأرضية تجميعنا، ونصنّع خطنا الخاص إضافة إلى أعمال العلامة الخاصة (Private Label) للعلامات التي تضع اسمها على ما نصنعه. لا نصنّع وصلات سريعة، وسنقول ذلك قبل أن تسألوا.

الأسنان هي PT أو NPT أو PF. الأجسام مصبوبة بالشمع المفقود (Investment Casting) في مسبكنا الخاص، ومشغّلة آليًا ومجمّعة في أرضيتنا، والمقاعد من PTFE. والأعمال حسب الطلب لا تقتصر على الفولاذ المقاوم للصدأ: إذا كان رسمكم يتطلب مادة أخرى، فأرسلوه وسنسعّره. وللعلامة الخاصة (Private Label) والنقش بالليزر والختم والكرتون المطبوع وفق تصميمكم، انظروا كيف تجري الأعمال حسب الطلب وأعمال OEM للصمامات لدينا، وللصمامات الأبعد في أعلى المجرى اقرأوا دليلنا عن الصمامات في وحدة توزيع سائل التبريد وشبكة السائل الثانوية.

قائمة مراجعة المواصفات

ضعوا هذه البنود الثمانية على الرسم وسيختفي معظم الأخذ والرد.

• درجة الجسم، مذكورة 304 أو 316 بدلًا من تركها للمورّد
• نوع المنفذ، منفذ كامل لكل ما هو في مسار التدفق
• نوع التوصيل ومعيار السن، PT أو NPT أو PF، أو لحام تجويفي أو لحام تناكبي
• مادة المقعد وهل يلزم التحميل الحي
• ضغط التشغيل ونطاق درجة الحرارة للحلقة، لا للصمام
• التشغيل، يدوي أو هوائي، مع معيار التركيب إذا كان مُشغَّلًا
• المستندات المطلوبة عند التسليم: تقرير اختبار المصنع، وتقرير أبعاد، وسجل اختبار التسريب
• متطلبات النقش، بما فيها العلامة الخاصة إذا كان الصمام يحمل علامتكم

الأسئلة الشائعة

ما الصمامات التي توضع على مشعب التبريد السائل؟

يحمل مشعب الرف وصلة سريعة جافة الفصل (Dry-Break) عند كل مخرج خادم، وصمام تفريغ عند النقطة الدنيا، وصمام نزف هواء عند النقطة العليا. وتستخدم مخارج الفروع والتوصيلة في أعلى المجرى إلى الرف صمامات كروية للعزل. تنشر nVent صمامات كروية من الفولاذ المقاوم للصدأ على فروع مشعب الرف الخاص بها، وتشحن Vertiv مشعبها بصمام تفريغ مع ترك صمام الإيقاف الخارجي للمهندس المسؤول.

هل ينبغي أن يكون صمام العزل من الفولاذ المقاوم للصدأ 304 أم 316؟

يعتمد على سائل التبريد. يحتوي 316 على الموليبدينوم الذي يقاوم التنقّر الناتج عن الكلوريد، فهو الدرجة التي ينبغي تحديدها حيث يحمل المائع كلوريدات أو حيث يتطلبه معيار العميل. وكثيرًا ما يكفي 304 في حلقة مغلقة معالجة. وتستخدم المشعبات المنشورة كلتيهما: جسم nVent من 304L، وتدرج Vertiv الفولاذ المقاوم للصدأ 304 مع النحاس الأصفر ضمن موادها المبتلّة. ولا توجد قاعدة منشورة تحظر سبائك النحاس من الحلقة الثانوية.

هل يلزم أن يكون الصمام الكروي للتبريد السائل ذا منفذ كامل؟

لكل ما هو في مسار التدفق، نعم. المنفذ الكامل يعني أن تجويف الكرة يطابق تجويف الأنبوب، فلا يضيف الصمام تقريبًا أي هبوط ضغط تتحمله المضخة. والمنفذ المخفّض مقبول على أذرع التفريغ ومخارج الأجهزة حيث لا يهم التضييق. والصمامات الكروية من الفولاذ المقاوم للصدأ المنشورة لخدمة مراكز البيانات ذات منفذ كامل.

ما تصنيف الضغط الذي يحتاجه صمام حلقة سائل التبريد؟

أقل مما يتوقعه معظم الناس. تصنّف Vertiv مشعبها داخل الرف عند 8 bar، وطقم الخرطوم من Supermicro عند 10 bar، وتختبر nVent تجميعة مشعبها حتى 150 psi. والصمام الكروي القياسي 1000 WOG من الفولاذ المقاوم للصدأ أعلى من ذلك بكثير. وفئة الضغط نادرًا ما تكون العامل المحدِّد. فالنظافة وإحكام التسريب عبر الدورات الحرارية وتوثيق المادة هي ما يقرر هل يُقبل الصمام.

هل يمكنني استخدام صمام كروي لموازنة التدفق بين الفروع؟

لا. الصمام الكروي جهاز عزل. وإذا بقي مفتوحًا جزئيًا فإن سلطة التحكم فيه ضعيفة ويبلى المقعد حيث تقع حافة الكرة في التدفق. استخدموا صمام موازنة لتوزيع التدفق، واحتفظوا بالصمام الكروي لخدمة الفتح الكامل والإغلاق الكامل. المهمتان متجاورتان على المشعب نفسه وليستا قابلتين للتبادل.

الخلاصة

يغلب على عدد الصمامات في مشعب التبريد السائل الوصلات السريعة، لكن القطع التي تحدد قابلية الصيانة عادية: صمام كروي بمنفذ كامل من الفولاذ المقاوم للصدأ على كل فرع، وزوج متكرر عند التقاء الحلقة بالرف، وتفريغ في الأسفل، وتهوية في الأعلى، ومصفاة لحماية الألواح الباردة، وصمام عدم رجوع عند المضخة. لا شيء من ذلك غريب. إنه عمل صمامات من الفولاذ المقاوم للصدأ بتوقعات أشد حول النظافة والتوثيق مما في عمل غرفة المضخات.

إذا كنتم تبنون مشعبات أو وحدات CDU أو الأنابيب حولها وتريدون تسعير مواضع العزل والتفريغ والمصفاة وصمام عدم الرجوع من مصنع واحد، فأرسلوا الرسم أو المواصفة وسنسعّره.