DE112013000899T5

DE112013000899T5 - Kühlsystemsteuerung oder -regelung und Kühlsystembedienung auf der Grundlage zeitgestützter Schwankungen einer betrieblichen Variablen

Info

Publication number: DE112013000899T5
Application number: DE112013000899.8T
Authority: DE
Inventors: c/o IBM Corporation Muller Paul K.; c/o IBM Corporation Vogel Andrews Harold; c/o IBM Corporation Kearney Daniel James; c/o IBM Corporation Yashchin Emanuel; c/o IBM Canada Levesque Paul Rejean
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2012-04-10
Filing date: 2013-03-06
Publication date: 2014-11-13
Anticipated expiration: 2033-03-07
Also published as: WO2013153467A1; US20130263611A1; DE112013000899B4; US20130264044A1; GB2515682B; US8925339B2; GB2515682A; DE112013000899T8; US8991198B2; GB201416843D0

Abstract

Es wird eine automatische Steuerung oder Regelung eines mindestens eine elektronische Komponente kühlenden Kühlsystems bereitgestellt. Die Steuerung oder Regelung beinhaltet, Schwankungen einer betrieblichen Variablen des Kühlsystems oder der mindestens einen elektronischen Komponente über eine Zeitdauer zu überwachen und zumindest teilweise auf der Grundlage der Schwankungen der betrieblichen Variablen über der Zeitdauer automatisch zu ermitteln, ob die Steuerung oder Regelung des Kühlsystems anzupassen ist, um die Schwankungen der betrieblichen Variablen zu begrenzen. In einer Realisierung kann das Verfahren abhängig von den Schwankungen der betrieblichen Variablen und davon, ob die Steuerung oder Regelung des Kühlsystems zuvor angepasst wurde, weiterhin ein automatisches Ermitteln einer Ausfallwahrscheinlichkeit oder einer erwarteten Restlebensdauer des Kühlsystems, und als Reaktion darauf, dass die vorhergesagte Ausfallwahrscheinlichkeit einen ersten akzeptablen Grenzwert überschreitet oder die erwartete Restlebensdauer unter einem zweiten akzeptablen Grenzwert liegt, ein automatisches Planen einer Kühlsystem-Reparatur oder eines Kühlsystem-Austausches beinhalten.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung ist allgemein auf die Kühlsystemsteuerung oder -regelung gerichtet. Insbesondere stellt sie ein Verfahren und eine Vorrichtung bereit, die geeignet sind, ein mindestens eine Komponente kühlendes Kühlsystem zu betreiben.
STAND DER TECHNIK
Wie bekannt ist, erzeugt das Betreiben elektronischer Einheiten Wärme. Diese Wärme sollte von den Einheiten abgeführt werden, um die Sperrschichtemperaturen der Einheiten innerhalb wünschenswerter Grenzen zu halten. Ein Ausfall beim Abführen von Wärme kann zu erhöhten Gerätetemperaturen führen, was möglicherweise zu thermischem Durchgehen führt. Mehrere Trends in der Elektronikbranche haben die Wärmeverwaltung gemeinsam zu einem bedeutenden Gesichtspunkt werden lassen, was die Wärmeabfuhr für elektronische Einheiten insbesondere bei Technologien einschließt, bei denen die Wärmeverwaltung herkömmlicherweise weniger berücksichtigt wurde, wie beispielsweise ein komplementärer Metalloxid-Halbleiter (complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS)). Insbesondere hatte der Bedarf nach schnelleren und dichter gepackten Schaltungen eine direkte Auswirkung auf die Bedeutung der Wärmeverwaltung. Als Erstes erhöht sich die Energiedissipation und damit die Wärmeerzeugung mit steigenden Betriebsfrequenzen. Als Zweites können bei niedrigeren Sperrschichttemperaturen der Einheiten höhere Betriebsfrequenzen möglich sein. Da weiterhin immer mehr Einheiten auf einen einzigen Chip gepackt werden, erhöht sich die Leistungsdichte (Watt/cm²), was zur Notwendigkeit führt, von einem Chip oder Modul einer gegebenen Größe mehr Energie abzuführen.
Ein alternativer Ansatz zur herkömmlichen Luftkühlung elektronischer Einheiten oder Komponenten liegt darin, eine Kühlflüssigkeit zu verwenden. In einem eine Kühlflüssigkeit aufweisenden Kühlsystem kann die Kühlflüssigkeit in direktem oder indirektem Kontakt mit der zu kühlenden elektronischen Komponente stehen. Insbesondere kann die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit von Hochleistungs-CMOS-Schaltungen mithilfe von Flüssigkeitskühlung verbessert werden, wie beispielsweise Kühlungs- oder Wasser- anstelle von Luftkühlung. In solch einem System kann die Leistungsfähigkeit des Flüssigkeitskühlsystems einen wichtigen Faktor bei der Leistungsfähigkeit der gekühlten elektronischen Komponente (z. B. einem Prozessor, Mehrfachchipmodul oder Server) darstellen.
Ein Verfahren, mit einer deutlichen Verschlechterung bei der oder den beobachteten Temperatur(en) für eine zu kühlende Komponente umzugehen, liegt darin, die verwendete Taktfrequenz zum Beispiel um die Hälfte herabzusetzen. Ein solches Verfahren senkt die durch die Logikeinheit erzeugte Leistung ausreichend, so dass Bedenken aufgrund hoher Temperaturen beseitigt werden. Der Ansatz stellt im Wesentlichen einen einfachen thermischen Schutz dar, um Schäden an der Logikeinheit oder Komponente zu verhindern. Proaktivere Verfahren der Kühlsystemüberwachung und des Kühlsystemaustauschs wären wirtschaftlich vorteilhaft.
Es ist daher ein Bedarf in der Technik vorhanden, das zuvor genannte Problem zu lösen.
KURZDARSTELLUNG
Im Hinblick auf einen ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines mindestens eine Komponente kühlenden Kühlsystems bereit, wobei das Verfahren aufweist: Überwachen von Schwankungen einer betrieblichen Variablen des Kühlsystems oder der mindestens einen durch das Kühlsystem gekühlten Komponente über eine Zeitdauer; und zumindest teilweise auf der Grundlage der Schwankungen der betrieblichen Variablen über der Zeitdauer ermitteln, ob eine Steuerung oder Regelung des Kühlsystems anzupassen ist, um die Schwankungen der betrieblichen Variablen zu begrenzen.
Im Hinblick auf einen weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Steuer- oder Regelsystem zum Steuern oder Regeln des Betriebs eines mindestens eine Komponente kühlenden Kühlsystems bereit, wobei die Steuer- oder Regeleinheit aufweist: einen Speicher; einen mit dem Speicher verbundenen Prozessor; ein Überwachungsmittel zum Überwachen von Schwankungen einer betrieblichen Variablen des Kühlsystems oder der mindestens einen durch das Kühlsystem gekühlten Komponente über eine Zeitdauer; und zumindest teilweise als Reaktion auf die Schwankungen der betrieblichen Variablen über der Zeitdauer ein Ermittlungsmittel zum Ermitteln, ob eine Steuerung oder Regelung des Kühlsystems anzupassen ist, um die Schwankungen der betrieblichen Variablen zu begrenzen.
Im Hinblick auf einen weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Steuer- oder Regelsystem zum Steuern oder Regeln des Betriebs eines mindestens eine Komponente kühlenden Kühlsystems bereit, wobei die Steuer- oder Regeleinheit aufweist: einen Speicher; einen Prozessor, der mit dem Speicher verbunden und eingerichtet ist, ein Durchführen eines Verfahrens zum Durchführen der Schritte der Erfindung zu erleichtern.
Hinsichtlich eines weiteren Aspekts stellt die vorliegende Erfindung ein Computerprogrammprodukt zum Betreiben eines mindestens eine Komponente kühlenden Kühlsystems bereit, wobei das Computerprogrammprodukt ein computerlesbares Speichermedium aufweist, das durch eine Verarbeitungsschaltung lesbar ist und Anweisungen zur Ausführung eines Verfahrens zum Durchführen der Schritte der Erfindung durch die Verarbeitungsschaltung speichert.
Hinsichtlich eines weiteren Aspekts stellt die vorliegende Erfindung ein auf einem computerlesbaren Medium gespeichertes und in den internen Speicher eines digitalen Computers ladbares Computerprogramm bereit, das Software-Codeteile umfasst, die bei Ausführen des Programms auf einem Computer die Schritte der Erfindung durchführen können.
Durch die Bereitstellung eines Verfahrens zum Betreiben eines mindestens eine Komponente kühlenden Kühlsystems werden die Unzulänglichkeiten des Standes der Technik überwunden und weitere Vorteile bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet zum Beispiel ein Überwachen von Schwankungen einer betrieblichen Variablen des Kühlsystems oder der mindestens einen durch das Kühlsystem gekühlten Komponente über eine Zeitdauer, und zumindest teilweise auf der Grundlage der Schwankungen der betrieblichen Variablen über der Zeitdauer ermitteln, ob eine Steuerung oder Regelung des Kühlsystems anzupassen ist, um die Schwankungen der betrieblichen Variablen zu begrenzen.
Steuer- oder Regelsysteme und Computerprogrammprodukte bezüglich eines oder mehrerer Aspekte der vorliegenden Erfindung werden hierin ebenfalls beschrieben und beansprucht. Weiterhin werden Dienste bezüglich eines oder mehrerer Aspekte der vorliegenden Erfindung hierin ebenfalls beschrieben und unter Umständen beansprucht.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die Techniken eines oder mehrerer Aspekte der vorliegenden Erfindung verwirklicht. Weitere Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung werden hierin detailliert beschrieben und als Teil der beanspruchten Erfindung angesehen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird nun in lediglich beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, wie sie in den folgenden Figuren veranschaulicht sind:
1A zeigt eine Ausführungsform eines Kühlsystems gemäß dem Stand der Technik, das eine modulare Kälteeinheit (modular refrigeration unit (MRU)) oder ein Dampfkomprimierungs-Kühlsystem zeigt, die oder das mehrere elektronische Komponenten eines elektronischen Systems kühlt, und in dem eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung realisiert werden kann;
1B zeigt eine Ausführungsform einer Kühlschleife eines Kühlsystems (wie beispielsweise die in 1A abgebildete MRU) gemäß dem Stand der Technik, das eine elektronische Komponente wie beispielsweise ein Mehrfachchipmodul zeigt und in dem eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden kann;
2 veranschaulicht gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Beispiel eines Ablaufplans, der zeigt, wie: ein Code einer modularen Kälteeinheit (MRU), der ein Verfahren zum Regulieren einer Temperatur eines Mehrfachchipmoduls (multi-chip module (MCM)) unter der primären MRU-Kühlung enthält; ein Leistungssteuercode (power control code (PCC)), der ein Verfahren zum Ermitteln und Übermitteln des thermischen Zustands oder Bereichs enthält, der gleich einer bestimmten Temperatur- und elektrischen Spannungsbedingung ist; und ein Code einer Zykluslenkungsanwendung (Cycle Steering Application(CSA)), der ein Verfahren zum Vergleichen der verschiedenen Logiktaktgeber mit den vorhandenen thermischen Herabsetzungszuständen enthält, in einem einzigen Temperatur-Leistungs-Logiksteuersystem interagieren können;
3A zeigt eine schematische Darstellung eines Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei dem der MRU-Code, der PCC-Code und der CSA-Code physisch in einem Server mit vier Prozessorblöcken (processor books) oder Knoten angeordnet sind, die in einem Primärmodus durch zwei MRUs und in einem Sicherungsmodus durch Gebläse gekühlt werden;
3B zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das einen Fernübersichtsüberwacher/eine Fernübersichtssteuerung aufweist, der oder die mit einem Rechenzentrum verbunden ist, das einen oder mehrere Elektronikgehäuserahmen aufweist, wobei ein einzelner Elektronikgehäuserahmen so veranschaulicht ist, dass er zwei MRUs aufweist, die über jeweilige Kühlschleifen entsprechende Blöcke oder Knoten des Elektroniksystems kühlen;
4A zeigt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für eine gegebene Kühlschleife und einen gegebenen Systemknoten grafisch eine Oszillation einer betrieblichen Temperatur mehrerer durch diese Kühlschleife gekühlter Komponenten (wie beispielsweise mehrere Prozessorchips eines MCM);
4B zeigt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für eine alternative Kühlschleife und einen alternativen Systemknoten grafisch eine Oszillation der betrieblichen Temperatur mehrerer durch diese Kühlschleife des Kühlsystems gekühlter Komponenten;
5 zeigt gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Erfindung einen Ablaufplan einer Ausführungsform eines Prozesses zum Bestimmen der Oszillation einer betrieblichen Variablen eines Kühlsystems oder einer durch das Kühlsystem gekühlten Komponente und zum Speichern ausgewählter Oszillationsdaten und Übermitteln der Daten an einen Fernüberwacher/eine Fernsteuerung;
6A zeigt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung grafisch eine Oszillation einer Chiptemperatur einer durch ein Kühlsystem mit dynamisch geänderten Proportional-Integral-Differential-Parametern gekühlten Mehrfachchipkomponente;
6B zeigt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung grafisch eine von Oszillationen einer Temperaturvariablen der gekühlten Komponente(n) abgeleitete tägliche Oszillationskennzahl;
6C zeigt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung grafisch eine Anzahl von überwachten Kühlsystemen und veranschaulicht die Identifizierung eines oder mehrerer Ausreißer-Kühlsysteme mit übermäßigen täglichen Oszillationskennzahlen;
7A zeigt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung grafisch ein Verdichten täglicher Oszillationskennzahlen in eine Oszillationskennzahl für eine Kühlschleife eines Kühlsystems;
7B zeigt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Ablaufplan einer Ausführungsform eines Steuerungsprozesses, der ein automatisches Anpassen einer PID-Parameter-Steuerung eines Kühlsystems beinhaltet;
8 zeigt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Ablaufplan einer Ausführungsform eines Prozesses zum Durchführen einer vorhersagenden Ausfallanalyse und/oder einer Analyse erwarteter Restlebensdauern eines oder mehrerer Elemente eines Kühlsystems; und
9 zeigt eine Ausführungsform eines Computerprogrammprodukts gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Der hierin verwendete Begriff „Elektronikgehäuserahmen” schließt jeden Rahmen, jedes Rack, Gehäuse, Blade-Server-System usw. mit mindestens einer wärmeerzeugenden elektronischen Komponente eines Computersystems oder Elektroniksystems und unter Umständen zum Beispiel einen eigenständigen Computerprozessor mit einer Verarbeitungskapazität im hohen, mittleren oder unteren Bereich ein. In einer Ausführungsform kann ein Elektronikgehäuserahmen mehrere Knoten oder Blöcke aufweisen, von denen jeder eine oder mehrere wärmeerzeugende Komponenten besitzt, die Kühlung erfordern. Jede „wärmeerzeugende elektronische Komponente” kann eine elektronische Einheit, ein elektronisches Modul, einen Chip mit integrierter Schaltung, ein Mehrfachchipmodul (die zum Beispiel einen oder mehrere Prozessorchips aufweisen) usw. aufweisen.
Das Wort „Kältemittel” wird hierin verwendet, um jedes Kühlmittel zu bezeichnen, das in einem Dampf-Kompressions/Expansions-System verwendet werden kann. Ein Beispiel für ein Kältemittel innerhalb eines Kühlsystems gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt das Kühlmittel R-134A (d. h. 1,1,1,2-Tetrafluorethan) dar, allerdings werden die hierin offenbarten Konzepte problemlos auf andere Typen von Kältemittel, andere nichtleitende Flüssigkeiten (z. B. Fluorcarbon-Flüssigkeit) oder weitere Typen von Kühlmittel angewandt, während die Vorteile und einzigartigen Merkmale der vorliegenden Erfindung beibehalten werden.
Allgemein ausgedrückt wird hierin eine automatische Steuereinrichtung für ein mindestens eine elektronische Komponente kühlendes Kühlmittel offenbart. Die Steuereinrichtung beinhaltet, Schwankungen einer betrieblichen Variablen des Kühlsystems oder der mindestens einen elektronischen Komponente über eine Zeitdauer zu überwachen, und zumindest teilweise auf der Grundlage der Schwankungen der betrieblichen Variablen über der Zeitdauer automatisch zu ermitteln, ob die Steuerung des Kühlsystems anzupassen ist, um die Schwankungen der betrieblichen Variablen zu begrenzen. In den nachstehend vorgestellten Realisierungen kann das Verfahren abhängig von der Frequenz und Höhe der Schwankungen der betrieblichen Variablen und ob die Steuerung des Kühlsystems zuvor angepasst wurde, weiterhin ein automatisches Ermitteln einer Ausfallwahrscheinlichkeit oder einer erwarteten Restlebensdauer für ein oder mehrere Elemente des Kühlsystems, und als Reaktion darauf, dass die vorhersagende Ausfallwahrscheinlichkeit einen ersten akzeptablen Grenzwert überschreitet oder die erwartete Restlebensdauer unter einem zweiten akzeptablen Grenzwert liegt, ein automatisches Planen einer Reparatur oder eines Austausches für ein Kühlsystem beinhalten.
Zu Beginn werden 1A bis 3B nachstehend als detaillierte Beispiele eines Kühlsystems und einer elektronischen Komponente beschrieben, innerhalb derer die hierin offenbarte Steuereinrichtung verwendet werden kann. Es ist in dieser Hinsicht zu beachten, dass die nachstehend unter Bezugnahme auf 4A bis 9 vorgestellten Steuerungskonzepte in Kombination mit einer Zykluslenkungsanwendung realisiert werden können, falls dies für eine bestimmte Anwendung gewünscht ist.
1A zeigt ein Kühlsystem 100 als eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Kühlsystem 100 enthält einen Kondensator 104 und zwei Verdampfer 106 und 108. Die Verdampfer 106 und 108 kühlen wärmeerzeugende elektronische Komponenten 110 bzw. 112. In dieser Ausführungsform handelt es sich bei den Komponenten 110 und 112 jeweils um ein oder mehrere Mehrfachchipmodule (MCMs), es versteht sich jedoch, dass andere Komponenten (z. B. einzelne Prozessoren, Speicher) gleichermaßen gekühlt werden können.
Beide Verdampfer 106 und 108 werden von dem gemeinsamen Kondensator 104 mit Kältemittel versorgt. Ein Expansionsventil 114 empfängt flüssiges Kältemittel unter hohem Druck vom Kondensator 104 und erzeugt flüssiges Kältemittel unter niedrigem Druck für den Verdampfer 106. Ein Expansionsventil 116 empfängt flüssiges Kältemittel unter hohem Druck vom Kondensator 104 und erzeugt flüssiges Kältemittel unter niedrigem Druck für den Verdampfer 108. Die Expansionsventile 114 und 116 sind elektrisch steuerbar. Eine Steuereinheit 120 stellt dem Expansionsventil 114 und dem Expansionsventil 116 Steuersignale bereit, um den Kältemittelfluss und den Druckabfall an jedem Expansionsventil zu steuern. In einer beispielhaften Ausführungsform enthalten die Expansionsventile 114 und 116 jeweils einen Schrittmotor, der auf Steuersignale von der Steuereinheit 120 reagiert. Der Schrittmotor öffnet oder schließt eine Öffnung im Expansionsventil, um den Kältemittelfluss und den Druckabfall zu steuern. Die Steuereinheit 120 führt gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Erfindung ein Computerprogramm aus, um die Expansionsventile 114 und 116 zu steuern.
Das flüssige Kältemittel unter niedrigem Druck verlässt die Expansionsventile 114 und 116 und wird den Verdampfen 106 bzw. 108 zugeführt. In lediglich beispielhafter Weise wird das Kältemittel in jedem Verdampfer 106 und 108 teilweise durch eine weitere feste Expansionsstruktur 107 bzw. 109 in dampfförmiges Kältemittel mit niedrigem Druck umgewandelt und anschließend einem gemeinsamen Kompressor 122 bereitgestellt. Hochdruckdampf aus dem Kompressor 122 wird dem Kondensator 104 bereitgestellt. Ein Lüfter 126 stellt einen Luftstrom über dem Kondensator 104 her, um das Kühlen des dampfförmigen Kältemittels unter hohem Druck zu flüssigem Kältemittel unter hohem Druck zu erleichtern.
In einer Ausführungsform kann eine Vielzahl von Temperatursensoren über das Kühlsystem 100 verteilt sein. Bei den Sensoren kann es sich um Thermistoren oder andere bekannte Temperatursensoren handeln. Ein Sensor T1 misst die in den Kondensator 104 eintretende Lufttemperatur. Ein Sensor T2 misst die aus dem Kondensator 104 austretende Lufttemperatur. Sensoren T3 und T3' stellen eine redundante Messung der aus dem Kondensator 104 austretenden Kältemitteltemperatur bereit. Ein Sensor T4 misst die in den Kondensator 104 eintretende Kältemitteltemperatur. Ein Sensor T6 misst die in den Verdampfer 106 eintretende Kältemitteltemperatur und ein Sensor T7 misst die aus dem Verdampfer 106 austretende Kältemitteltemperatur. Ein Sensor T8 misst die in den Verdampfer 108 eintretende Kältemitteltemperatur. Ein Sensor T_hat1 misst die Temperatur bei der elektronischen Komponente 110 und ein Sensor T_hat2 misst die Temperatur bei der elektronischen Komponente 112.
Jeder verwendete Temperatursensor erzeugt ein Temperatursignal, das der Steuereinheit 120 bereitgestellt wird und als T_in abgebildet ist. In einer Ausführungsform kann die Steuerung oder die Steuereinheit 120 die Expansionsventile 114 und/oder 116 als Reaktion auf eines oder mehrere der Temperatursignale automatisch einstellen, um die Logikmodule der elektronischen Komponenten 110 und 112 auf einer vorgegebenen Temperatur zu halten. In einem Aspekt steuert die Steuereinheit 120 die Expansionsventile 114 und/oder 116 so, dass gewünschte Überhitzungsventile erhalten werden, während jede elektronische Komponente auf einer gewünschten Temperatur gehalten wird. Jede Komponente 110 und 112 kann auf einer anderen Temperatur oder derselben Temperatur gehalten werden, selbst wenn die Komponenten unterschiedliche Wärmebelastungen aufweisen.
Die Verdampfer 106 und 108 können über Schnell-Trennkupplungen 130 mit den Kältemittelversorgungs- und den Kältemittelrückführungsleitungen verbunden sein. Die steuerbaren Expansionsventile 114 und 116 ermöglichen es, einen Verdampfer zu Wartungszwecken oder zur Aufrüstung zu entfernen, während der andere Verdampfer, Kondensator und Kompressor weiterhin arbeitet. Zum Beispiel kann das Expansionsventil 114 geschlossen und das Kältemittel durch Saugen des Kompressors 122 aus dem Verdampfer 106 entfernt werden. Der Verdampfer 106 kann dann zur Wartung oder Aufrüstung usw. entfernt werden.
Obwohl zwei mit einer einzigen modularen Kälteeinheit (MRU) (Kondensator, Kompressor, Expansionsventile und Steuereinheit) verbundene Verdampfer gezeigt sind, versteht es sich, dass mehr als zwei Verdampfer mit jeder MRU über jeweils eine Kühlschleife verbunden sein können.
1B zeigt eine vereinfachte Darstellung einer Ausführungsform eines Kühlsystems 100'. Bei diesem Kühlsystem 100' ist eine einzelne Kühlschleife 150 veranschaulicht, die einen Verdampfer 151, einen Kompressor 152, einen Kondensator 153 mit einer zugeordneten Luftbewegungseinheit 154, ein elektronisches Expansionsventil 155 und eine Steuerung 160, wie beispielsweise eine Schrittmotor-Positionssteuereinheit oder eine Proportional-Integral-Differential(PID)-Steuereinheit aufweist. Wie veranschaulicht ist der Verdampfer 151 mit einer elektronischen Komponente 170 verbunden, wie beispielsweise ein Mehrfachchipmodul, das zum Beispiel ein thermisches Schnittstellenmaterial 171 verwendet. Ein Temperatursensor T_hat misst die Temperatur bei der elektronischen Komponente 170 und stellt die Temperaturablesung der Steuereinheit 160 zur Verwendung bei einem automatischen Einstellen des elektronischen Expansionsventils 155 bereit, um zum Beispiel die Temperatur des durch den Verdampfer 151 hindurchtretenden Kältemittels zu steuern. Gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung können Schwankungen der Temperatur T_hat über eine Zeitdauer überwacht und beim Ermitteln verwendet werden, ob die Steuerung des Kühlsystems automatisch anzupassen ist, um zum Beispiel Schwankungen der am Sensor T_hat gemessenen Temperatur zu begrenzen.
In Form eines detaillierteren Beispiels wird nachstehend unter Bezugnahme auf 2 und 3A eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Überwachen und Steuern der Temperatur eines Hybridkühlsystems 100 beschrieben. 2 veranschaulicht einen Ablaufplan, der einen Code einer modularen Kälteeinheit (MRU) 200, der ein Verfahren zum Überwachen und Regulieren der Temperatur des MCM (oder allgemeiner einer elektronischen Komponente) unter primärer MRU-Kühlung enthält, in Verbindung mit einem Leistungssteuercode (PCC) 210, der ein Verfahren zum Ermitteln und Übermitteln des thermischen Zustands oder Bereichs enthält, der gleich einer spezifischen Temperatur- und Spannungsbedingung jedes MCM ist, und einem Zykluslenkungsanwendungs(CSA)-Code 220, der ein Verfahren zum Vergleichen der verschiedenen Logiktaktgeber mit einem vorhandenen thermischen Herabsetzungszustand enthält, zeigt. In einer Ausführungsform interagieren der MRU-Code, der PCC-Code und der CSA-Code, um ein einziges Temperatur-Leistungs-Logiksteuersystem zu bilden, das allgemein mit 230 bezeichnet ist.
3A zeigt eine Ausführungsform eines Systemschemas, in dem sich der MRU-Code 200, der PCC-Code 210 und der CSA-Code 220 physisch in einem Server befinden, der vier Prozessor(PU)-Blöcke oder Knoten 242, 244, 246 bzw. 248 besitzt, von denen jeder mindestens eine elektronische Komponente oder ein MCM besitzt, das im Primärmodus durch eine von zwei MRUs 250, 252 und im Sicherungsmodus durch zwei Gebläse 254 gekühlt wird. Die Sicherungsgebläse 254 stellen zum Beispiel im Falle eines MRU-Ausfalls oder eines Zustands leichter Logikbelastung eine Luftkühlung aller PU-Blöcke 242, 244, 246, 248 bereit. Jedes MCM ist betrieblich mit einer Hauptsystemplatine verbunden, die allgemein mit 256 bezeichnet ist. Der MRU-Code 200 befindet sich in jeder MRU 250, 252. Der PCC-Code 210 ist zwischen Hauptenergie-Gehäusesteuereinheiten oder Hauptenergiebaugruppen 260, 262 und digitalen Wandlerbaugruppen(digital converter assemblies (DCA))-Gehäusesteuereinheiten (DCA 01, 02, 11, 12, 21, 22, 31, 32) aufgeteilt. Die Hauptenergiebaugruppen 260, 262 können dem gesamten Server 240 DC-Hochspannung bereitstellen und die DCAs wandeln DC-Hochspannung in DC-Niederspannungen um, die durch jede Schaltung verwendet werden. Der CSA-Code 220 kann sich im ersten Prozessorblock 244 (der als PU-Block 0 bezeichnet ist) des Mehrfachknotenservers 240 befinden.
Jedes MCM (nicht gezeigt) in jedem PU-Block 242 bis 248 kann in einer Ausführungsform einen Hut (hat) 274 in betrieblicher Verbindung mit einer Kühleinheit 10 und verbunden mit einer thermischen Sensorbaugruppe 276 aufweisen. Der Fachmann versteht, dass es sich bei einem „Hut” auf einem Mehrfachchipmodul üblicherweise um eine metallische Komponente mit präziser Bearbeitung handelt, so dass Wärme aus den Chips abgeführt werden kann. Ein Verdampfer oder eine Kühlplatte ist üblicherweise mit dem Hut verschraubt. Üblicherweise kann eine Thermistorsonde in ein in den Hut gebohrtes Loch eingeführt werden. Die Temperatur am Hut wird durch den Kältemittelfluss oder Wasserfluss in den Verdampfer oder die Kühlplatte reguliert. Jede thermische Sensorbaugruppe 276 kann zum Beispiel drei Thermistoren enthalten, die eingerichtet sind, eine Temperatur eines entsprechenden MCM zu erfassen.
Die thermischen Sensoren können auf Eigenschaften einer Abweichung oder sinnvolle Werte hin verglichen werden, um sicherzustellen, dass die gemessenen Temperaturen genau sind. In einer Ausführungsform kann einer der Sensoren, wie bei der Bezugsziffer 278 angezeigt, direkt durch die modulare Kälteeinheit (MRU) und die anderen zwei, wie unter der Bezugsziffer 280 angezeigt, durch die MCM-Leistung bereitstellende Stromversorgung erfasst werden, um eine Redundanz und Genauigkeit der Ablesung bereitzustellen. Die MRU kann einen MCM-Hut-Thermistorsensor direkt durch seine Laufwerkkarte ablesen, um im Falle eines Ausfalls einer Gehäusesteuereinheit (cage controller (cc)) eine kontinuierliche Überwachung und Wärmeregulierung zu ermöglichen. Die durch jede DCA-Stromversorgung sowie durch die MRU ausgelesenen MCM-Hut-Thermistoren können durch die MRU und den Leistungssteuerungscode miteinander verglichen werden, um fehlerhafte Sensoren zu erkennen und die fehlerhaften Sensoren aus der Berücksichtigung zu entnehmen, was allgemein unter einer Bezugsziffer 286 in 2 angezeigt ist. Dies stellt eine Redundanz der Steuer- und Kühlstatusfunktion bereit. Der Energieversorgungsthermistor dient zudem als thermischer Schutz der MCMs und senkt die Leistung, wenn die Temperaturen in der Nähe der Schadensgrenzen liegen.
Die Steuerung des primären Kühlsystems erfolgt unter Verwendung einer PID-Steuerschleife eines elektronischen Expansionsventils zu jedem Verdampfer, wie unter Bezugnahme auf 1A und 1B beschrieben und allgemein unter einer Bezugsziffer 290 in 2 angezeigt ist. Die PID-Steuerschleife reguliert den Kühlmittelfluss zu jedem gekühlten MCM. Der Kühlmittelfluss wird durch Öffnen des entsprechenden Expansionsventils in der entsprechenden Kühlschleife erhöht, wenn (zum Beispiel) das MCM zu warm ist oder über dem Ziel liegt, und der Kühlmittelfluss wird durch Schließen der Ventilposition verringert, wenn (zum Beispiel) das MCM zu kalt oder unter dem Ziel liegt.
Wenn die PID-Steuerung ein elektronisches Ventil bis zur vollständig geöffneten Position geöffnet hat und einem gegebenen MCM ein maximaler Kühlmitteldurchsatz bereitgestellt wird, kann die Kompressorgeschwindigkeit ihre eigene PID-Steuerschleife ausführen, um das MCM mit zusätzlicher Kühlkapazität zu versorgen. In anderen Worten kann eine zweite PID-Steuerschleife die Kompressorgeschwindigkeit steuern, wenn das den Fluss von Kühlmittel zu einem entsprechenden Verdampfer regulierende Ventil seine maximale Kühlposition erreicht hat.
Gleichermaßen kann die Gebläsegeschwindigkeit des den Kältemittelkondensator 104 kühlenden Gebläses 126 auf der Grundlage des Kühlkapazitätsbedarfs von der MRU gesteuert werden. Genauer können die Gebläsegeschwindigkeitssteuerungen mehr Luft zum Kühlen des MRU-Kondensators 104 bereitstellen, wenn die Thermistoren T1 und T2 am Kondensator 103 und der Umgebungsluft anzeigen, dass eine ungenügende Kondensation stattfindet. Zudem kann die Geschwindigkeit des Kondensatorgebläses 126 in einer warmen Umgebung erhöht werden.
In einer Ausführungsform ermitteln MCM-Leistungsdaten 284, die durch den Leistungssteuercode 210 gelesen und dem MRU-Code 200 alle paar (z. B. 2,5) Sekunden bereitgestellt werden, ob bei einem gegebenen MCM die Taktgeber nicht mehr funktionieren. Wenn die MCM-Leistung für eine ausreichende Zeit niedrig bleibt (was einen nicht funktionsfähigen Prozessorblock anzeigt), wird die Kältemittelversorgung angehalten, indem das Expansionsventil in der Kühlschleife nur zu diesem MCM geschlossen und die Sicherungsgebläse 254 bei einer verringerten Geschwindigkeit eingeschaltet werden. Auf diese Weise können andere MCMs im selben Server kältemittelgekühlt bleiben, während das MCM, dessen Taktgeber gestoppt ist oder das anderweitig logisch nicht mehr funktioniert, luftgekühlt wird. Eine Kältemittelkühlung eines MCM ohne angemessene logische Leistung kann zu einer sich an seinen äußeren Oberflächen bildenden Kondensation führen. Wenn zum Beispiel leichte Wärmebelastungen auf eine feste Temperatur reguliert werden, muss die Expansionseinheit den Kältemitteldurchsatz erheblich drosseln, was den Druck und somit die Kältemitteltemperatur innerhalb des dieses MCM kühlenden Verdampfers verringert. Wenn die Taktgeber aus sind, schließt sich das Expansionsventil so weit, dass der Verdampferdruck unterhalb des Atmosphärendrucks liegen kann, was sehr kalte lokale Temperaturen erzeugt. Bei diesen kalten lokalen Temperaturen mit geringem Wärmefluss können äußere Bereiche des MCMs ausreichend kalt werden, dass nach ausgedehntem Betrieb in diesem Zustand Kondensat gebildet wird.
Der MRU-Code 200 stellt zudem eine Funktion bereit, die ein Entfernen praktisch des gesamten Kältemittels aus dem Verdampfer einer entsprechenden Kühleinheit ermöglicht, bevor die Kältemittelleitungen geöffnet werden, um das MCM oder die Kühl-Hardware zu warten. Dies kann bereitgestellt werden, indem die elektronischen Expansionsventile für eine bestimmte Dauer geöffnet werden, bevor der oder die Kompressor(en) ausgeschaltet werden, was zu einem partiellen Vakuum führt, durch welches das Kältemittel aus dem Verdampfer und den Verbindungsschläuchen entfernt wird, was in vorteilhafter Weise eine bessere Umweltverträglichkeit und konsistente Kältemittelladung bereitstellt, bevor und nachdem die MRU wieder angeschlossen wird.
Nach wie vor unter Bezugnahme auf 2 und 3A folgt nachstehend eine detailliertere Beschreibung des Leistungssteuercode (PCC) 210, der prinzipiell ein Verfahren zum Überwachen des tatsächlichen thermischen oder herabgesetzten Zustands und zum Vornehmen geeigneter Leistungs- und Kühleinstellungen, sowie zum Berichten dieses Zustands an den CSA-Code 220 enthält. In einer Ausführungsform werden die thermischen Zustände jedes MCM überwacht und der Zustand jedes MCM wird einer Funktion mitgeteilt, welche die ordnungsgemäße Taktzykluszeit ermittelt, was Zykluslenkungsanwendungs(Cycle Steering Application (CSA))-Code genannt wird. Diese Funktion teilt dem CSA-Code 220 sowohl mit, in welchem Zykluszeitbereich der Schaltungen nun arbeiten, als auch, ob die Ursache des Ausfalls des primären Kühlmittels repariert wurde.
Insbesondere überwacht der PCC 210 kontinuierlich „Kühlzustands”-Daten und gibt sie an den CSA-Code 220 aus, was allgemein mit 292 bezeichnet ist. Der thermische Zustand wird durch diskrete Temperaturbereiche definiert, die einer gegebenen Taktfrequenz als die ordnungsgemäße Betriebsgeschwindigkeit zugeordnet sind. In anderen Worten ist der gesamte Betriebstemperaturbereich von der kältesten bis zur Umgebungstemperatur zum Abschalten zum thermischen Schutz in kleinere diskrete Betriebsbereiche unterteilt. Der kälteste Temperaturbereich eines eingeschwungenen Zustands wird der normale Zustand genannt, und es handelt sich dabei um den unter dem normalen primären Kühlmittel (z. B. den MRUs 250, 252 und den Kühleinheiten 10) eingehaltenen Temperaturbereich. Wenn das primäre Kühlmittel nicht mehr ordnungsgemäß funktioniert, kann der über die MCM-Sensoren 276 erfasste Kühlzustand als ein spezieller „herabgesetzter Zustand” berichtet werden. In lediglich beispielhafter Weise kann es zwischen dem normalen Betrieb und thermischem Ausschalten zwischen 2 und 4 herabgesetzte Zustände geben, wobei jedoch mehrere oder weniger ebenfalls berücksichtigt werden und somit diese Konzepte nicht auf zwischen 2 und 4 begrenzt sind. Innerhalb eines gegebenen herabgesetzten Zustands gibt es einen „optimalen” Satz von Taktfrequenzen.
Der PCC 210 liest den tatsächlichen Strom 294 und die tatsächliche Spannung 284, die jedem MCM bereitgestellt werden, sowie seine Temperatur 286. Auf der Grundlage der Leckcharakteristika der CMOS-Technologie, der in der dem MCM Strom bereitstellenden Energieversorgung verbleibenden Kapazität und den Betriebstemperaturen kann der PCC 210 den an jedem Satz von Schaltungen angelegten Spannungspegel entweder erhöhen oder verringern oder belassen, was allgemein mit 296 bezeichnet ist.
Wenn die Spannung erhöht wird, ermöglicht die erhöhte Spannung einen höheren Bereich von Betriebstemperaturen, bevor durch den CSA-Code 220 ein gegebener Herabsetzungszustand angegeben wird, um die Taktgeber zu verlangsamen. Somit kann die höhere Spannung die Notwendigkeit verzögern, in einem langsameren Taktbereich zu arbeiten. Dies liegt daran, dass die CMOS-Schalter bei höheren Spannungen schneller sind, was die verlangsamenden Effekte der wärmeren Schaltungen einigermaßen aufhebt.
Normalerweise ist es wünschenswert, die an die Schaltungen angelegte Spannung zu erhöhen, um einiges des verlangsamenden Effekts wärmerer Schaltungen auf das Schalten der Schaltung aufzuheben. Üblicherweise werden Schaltungen durch eine Erhöhung der Spannung um 6% veranlasst, um 4% schneller zu schalten, was einen Temperaturanstieg von 25°C aufhebt. Mit der jüngsten Schaltungstechnologie erhöht sich jedoch die Energie stark mit einer höheren Temperatur und einer erhöhten Spannung. In manchen Fällen kann es erforderlich sein, die Spannung abzusenken, wenn die Sperrschichttemperatur signifikant ansteigt, auch wenn dieses Absenken der Spannung das benötigte Ausmaß des Verlangsamens der Taktfrequenz erhöhen wird. Es gibt drei mögliche Reaktionen auf den Verlust normaler Kühlung: nichts zu unternehmen, die Spannung zu erhöhen und die Spannung abzusenken. Eine Spannungsänderung kann an allen Komponenten in einem System oder nur an bestimmten elektronischen Komponenten erfolgen, die normale Kühlungsgrenzen überschreiten.
Der Zykluslenkunganwendungs(CSA)-Code 220 stellt ein ausfallsicheres Verfahren zum Anpassen der Taktfrequenzen auf optimale Weise bereit, wenn sich der Kühlzustand ändert. Dieses Verfahren der Taktfrequenzanpassung beinhaltet ein Ermitteln, ob ein Kühlungsausfall repariert wurde, bevor die Taktfrequenzen erhöht werden, um oszillierende Taktfrequenzen zu vermeiden. Es sollte festgehalten werden, dass die Taktfrequenz zu allen Zeiten den Temperatur- und Spannungsbedingungen folgt. Weiterhin ist die Zeit von einer Änderung der Schaltungstemperatur bis zu einer entsprechenden Änderung der Taktfrequenz lange genug, damit sich die Temperaturen der Schaltungen minimal ändern, während dieses Prozesses weniger als ungefähr 1°C.
Der CSA-Knoten 220 enthält einen Interrupt-Abwickler, der den Kühlzustand jedes MCM direkt vom PCC 210 liest, sowie ein Empfangen von Interrupts zu diesen Zuständen.
Für Systeme mit mehreren Prozessorblöcken oder Knoten ermittelte der CSA-Code 220, welches MCM den langsamsten Kühlzustand aufweist. Dabei handelt es sich um den Zustand, der die sichere Taktfrequenz des Systems bestimmt, was in 2 allgemein bei Bezugsziffer 310 angezeigt ist. Die mehreren Taktgebergrenzen zu mehreren Oszillatoren mit vorgegeben Verhältnissen werden immer beibehalten.
Immer wenn ein Kühlzustand erhöht ist und nach einer schnelleren Taktfrequenz verlangt, ermittelt der CSA-Code 220, ob Register für defekte Kühl-Hardware gesetzt sind. Wenn ein Register für defekte Kühl-Hardware gesetzt ist, bedeutet dies, dass die Ursache der Kühlungsherabsetzung noch nicht behoben wurde und die Änderung des Kühlzustands wahrscheinlich auf einer vorübergehenden Änderung der Umgebungs- oder anderer vorübergehender Bedingungen beruht. Somit werden die Servertaktfrequenzen nicht wieder schneller eingestellt, bis die defekte Kühl-Hardware ersetzt und das Register gelöscht wurde. Dies trifft auch zu, nachdem auf der Maschine der anfängliche Mikrocode neu geladen wurde (re-initial microcode loaded (= re-IMLed)) oder die Maschine neu gestartet wurde. Wenn aufgrund von Datenübertragungsproblemen eine Unsicherheit im Kühlzustand vorliegt, wird durch den CSA-Code 220 der langsamste, sicherste Kühlzustand verwendet.
Wenn der CSA-Code 220 ermittelt, dass es angemessen ist, eine Änderung an einigen Taktfrequenzen vorzunehmen, ändert er die Phasenansichtschleifen (phase look loops (PLL)) bei den Taktsynthetisierern in einer Folge sehr kleiner Schritte, bis die neue Zieltaktfrequenz erreicht ist, was allgemein mit 312 bezeichnet ist. Die Phasenregelschleifen werden schrittweise geändert, wobei immer ein optimales Betriebsverhältnis zwischen den verschiedenen Taktgebern beibehalten wird, die betroffen sein können. Die Schritte sind hinreichend klein, um aufgrund der Änderungen während dieses Anpassungsprozesses keine Gefahr für den ordnungsgemäßen Betrieb darzustellen.
Jeder Schritt wird in einem Ausführalgorithmus mit zwei Schritten durchgeführt, z. B. werden die PLL-Werte des aktuellen Schritts und des nächsten Schritts in einem permanenten Speicherkonzept gespeichert, dass durch Verwenden von auf den aktuellen und Sicherungs-Gehäusesteuereinheiten 262, 263 befindlichen seriellen elektrisch löschbaren Nur-Lese-Speichern (Serial Electrically Erasable Programmable Read only Memorys (SEEPROMs)) aufgebaut ist. Nachdem die Änderung in die PLL geschrieben und zur Überprüfung zurückgelesen wurde, wird der gespeicherte aktuelle Wert aktualisiert. Dies geschieht, um im Falle, dass eine Geschwindigkeitsänderung durch ein Umschalten einer Gehäusesteuereinheit unterbrochen wird, Schutz bereitzustellen.
Die Weite der kleinen an den Phasenregelschleifen vorgenommenen Schritte ist kleiner als die normale Abweichung der normalen Ausgabe der Phasenregelschleifen. Die ermöglicht, dass die Schrittvariation durch die Ziel-Taktempfangseinheit nicht erkannt wird. Auf diese Weise werden alle betroffenen Taktgeber in kleinen Schritten erhöht, bis die Zieltaktfrequenz erreicht ist.
Die PLLs befinden sich auf zwei Oszillatorkarten 263, von denen eine in Betrieb und die andere im Sicherungsmodus ist. Zu allen Zeiten wird das optimale Verhältnis zwischen Takten beibehalten, wenn die Phasenregelschleifen in kleinen Schritten nach oben oder unten verschoben werden.
Vor dem Zeitpunkt guter Leistung gibt der CSA-Code einen „Vorkühlungs”-Befehl aus, um sicherzustellen, dass sich die MCM-Temperaturen im ordnungsgemäßen Zustand befinden, bevor die Taktgeber eingeschaltet werden. Dadurch wird auch eine plötzliche Temperaturspitze von einer Spannungsschwankung verhindert, wenn die CMOS-Logik mit dem Schalten beginnt. Ohne Vorkühlung könnte die Temperaturspitze das Auftreten eines schnellen Herabsetzungszustands verursachen, da das Kältemittelsystem einige Zeit benötigt, seinen Kühlkreislauf einzurichten. Wenn der vorgekühlte Zustand erreicht ist, benachrichtigt der PCC 210 den CSA-Code 220 über diesen, und der anfängliche Maschinenladevorgang (Initial Machine Load (IML)) wird initiiert.
Die PLLs sind anfänglich mit einem Muster beaufschlagt, das auf den Karten fest verdrahtet und zur Zeit guter Leistung parallel geladen wird. Normalerweise werden die PLLs seriell geladen, dies unterliegt jedoch Versatzfehlern, was zu falschen Taktfrequenzeinstellungen führen würde.
Der exakte Prozess des Initialisierens von Taktgebern beinhaltet zuerst ein Überprüfen der richtigen Oszillatorkarte 263. Dann wird das zur tatsächlichen Systemgeschwindigkeit passende Muster in die Leitungstreiber geladen und zurückgelesen, um sicherzustellen, dass es keine Fehler oder Hardware-Ausfälle gibt. Als Nächstes wird das geladene und überprüfte Muster in die Phasenregelschleifen geladen, wobei dieses Muster wiederum zur Überprüfung zurückgelesen wird. Nun wird der Systemtaktgeber unter Verwendung der Ausgabe der Phasenregelschleife als Eingabe gestartet. Nach Abschluss des IML wird das System mit der erforderlichen Anzahl kleiner inkrementeller Schritte an den Phasenregelschleifen auf seinen langsamsten Taktzustand herabgesetzt und zurück zu seinen normalen Zustand heraufgesetzt. Dadurch wird sichergestellt, dass alle notwendigen Muster ohne Systemfehler in die Phasenregelschleifen geladen werden können. Die Durchführung dieses Prozesses benötigt den Bruchteil einer Sekunde auf jedem Server, auf dem ein IML durchgeführt wurde.
Das zu Zwecken der Geschwindigkeitsanpassung, wie beispielsweise beim Übergang von einem Kühlzustand zum anderen, zu ladende Muster wird durch einen Satz digitaler E/A(digital I/O(DIO))-Zeilen erzeugt, die durch die DIO-Engines der Gatter-Arrays mit vor Ort austauschbarer Einheit (Field Replaceable Unit (FRU) Gate Array's (FGA's)) erzeugt werden, der Teil der Gehäusesteuereinheiten(cc)-Hardware ist. Bei den DIO-Engines der FGA handelt es sich um durch einen Gehäusesteuereinheiten-Code gesteuerte digitale E/A-Zeilen, die eine Schnittstelle zu den PLLs bilden, welche die Systemoszillatoren 263 steuern. Sie werden durch den CSA-Code gesteuert, der auf der Gehäusesteuereinheit (cc) von PU-Block 0 ausgeführt wird. Bevor das PLL-Muster aufgrund einer Änderung des Kühlzustands geändert wird, wird das vorhandene Muster überwacht, um sicherzustellen, dass die Anpassungsprozesse nicht unterbrochen wurden, indem die Zeileneinstellungen des aktuellen Musters gespeichert werden.
Immer wenn der CSA-Code 220 die normale Taktfrequenz verlässt, gibt der CSA-Code einen Warnungs-Serverreferenzcode (warning server reference code (SRC)) an den Bediener aus. Wenn die Wartung abgeschlossen ist, entfernt der PCC 210 die Fehlerzustände und unterbricht den CSA-Code 220. Der CSA-Code 220 entfernt den SRC, sobald er benachrichtigt wird.
Der CSA-Code 220 überwacht die tatsächlichen für einen IML verwendeten Geschwindigkeiten, um sicherzustellen, dass diese Geschwindigkeiten im tatsächlichen Betrieb niemals überschritten werden, auch wenn der Kühlzustand später die erhöhte Geschwindigkeit erlaubt. Die Gründe hierfür liegen darin, dass die während des IML vorgenommene Initialisierung „elastischer Schnittstellen” („Elastic Interfaces” (EI)) nur die Geschwindigkeitsverringerung und ihre Löschung und keine schnelleren Geschwindigkeiten während der IML-Initialisierung und Selbsttests erlaubt.
Somit benachrichtigt der CSA-Code 220 den Bediener, dass ein re-IML vermieden werden sollte, während ein Kühlausfallwartungs-Register gesetzt ist, so dass nach Reparatur des Kühl-Hardware-Problems der Server zu seiner normalen Geschwindigkeit zurückkehren kann, ohne dass ein anschließender re-IML notwendig ist. Ebenfalls berücksichtigt wird eine Reparatur- und Überprüfungsprozedur, die während der Anwesenheit des Kundendiensttechnikers am Ort überprüft, ob die Taktgeber zur vollen Geschwindigkeit zurückgekehrt sind.
Bei dem vorstehend beschriebenen Zykluslenkungsansatz handelt es sich im Wesentlichen um einen Ansatz des thermischen Schutzes zum Verhindern von Schäden an der Logikeinheit oder Komponente durch Verringern der Taktfrequenz und somit der Logikleistung. Alternative Verfahren zum Überwachen und vorbeugenden Reparieren/Austauschen eines Kühlsystems werden hierin vorgestellt und nachstehend unter Bezugnahme auf 3B bis 9 beschrieben.
3B zeigt eine vereinfachte Darstellung einer Ausführungsform eines Rechenzentrums 300, das einen oder mehrere Elektronikgehäuserahmen 310 und ein Kühlsystem 320 aufweist, das eine erste modulare Kälteeinheit (MRU1) und eine zweite modulare Kälteeinheit (MRU2) aufweist, die jeweils eine erste Kühlschleife und eine zweite Kühlschleife aufweisen, die entsprechende Knoten eines entsprechenden Elektronikgehäuserahmens 310 kühlen. In dieser Ausführungsform weist jeder Knoten mehrere Prozessorchips, wie beispielsweise fünf Prozessorchips, auf. Das Kühlsystem 320 enthält weiterhin einen Fernübersichtsüberwacher/eine Fernübersichtssteuereinheit, der oder die im Rechenzentrum oder entfernt vom Rechenzentrum angeordnet sein kann. In einer Realisierung befindet sich der Fernübersichtsüberwacher/die Fernübersichtssteuereinheit entfernt vom Rechenzentrum und erfasst Kühlinformationen von einer Vielzahl von Rechenzentren, von denen jedes mehrere Elektronikgehäuserahmen aufweisen kann, von denen einer oder mehrere Kühlsystemelemente wie beispielsweise die in 3B abgebildeten enthalten können. In einer bestimmten Ausführungsform ist der Fernübersichtsüberwacher/die Fernübersichtssteuereinheit als Teil eines angebotenen Überwachungsdienstes realisiert, der eine vorhersagende Ausfallanalyse und/oder eine Analyse der Restlebensdauer zu den Kühlsystemen eines oder mehrerer Rechenzentren bereitstellt.
Im Schaubild von 4A weist einer der Knoten (Knoten 2) des in 3B abgebildeten Elektronikgehäuserahmens eine über dem Tagesverlauf überwachte und dargestellte Temperatur seiner zum Beispiel fünf Prozessorchips (KNOTEV2EP0, KNOTEV2EP1, KNOTEV2EP2, KNOTEV2EP3, KNOTEV2EP4) auf. Wie hierein beschrieben, stellt die Chiptemperatur ein Beispiel einer betrieblichen Variablen dar, die über eine Zeitdauer, wie beispielsweise einen Zyklus von 24 Stunden, überwacht werden kann. Zu weiteren betrieblichen Variablen kann eine Temperatur eines die entsprechende Kühlmittelschleife des Kühlsystems durchlaufenden Kühlmittels, die durch die gekühlten Prozessorchips aufgenommene Leistung, die durch die Prozessorchips durchgeführte Arbeit usw. zählen. Es ist ebenfalls zu beachten, dass sich der hierin verwendete Begriff „betriebliche Variable" auf eine Leistungsfähigkeit des Kühlsystems selbst oder die eine oder mehreren durch das Kühlsystem gekühlten Komponenten bezieht oder diese kennzeichnet. Es wurde festgestellt, dass eine Korrelation zwischen erheblichen Leistungsschwankungen einer betrieblichen Variablen über einer Zeitdauer und Kühlsystemausfällen vorhanden ist. Somit wird hierein auch eine vorhersagende Analyse beschrieben, die ein proaktives Planen von Wartung oder Austausch eines Kühlsystems zumindest teilweise auf der Grundlage überwachter Schwankungen der gewählten betrieblichen Variablen über einer festgelegten Zeitdauer ermöglicht. Die Prozessortemperatur wird hierin somit als nur ein Beispiel einer betrieblichen Variablen erläutert, die bei den hierin offenbarten betrieblichen und vorhersagenden Steuerungskonzepten verwendet werden kann.
Wie in 4A veranschaulicht, können ein oder mehrere Knoten des überwachten Elektronikgehäuserahmens starke oder erhebliche Modulationen über der Zeitdauer aufweisen, während derer die Chiptemperatur überwacht wird. In 4B sind die Temperaturschwankungen eines anderen Knotens (Knoten 3) dargestellt, wobei die Modulationen der Prozessorchiptemperaturen erheblich geringer als die in 4A dargestellten sind. Wie hierin beschrieben, werden die verringerten Modulationen von 4B für den Betrieb des Kühlsystems bevorzugt. Starke Modulationen bei einer betrieblichen Variablen, wie beispielsweise eine Temperatur der Prozessorchips, können für die Lebensdauer des Kühlsystems schädlich sein. Zum Beispiel beschleunigen starke Modulationen den mechanischen Verschleiß, führen zu Leistungsverschlechterung der Prozessorchips (wie beispielsweise niedrigere Ein-Ströme und höhere Aus-Ströme bei hohen Temperaturen), Lebensdauerverkürzung von Prozessorchips, zum Beispiel eine höhere Temperaturinstabilität negativer Vorspannungen (Negative Bias Temperature Instability (NBTI)) bei hohen Temperaturen und sind mit einer verringerten Lebensdauer des Kühlsystems, z. B. einem Kältesystem wie der vorstehend beschriebenen modularen Kälteeinheit (MRU), korreliert.
Die hierin vorgeschlagene Lösung soll eine Kausalität zwischen starken Modulationen betrieblicher Variablen über einer überwachten Zeitdauer und der Kühlsystemlebensdauer annehmen. Zusätzlich zum Überwachen und dynamischen Anpassen der Steuerung eines Kühlsystems, um die Schwankungen einer betrieblichen Variablen zu begrenzen, wird hierin eine automatisierte vorhersagende Ausfallanalyse für ein oder mehrere Elemente des Kühlsystems und/oder eine Analyse der erwarteten Restlebensdauer für ein oder mehrere Kühlsystemelemente offenbart, die (in einer Realisierung) abhängig von den beobachteten Oszillationen der betrieblichen Variablen periodisch durchgeführt werden können.
5 zeigt gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Erfindung eine Ausführungsform eines Prozesses zum Überwachen der Schwankungen einer betrieblichen Variablen eines Kühlsystems oder einer durch das Kühlsystem gekühlten Komponente über eine Zeitdauer und zum Speichern ausgewählter Oszillationsdaten und Übermitteln der Daten an einen Fernüberwacher/eine Fernsteuerung.
Der Prozess beginnt mit einem Initiieren eines Datenerfassungsfensters (d. h. einer Zeitdauer), in dem Daten einer betrieblichen Variablen gesammelt werden, wie beispielsweise eine Dauer von 24 Stunden, und einem Erfassen von Daten betrieblicher Variablen 500. Nach dem Erfassen der ersten Daten betrieblicher Variablen wartet die Verarbeitung ein Zeitintervall t₁ ab 505, bevor erneut Daten betrieblicher Variablen erfasst werden 510. In der abgebildeten Ausführungsform wird bei der Verarbeitung dann ermittelt, ob der Betrag der Änderung bei den Daten betrieblicher Variablen (Δ) zwischen den zwei letzten Erfassungspunkten größer als ein erster akzeptabler Grenzwert (Grenzwert1) ist 515. Falls „nein” kehrt die Verarbeitung zum Abwarten eines Zeitintervalls t₁ zurück, bevor erneut Daten betrieblicher Variablen erfasst werden und ermittelt wird, ob der Betrag der Änderung (Δ) bei den Daten betrieblicher Variablen zwischen den zwei letzten Erfassungspunkten größer als Grenzwert1 ist 515. Wenn die Änderung des Betrags der Daten betrieblicher Variablen größer als Grenzwert1 ist, werden bei der Verarbeitung die Änderungsinformationen (zum Beispiel lokal) gespeichert 520. Der Prozess wird wiederholt, bis das Ende des angegebenen Datenerfassungsfensters erreicht ist 525, wo die Daten an den Fernüberwacher/die Fernsteuerung zur weiteren Analyse übermittelt werden können 530, wie hierin beschrieben. Danach wird bei der Verarbeitung das nächste Datenerfassungsfenster initiiert und der Prozess wiederholt.
Wenn es sich als spezielles Beispiel bei der betrieblichen Variablen um eine Temperatur der gekühlten Komponente handelt, wie beispielsweise die Temperatur eines oder mehrerer Prozessorchips eines Knotens, kann die Verarbeitung von 5 in jedem Zeitintervall t₁ ein Ermitteln einschließen, ob sich die Temperatur eines der Prozessorchips in dem Knoten um mehr als den akzeptablen Grenzwert, z. B. 2°C, relativ zu den zuvor erfassten Daten der betrieblichen Variablen nach oben oder unten bewegt. Falls dies der Fall ist, wird die Änderung lokal, zum Beispiel innerhalb des Elektronikgehäuserahmens oder des Rechenzentrums, gespeichert und am Ende einer festgelegten Zeit, zum Beispiel einmal täglich oder einmal wöchentlich, können die gespeicherten Änderungen der betrieblichen Variablen, die den Grenzwert1 überschreiten an den Fernüberwacher/die Fernsteuerung übermittelt werden. Es ist zu beachten, dass die Länge des Datenerfassungsfensters sowie die Häufigkeit der Datenerfassung und/oder die Häufigkeit der Übermittlung nicht konstant oder vorgegeben sein müssen, sondern zum Beispiel dynamisch ermittelt oder über den Fernüberwacher/die Fernsteuerung geändert werden könnten.
Wie vorstehend festgehalten, handelt es sich bei der betrieblichen Variablen in einem Beispiel um eine dem Kühlsystem oder der einen oder den mehreren durch das Kühlsystem gekühlten Komponenten zugeordnete Temperatur. Zum Beispiel kann es sich bei der betrieblichen Variablen um eine Temperatur eines durch eine Kühlschleife des Kühlsystems gekühlten Prozessorchips oder Knotens handeln. Als Teil des Überwachens von Änderungen von Daten betrieblicher Variablen kann bei der Verarbeitung eine hierin als „tägliche Oszillationskennzahl” bezeichnete Variable ermittelt werden. In einer Ausführungsform ist die tägliche Oszillationskennzahl hierin so definiert, dass sie in jedem Satz erfasster Daten eine Summe von Änderungen einer betrieblichen Variablen über einem definierten Grenzwert aufweist. In dieser Hinsicht ist zu beachten, dass die Verarbeitung von 5 in einer Ausführungsform für jede Kühlschleife des Kühlsystems innerhalb eines Elektronikgehäuserahmens durchgeführt werden kann. Jede Kühlschleife kann eine oder mehrere Komponenten des Elektronikgehäuserahmens kühlen, wie beispielsweise einen Knoten des Gehäuserahmens, der mehrere Prozessorchips aufweist. Die tägliche Oszillationskennzahl (daily oscillation metric (DOM)) vereint in vorteilhafter Weise zwei Aspekte der Überwachung von Daten betrieblicher Variablen. Insbesondere können häufige Änderungen betrieblicher Variablen schädlich für das Kühlsystem sein. Darüber hinaus können Änderungen betrieblicher Variablen mit hoher Amplitude schädlich für das Kühlsystem sein. Die DOM erfasst diese Änderungen in einer einzigen täglichen Kennzahl.
In einem Aspekt wird hierin nachstehend unter Bezugnahme auf ein Kühlsystem, das eine oder mehrere Kälteeinheiten aufweist, ein Prozess zum automatischen Anpassen der Steuerung beschrieben, wie beispielsweise über Proportional-Integral-Differential(PID)-Regelparameter der Kälteeinheit(en). Bei einem PID-Regler handelt es sich um einen allgemeinen Regelschleifenrückführungs-Mechanismus, und die PID-Regelparameter beinhalten eine proportionale Verstärkung, eine integrale Verstärkung und eine differentielle Verstärkung. Tabelle 1 zeigt Musterregelparameterwerte für PID-Parameter einer Kälteeinheit vor und nach einer Änderung der Regelung, um zum Beispiel weniger aggressive und langsamere Schwankungen der betrieblichen Variablen innerhalb der überwachten Zeitdauer und in der Folge weniger Oszillationen sicherzustellen. Tabelle 1

Vor der Änderung Nach der Änderung

Proportionalverstärkung 1,5 0,9

Integralverstärkung 3,0 2,5

Differenzialverstärkung 0,4 0,3
In 6A ist eine Chiptemperatur vor und nach Ändern der PID-Parameter für einen Knoten mit fünf Prozessorchips über ein Zeitintervall von vier Monaten dargestellt. 6B zeigt die tägliche Oszillationskennzahl für die entsprechenden Daten vor und nach dem Ändern der PID-Parameter über demselben Zeitintervall dargestellt. In Hinblick auf 6B ist zu beachten, dass die DOM keine Empfindlichkeit für Sollwertverschiebungen und ein geringe Empfindlichkeit für Spitzen oder Senken zeigt, jedoch empfindlich gegenüber einer erhöhten Berichtshäufigkeit ist. In 6C sind die täglichen Oszillationskennzahlen über einer Auftretenshäufigkeit dargestellt, wobei eine kleine Anzahl täglicher Oszillationskennzahlen 600 als Ausreißer abgebildet ist. Diese Ausreißer sind gemäß den Aspekten der vorliegenden Erfindung zu identifizieren und behandeln.
Die hierin offenbarten Lösungen verdichten (in einer Realisierung) die täglichen Oszillationskennzahlen zu einem Wert für jede Kühlschleife. Dieser Wert wird hierin als die Oszillationskennzahl bezeichnet. Der Durchschnitt der täglichen Oszillationskennzahl über einem Zeitintervall, zum Beispiel drei Monate, kann verwendet werden, und ein prozentualer Anteil von Tagen mit einer täglichen Oszillationskennzahl über einem Grenzwert (zum Beispiel im Falle einer temperaturgestützten betrieblichen Variablen 150°C) kann ermittelt werden. Weiterhin kann der gewichtete veränderliche Durchschnitt der täglichen Oszillationskennzahl berücksichtigt werden.
In beispielhafter Weise zeigt 7A eine beispielhafte Oszillationskennzahl, die eine Anzahl vorstehender täglicher Oszillationskennzahlen veranschaulicht, zum Beispiel 150°C. Wie nachstehend in Verbindung mit 7B beschrieben wird, kann die Oszillationskennzahl periodisch oder auf Abruf bestimmt werden, um zum Beispiel zu ermitteln, ob sie zu irgendeinem gegebenen Zeitpunkt einen akzeptablen Grenzwert, Grenzwert2, überschreitet. In beispielhafter Weise kann Grenzwert2 in einem Beispiel, in dem es sich bei der betrieblichen Variablen um eine Prozessorchiptemperatur handelt, einen Wert von 200°C aufweisen. Wenn die Oszillationskennzahl Grenzwert2 überschreitet, kann die Steuerung des Kühlsystems dynamisch angepasst werden, um die Schwankungen der betrieblichen Variablen zu begrenzen. Dies kann ein Ändern von in der MRU-Steuerung verwendeten PID-Steuerparametern einschließen (in einem Beispiel).
Unter Bezugnahme auf 7B ermittelt in einer Realisierung der Fernüberwacher/die Fernsteuerung periodisch eine Oszillationskennzahl, indem die täglichen Oszillationskennzahlen in einen einzelnen Wert für jede Kühlschleife verdichtet werden 700. Jede Oszillationskennzahl wird dann mit einem akzeptablen Grenzwert, Grenzwert2 für die Oszillationskennzahl, verglichen und bei der Verarbeitung wird ermittelt, ob die Oszillationskennzahl größer als der festgelegte Grenzwert ist 705. Unter der Annahme, dass die Oszillationskennzahl unter dem akzeptablen Grenzwert liegt 705, erfolgt keine Aktion 710. Andernfalls wird bei der Verarbeitung ermittelt, ob die Steuerung der entsprechenden Kühlschleife zuvor angepasst wurde, indem zum Beispiel ermittelt wird, ob innerhalb der entsprechenden Kühlschleife noch die ursprünglichen Parameter verwendet werden 715. Falls „ja”, werden (in einer Realisierung) die ursprünglichen PID-Parameter dynamisch angepasst 720, um die Schwankungen der betrieblichen Variablen zu begrenzen und dadurch die Oszillationskennzahl zu verringern. Falls in der entsprechenden Kühlschleife nicht mehr die ursprünglichen PID-Parameter verwendet werden und die Oszillationskennzahl den akzeptablen Grenzwert überschreitet, wird bei der Verarbeitung (in einer Realisierung) automatisch eine vorhersagende Ausfallanalyse und/oder eine Analyse der erwarteten Restlebensdauer an einer oder mehreren Komponenten der Kühlschleife durchgeführt 725. Eine Ausführungsform dieser Analyse ist in 8 für eine Kühlschleife abgebildet, die eine modulare Kälteeinheit aufweist, wie beispielsweise vorstehend unter Bezugnahme auf 1A, 1B, 3A und 3B beschrieben.
Es ist zu beachten, dass in einer alternativen Realisierung das Durchführen der vorhersagenden Ausfallanalyse und/oder die Analyse der erwarteten Restlebensdauer unabhängig von der Ermittlung der Oszillationskennzahl und/oder der dynamischen Änderung der PID-Parameter ist. Es kann automatisch zum Beispiel auf der Grundlage einer Bedieneranfrage oder automatisch periodisch, wie beispielsweise monatlich, durchgeführt werden. In der nachstehend bereitgestellten Beschreibung wird davon ausgegangen, dass die fragliche Kühlschleife eine modulare Kälteeinheit mit einem Kompressor und einer elektronischen Steuerung von einem oder mehreren elektronischen Expansionsventilen aufweist. Unter Bezugnahme auf 8 kann das Durchführen einer vorhersagenden Ausfallanalyse ein Ausführen einer Lognormal- und/oder Weibull-Analyse für jede Kühlschleife, d. h. an jeder MRU, einschließen 800. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die erwartete Restlebensdauer (expected residual life (ERL)) für jede MRU auf der Grundlage einer Weibull-Analyse für die Wahrscheinlichkeit von Kompressorausfällen und/oder einer Lognormalanalyse für Ausfälle elektronischer Expansionsventile ermittelt werden. Wenn die Ausfallwahrscheinlichkeit einer bestimmten MRU innerhalb einer festgelegten Dauer größer als ein akzeptabler Grenzwert ist oder die erwartete Restlebensdauer für diese MRU kleiner als ein akzeptabler Restlebensdauergrenzwert ist 805, kann bei der Verarbeitung zum Beispiel automatisch eine MRU-Reparatur und/oder ein MRU-Austausch initiiert werden 820, andernfalls erfolgt keine Aktion 810 und die Verarbeitung kehrt zum Beispiel zum Verarbeitungsablauf von 7B zurück 815, um mit der Bestimmung der Oszillationskennzahl fortzufahren.
In beispielhafter Weise kann eine mögliche Ausfallverteilung unter Weibull und Lognormal mit Kovariate unter Verwendung der nachstehenden Gleichungen (1) und (2) ermittelt werden.
Sei T die Lebensdauer der Kälteeinheit und die zugrundeliegende Verteilung Lognormal mit Kovariaten, dann kann eine Vorhersagewahrscheinlichkeit eines Ausfalls nach einem weiteren δT ermittelt werden durch:
wobei:
es sich bei Φ um die normale kumulative Verteilungsfunktion;
bei μ um den Lageparameter;
bei σ um den Streuungsparameter; und
bei γ_i und α_i, i = 1...n um Koovariaten bzw. deren Kovariatenkoeffizienten handelt.
Sei T die Lebensdauer des Kälteeinheit und die zugrundeliegende Verteilung Weibull mit Kovariaten, dann kann eine Vorhersagewahrscheinlichkeit eines Ausfalls ermittelt werden durch:
wobei:
es sich bei c um den Formparameter;
bei β um den Lageparameter handelt; β* = βexp(Σ n / i=1α_iγ_i); und es sich bei γ_i und α_i, i = 1...n um Koovariaten bzw. deren Kovariatenkoeffizienten handelt.
Bei einem gegebenen Wahrscheinlichkeitsgrenzwert P_t kann Gleichung (1) oder Gleichung (2) für δT gelöst werden.
Die erwartete Lognormal- und Weibull-Restlebensdauer mit Kovariaten kann in einer Ausführungsform unter Verwendung der nachstehend dargelegten Gleichungen (3) und (4) ermittelt werden.
Es wird angenommen, dass die MRU das Alter T besitzt. Dann kann im Falle einer Lognormalverteilung mit Kovariaten die erwartete Restlebensdauer (ERL) gegeben werden zu:

wobei:
es sich bei Φ um die normale kumulative Verteilungsfunktion;
bei μ um den Lageparameter;
bei σ um den Streuungsparameter; und
bei γ_i und α_i, i = 1...n um Koovariaten bzw. deren Kovariatenkoeffizienten handelt.
Wenn es sich vergleichbar bei der zugrundeliegenden Ausfallverteilung um Weibull mit Kovariate handelt und β* = βexp(Σ n / i=1α_iγ_i) gesetzt wird, dann gilt:
wobei:
es sich bei c um den Formparameter;
bei β um den Lageparameter handelt; β* = βexp(Σ n / i=1α_iγ_i); es sich bei T um die Gamma-Funktion handelt;
es sich bei γ_i und α_i, i = 1...n um Koovariaten bzw. deren Kovariatenkoeffizienten handelt; und
es sich bei F um die kumulative Verteilungsfunktion (cumulative distribution function (cdf)) der Gamma-Verteilung mit α = 1/(c + 1) und β = 1 handelt.
In einem Beispiel kann die akzeptable Restlebensdauer 2 Monate betragen, und wenn die erwartete Restlebensdauer kleiner als die akzeptable Restlebensdauer ist, kann der Fernüberwacher/die Fernsteuerung automatisch eine Reparatur oder einen Austausch der entsprechenden MRU initiieren.
Es ist zu beachten, dass eine Modifikation betrieblicher Parameter während der Lebensdauer eines Elementes des Kühlsystems die Zuverlässigkeit des Elements verändern kann. Wenn die Lebensdauern von Teilen gemäß einer Lognormalverteilung verteilt sind, kann diese Änderung der Betriebsbedingungen die Versagenswahrscheinlichkeit modifizieren, und daher sollte von den Verteilungsparametern eine entsprechende Änderung erwartet werden. Hierin wird eine Definition einer äquivalenten Lebensdauer und eine Modifikation einer Wahrscheinlichkeitsfunktion vorgeschlagen, um diesen neuen Parametersatz zu berechnen.
In einer gegebenen Gruppe von Teilen sei T' die Lebensdauer eines Teils vor irgendwelchen Änderungen. Bei T' wird eine Änderung der Betriebsparameter eingeführt und die Teile weisen eine zusätzliche Lebensdauer von T auf. Unter der Annahme einer Gruppe von Teilen mit unterschiedlichem Alter, von denen manche eine Änderung der Betriebsbedingungen erfahren haben, und so dass ein Teil dieser Teile vor oder nach den Änderungen der Betriebsbedingungen ausgefallen ist, kann die resultierende Ausfallverteilung ermittelt werden.
Unter der Annahme, dass die zugrundeliegende Ausfallverteilung einer Lognormalverteilung folgt, kann mit einem passenden Zensurschema eine Lognormalverteilung an T* = T' + T angepasst werden, dieser direkte Ansatz berücksichtigt jedoch nicht die Möglichkeit einer unterschiedlichen Versagenswahrscheinlichkeit vor und nach der Änderung. In der Tat wäre die geeignete Weise, T* als Funktion zu schreiben: T* = f(T*) + T (5) wobei es sich bei f um eine Funktion handelt, die noch näher bestimmt werden muss.
Es wird angenommen, dass die Ausfallverteilung vor irgendwelchen Änderungen durch das Paar (μ₁, σ₁) gekennzeichnet ist. Nach der Änderung sind diese Parameter in (μ₂, σ₂) übergegangen. Daher wird die äquivalente Zeit, um eine Lognormalverteilung anzupassen, neu angegeben mit:
Wenn T = 0, ist in der Tat leicht zu bestätigen, dass:
so dass die kumulative Versagenswahrscheinlichkeit von T' unter gleich der kumulativen Versagenswahrscheinlichkeit von T* unter (μ₂, σ₂) ist. Um die Parameterpaare (μ₁, σ₁) und (μ₂, σ₂) zu erhalten, muss die Log-Wahrscheinlichkeitsfunktion etwas modifiziert werden:
wobei es sich bei φ und Φ um die Lognormal-Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion (lognormal probability density function (pdf)) bzw. die kumulative Verteilungsfunktion (cumulative distribution function (cdf)) handelt.
Die erste Summenbildung in Gleichung (8) stellt das Negative der Summe der Log-Versagenswahrscheinlichkeit für ausgefallene Teile dar, und die zweite Summenbildung stellt das Negative der Summe der kumulativen Log-Versagenswahrscheinlichkeit für alle Teile dar.
Daher wird versucht, Parameter (μ₁, σ₁) und (μ₂, σ₂) zu finden, die Gleichung (8) maximieren. Dies kann mit einer nichtlinearen Optimierungsroutine erreicht werden (die in vielen statistischen Software-Programmen erhältlich ist), und nachdem Parameter erhalten wurden, kann mit dem Berechnen der äquivalenten Lebensdauer fortgefahren werden. Wenn weiterhin Kovariaten zur Verfügung stehen, können sie auf ihre Signifikanz im Hinblick auf die äquivalente Lebensdauer hin getestet werden.
Es ist zu beachten, dass hierein das Konzept des Verwendens von Überwachung einer oder mehrerer betrieblicher Variablen eines Kühlsystems oder einer durch das Kühlsystem gekühlten Komponente über eine Zeitdauer offenbart ist, um zu ermitteln, ob die Steuerung des Kühlsystems anzupassen ist, um die Schwankungen der betrieblichen Variablen zu begrenzen. In einem Beispiel handelt es sich bei der betrieblichen Variablen um eine Temperatur einer Komponente, und die Steuerung des Kühlsystems kann eine automatische Steuerung eines oder mehrerer PID-Steuerparameter beinhalten. Diese automatische Anpassung kann ohne Unterbrechung des Kühlsystems oder des gekühlten elektronischen Systems erfolgen. In Fällen, in denen eine unzureichende Verbesserung festgestellt wird, kann ein vorhersagendes Verfahren, das (zum Beispiel) auf einer Weibull- und/oder Lognormalanalyse beruht, verwendet werden, um Kühlschleifen und somit entsprechende Kälteeinheiten zu identifizieren, die unter Umständen bald ausfallen oder eine geringe erwartete Restlebensdauer aufweisen, so dass eine Wartung oder ein Austausch der entsprechenden Kühlschleife oder Kälteeinheit proaktiv initiiert werden kann. Es ist zu beachten, dass die hierin beschriebenen mathematischen Gleichungen die Möglichkeit einer Änderung der PID-Steuerparameter während der Lebensdauer der MRU berücksichtigen und nach wie vor ein Durchführen einer ordnungsgemäßen Weibull- und/oder Lognormalanalyse ermöglichen.
Wie für den Fachmann ersichtlich ist, können ein oder mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung als System, Verfahren, oder Computerprogrammprodukt ausgebildet werden. Dementsprechend können ein oder mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung in Form einer vollständigen Hardware-Ausführungsform, einer vollständigen Software-Ausführungsform (darunter Firmware, residente Software, Mikrocode usw.) oder in einer Ausführungsform ausgebildet sein, die Software- und Hardware-Aspekte kombiniert, was hierin sämtlich allgemein als „Schaltung”, „Modul” oder „System” bezeichnet sein kann. Weiterhin können ein oder mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung in Form eines Computerprogrammprodukts ausgebildet werden, das in einem oder mehreren computerlesbaren Medien mit darauf enthaltenem computerlesbarem Programmcode enthalten sein kann.
Jede beliebige Kombination aus einem oder mehreren computerlesbaren Medien kann verwendet werden. Bei dem computerlesbaren Medium kann es sich um ein computerlesbares Speichermedium handeln. Bei dem computerlesbaren Speichermedium kann es sich zum Beispiel, ohne darauf beschränkt zu sein, um ein System, eine Vorrichtung oder eine Einheit elektronischer, magnetischer, optischer, elektromagnetischer oder Infrarot oder Halbleiter verwendender Art sowie eine beliebige geeignete Kombination des Vorhergehenden handeln. Speziellere Beispiele für das computerlesbare Speichermedium schließen Folgendes ein (eine nicht erschöpfende Liste): eine elektrische Verbindung mit einer oder mehreren Leitungen, eine transportable Computerdiskette, eine Festplatte, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), einen Nur-Lese-Speicher(ROM), einen löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM oder Flash-Speicher), einen Lichtwellenleiter, einen transportablen Nur-Lese-Compact-Disk-Speicher (CD-ROM), eine optische Speichereinheit, eine magnetische Speichereinheit oder eine beliebige geeignete Kombination des Vorhergehenden. Im Kontext dieses Dokuments kann es sich bei einem computerlesbaren Speichermedium um jedes gegenständliche Medium handeln, das ein Programm zur Verwendung durch oder in Verbindung mit einem System, einer Vorrichtung oder einer Einheit zur Ausführung von Anweisungen beinhalten oder speichern kann.
Unter Bezugnahme auf 9 beinhaltet in einem Beispiel ein Computerprogrammprodukt 900 zum Beispiel ein oder mehrere nichtflüchtige computerlesbare Speichermedien 902, um Mittel von computerlesbarem Programmcode oder Logik 904 darauf zu speichern und einen oder mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung bereitzustellen und zu erleichtern.
In einem computerlesbaren Medium enthaltener Programmcode kann mittels eines geeigneten Mediums übertragen werden, wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, kabellose, kabelgebundene, Lichtwellenleiterkabel, HF (Hochfrequenz) usw., oder einer beliebigen geeigneten Kombination des zuvor Genannten.
Computerprogrammcode zum Ausführen von Operationen für einen oder mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung kann in jeder Kombination einer oder mehrerer Programmiersprachen geschrieben sein, darunter eine objektorientierte Programmiersprache wie Java^®, Smalltalk, C++ oder Ähnliches und herkömmliche prozedurale Programmiersprachen wie die Programmiersprache „C”, Assembler oder ähnliche Programmiersprachen. Der Programmcode kann vollständig auf dem Computer des Benutzers, teilweise auf dem Computer des Benutzers, als eigenständiges Softwarepaket, teilweise auf dem Computer des Benutzers und teilweise auf einem entfernt angeordneten Computer oder vollständig auf einem entfernt angeordneten Computer oder Server ausgeführt werden. In letzterem Szenario kann der entfernt angeordnete Computer mit dem Computer des Benutzers über jede beliebige Art von Netzwerk, darunter ein lokales Netzwerk (local area network (LAN)) oder ein Weitverkehrsnetzwerk (wide area network (WAN) verbunden sein, oder es kann eine Verbindung zu einem externen Computer (zum Beispiel mittels eines Internetdienstanbieters über das Internet) hergestellt werden. Java und alle auf Java gestützten Marken und Logos sind Marken oder eingetragen Marken von Oracle und/oder seinen verbundenen Unternehmen.
Ein oder mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden hierin unter Bezugnahme auf Abbildungen von Ablaufplänen und/oder Blockschaubildern von Verfahren, Vorrichtungen (Systemen) und Computerprogrammprodukten gemäß den Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es versteht sich, dass jeder Block der Abbildungen von Ablaufplänen und/oder der Blockschaubilder sowie Kombinationen von Blöcken in den Abbildungen von Ablaufplänen und/oder den Blockschaubildern durch Computerprogrammanweisungen realisiert werden kann. Diese Computerprogrammanweisungen können einem Prozessor eines universellen Computers, eines zweckbestimmten Computers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung bereitgestellt werden, um eine Maschine so zu erzeugen, dass die Anweisungen, die über den Prozessor des Computers oder der anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden, ein Mittel zum Realisieren der im Block oder in den Blöcken des Ablaufplans und/oder Blockschaubildes angegebenen Funktionen/Handlungen erzeugen.
Diese Computerprogrammanweisungen können auch in einem computerlesbaren Medium gespeichert sein, das einen Computer, eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung oder andere Einheiten anleiten kann, auf eine bestimmte Weise zu funktionieren, so dass die in dem computerlesbaren Medium gespeicherten Anweisungen einen Herstellungsartikel einschließlich Anweisungen erzeugen, welche die im Block oder in den Blöcken des Ablaufplans und/oder des Blockschaubildes angegebene Funktion/Handlung ausführen.
Die Computerprogrammanweisungen können auch auf einen Computer, eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung oder andere Einheiten geladen werden, um eine Reihe von auf dem Computer, der anderen programmierbaren Vorrichtung oder den anderen Einheiten auszuführenden Operationsschritten hervorzurufen, um einen auf dem Computer realisierten Prozess so zu erzeugen, dass die auf dem Computer oder der anderen programmierbaren Vorrichtung ausgeführten Anweisungen Prozesse zum Realisieren der im Block oder in den Blöcken des Ablaufplans und/oder Blockschaubildes angegebenen Funktionen/Handlungen bereitstellen.
Die Ablaufplan- und Blockschaubilder in den Figuren veranschaulichen die Architektur, Funktionalität und die Arbeitsweise möglicher Realisierungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten gemäß verschiedenen Ausführungsformen eines oder mehrerer Aspekte der vorliegenden Erfindung. In dieser Hinsicht kann jeder Block in den Ablaufplan- oder Blockschaubildern für ein Modul, ein Segment oder einen Codeabschnitt stehen, der eine oder mehrere ausführbare Anweisungen zum Realisieren der angegebenen logischen Funktion(en) aufweist. Es soll zudem angemerkt werden, dass bei einigen alternativen Realisierungen die im Block angegebenen Funktionen in anderer Reihenfolge als der in den Figuren angegebenen auftreten können. Zum Beispiel können zwei aufeinander folgend abgebildete Blöcke tatsächlich im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können manchmal abhängig von der betreffenden Funktionalität in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden. Es wird ebenfalls angemerkt, dass jeder Block der Blockschaubilder und/oder Abbildung von Ablaufplänen und Kombinationen von Blöcken in den Blockschaubildern und/oder der Abbildung von Ablaufplänen durch zweckbestimmte hardwaregestützte Systeme oder Kombinationen von zweckbestimmter Hardware und Computeranweisungen realisiert werden kann, welche die angegebenen Funktionen oder Handlungen durchführen.
Zusätzlich zum Vorhergehenden können ein oder mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung durch einen Dienstanbieter, der die Verwaltung von Kundenumgebungen anbietet, bereitgestellt, angeboten, eingesetzt, verwaltet, gewartet usw. werden. Zum Beispiel kann der Dienstanbieter Computercode und/oder eine Computerinfrastruktur erstellen, warten, unterstützen usw., die einen oder mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung für einen oder mehrere Kunden durchführt. Im Gegenzug kann der Dienstanbieter Bezahlung vom Kunden zum Beispiel unter einem Abonnement und/oder einer Gebührenvereinbarung erhalten. Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Dienstanbieter eine Bezahlung aus dem Verkauf von Werbeinhalten an eine oder mehrere Drittparteien erhalten.
In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Anwendung zum Durchführen eines oder mehrerer Aspekte der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden. In einem Beispiel umfasst das Bereitstellen einer Anwendung das Bereitstellen von Computerinfrastruktur, die in der Lage ist, einen oder mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung durchzuführen.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Computerinfrastruktur bereitgestellt werden, die das Integrieren von computerlesbarem Code in ein Computersystem umfasst, in dem der Code in Verbindung mit dem Computersystem in der Lage ist, einen oder mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung durchzuführen.
Als noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Prozess zum Integrieren von Computerinfrastruktur bereitgestellt werden, der das Integrieren von computerlesbarem Code in ein Computersystem umfasst. Das Computersystem umfasst einen computerlesbaren Datenträger, in dem der Computerdatenträger einen oder mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung umfasst. Der Code ist in Verbindung mit dem Computersystem in der Lage, einen oder mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung durchzuführen.
Obwohl vorhergehend vielfältige Ausführungsformen beschrieben sind, stellen diese lediglich Beispiele dar. Weiterhin können andere Typen von Computerumgebungen von einem oder mehreren Aspekte der vorliegenden Erfindung profitieren.
Als ein weiteres Beispiel ist ein zum Speichern und/oder Ausführen von Programmcode geeignetes Datenverarbeitungssystem verwendbar, das mindestens einen über einen Systembus direkt oder indirekt mit Speicherelementen verbundenen Prozessor beinhaltet. Die Speicherelemente können zum Beispiel lokalen Speicher, der während der tatsächlichen Ausführung des Programmcodes eingesetzt wird, Massenspeicher und Cachespeicher einschließen, welche die vorübergehende Speicherung mindestens einigen Programmcodes bereitstellen, um die Anzahl der Abrufungen von Code vom Massenspeicher während der Ausführung zu verringern.
Eingabe/Ausgabe- bzw. E/A-Einheiten (darunter, jedoch nicht beschränkt auf, Tastaturen, Anzeigen, Zeigeeinheiten, DASD (direct access storage device – Speichereinheit mit Direktzugriff), Band, CDs, DVDs, USB-Sticks und andere Speichermedien usw.) können mit dem System entweder direkt oder über zwischengeschaltete E/A-Steuereinheiten verbunden sein. Netzwerkadapter können ebenfalls mit dem System verbunden sein, damit das Datenverarbeitungssystem mit anderen Datenverarbeitungssystemen oder entfernt angeordneten Druckern oder Speichereinheiten durch zwischengeschaltete private oder öffentliche Netzwerke verbunden werden kann. Modems, Kabelmodems und Ethernet-Karten stellen nur einige wenige der erhältlichen Arten von Netzwerkadaptern dar.
Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Zwecke des Beschreibens besonderer Ausführungsformen und ist nicht als die Erfindung einschränkend aufzufassen. Die hierin verwendeten Singularformen „ein”, „eine” und „der”, „die”, „das” sowie deren Deklinationen sollen ebenso die Pluralformen einschließen, es sei denn dies ist im Kontext deutlich anderweitig angegeben. Es ist weiterhin ersichtlich, dass die Begriffe „aufweisen” (und jede Form von aufweisen, wie beispielsweise „weist auf” und „aufweisend”), „haben” (und jede Form von haben, wie beispielsweise „hat” und „habend”), „besitzen” (und jede Form von besitzen, wie beispielsweise „besitzt” und „besitzend”), „enthalten” (und jede Form von enthalten, wie beispielsweise „enthält” und „enthaltend”) sowie „beinhalten” (und jede Form von beinhalten, wie beispielsweise „beinhaltet” und „beinhaltend”) offene Verbindungsverben darstellen. Als ein Ergebnis verfügt ein Verfahren oder eine Einheit, das oder die einen oder mehrere Schritte „aufweist”, „hat”, „besitzt”, „enthält” oder „beinhaltet”, über diesen einen oder diese mehreren Schritte, ist jedoch nicht darauf beschränkt, nur über diesen einen oder diese mehreren Schritte zu verfügen. Gleichermaßen verfügt ein Schritt eines Verfahrens oder ein Element einer Einheit, der oder das ein oder mehrere Merkmale „aufweist”, „hat”, „besitzt”, „enthält” oder „beinhaltet”, über dieses eine oder diese mehreren Merkmale, ist jedoch nicht darauf beschränkt, nur über dieses eine oder diese mehreren Merkmale zu verfügen. Weiterhin ist eine auf eine bestimmte Weise eingerichtete Einheit oder Struktur in zumindest dieser Wiese eingerichtet, kann jedoch auch auf Weisen eingerichtet sein, die nicht aufgeführt sind.
Die entsprechenden Strukturen, Materialien, Handlungen und Entsprechungen aller Mittel oder Schritte sowie Funktionselemente in den nachfolgenden Ansprüchen sollen, falls vorhanden, alle Strukturen, Materialien oder Handlungen zur Durchführung der Funktion in Kombination mit anderen beanspruchten Elementen wie sie im Einzelnen beansprucht sind einschließen. Die Beschreibung der vorliegenden Erfindung wurde zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung vorgelegt, ist jedoch nicht als erschöpfend oder auf die Erfindung in der offenbarten Form beschränkt aufzufassen. Viele Änderungen und Variationen sind für den Fachmann naheliegend, ohne vom Umfang und Geist der Erfindung abzuweichen. Die Ausführungsform wurde gewählt und beschrieben, um die Grundgedanken eines oder mehrerer Aspekte der Erfindung und die praktische Anwendung am besten zu erklären und anderen Fachleuten ein Verständnis eines oder mehrerer Aspekte der Erfindung für vielfältige Ausführungsformen mit vielfältigen Modifikationen, wie sie für den besonderen betrachteten Gebrauch geeignet sind, zu ermöglichen.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines mindestens eine Komponente kühlenden Kühlsystems, wobei das Verfahren aufweist: Überwachen von Schwankungen einer betrieblichen Variablen des Kühlsystems oder der mindestens einen durch das Kühlsystem gekühlten Komponente über eine Zeitdauer; und zumindest teilweise auf der Grundlage der Schwankungen der betrieblichen Variablen über der Zeitdauer ermitteln, ob eine Steuerung oder Regelung des Kühlsystems anzupassen ist, um die Schwankungen der betrieblichen Variablen zu begrenzen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln, ob die Steuerung oder Regelung des Kühlsystems anzupassen ist, ein Ermitteln aufweist, ob die Oszillationskennzahl einen festgelegten Grenzwert überschreitet, wobei das Verfahren weiterhin aufweist: Ermitteln einer Oszillationskennzahl, welche die Schwankungen der betrieblichen Variablen über der Zeitdauer wiedergibt, aus den Schwankungen der betrieblichen Variablen über der Zeitdauer; und Anpassen mindestens eines Steuer- oder Regelparameters des Kühlsystems auf der Grundlage der den festgelegten Grenzwert überschreitenden Oszillationskennzahl, um die Oszillationskennzahl zumindest teilweise zu verringern.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Überwachen ein Erhalten eines Datensatzes, der die Schwankungen der betrieblichen Variablen über der Zeitdauer wiedergibt, und das Ermitteln der Oszillationskennzahl zumindest teilweise ein Aufsummieren mehrerer Änderungen betrieblicher Variablen innerhalb des Datensatzes aufweist, um eine zeitdauergestützte Kennzahl zu erhalten, welche die Schwankungen der betrieblichen Variablen über der Zeitdauer wiedergibt, und weiterhin ein Ableiten der Oszillationskennzahl aus mehreren zeitdauergestützten Kennzahlen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Kühlsystem eine Proportional-Integral-Differential-Steuerung oder -Regelung aufweist und das Anpassen mindestens eines Steuer- oder Regelparameters ein automatisches Anpassen mindestens eines von einer Proportionalverstärkung, einer Integralverstärkung oder einer Differentialverstärkung der Proportional-Integral-Differential-Steuerung oder -Regelung aufweist, um die Oszillationskennzahl zumindest teilweise zu verringern.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kühlsystem mehrere Komponenten kühlt und mehrere Kühlschleifen aufweist, wobei jede Kühlschleife der mehreren Kühlschleifen mindestens eine entsprechende Komponente der mehreren Komponenten kühlt, und wobei das Überwachen für jede Kühlschleife aufweist ein Überwachen von Schwankungen der dieser Kühlschleife oder der mindestens einen durch diese Kühlschleife gekühlten entsprechenden Komponente zugeordneten betrieblichen Variablen und zumindest teilweise auf der Grundlage der Schwankungen der betrieblichen Variablen über der Zeitdauer ein Ermitteln für jede Kühlschleife, ob eine Steuerung oder Regelung des Kühlsystems anzupassen ist, um die Schwankungen der betrieblichen Variablen zu begrenzen.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Kühlsystem eine Kälteeinheit aufweist und die betriebliche Variable eine der Kühlschleife oder der mindestens einen durch diese Kühlschleife gekühlten Komponente zugeordnete betriebliche Temperatur aufweist, und wobei das Verfahren weiterhin ein Anpassen der Steuerung oder Regelung der Kälteeinheit aufweist, um zumindest teilweise die Schwankungen der betrieblichen Variablen zu begrenzen, wobei das Anpassen der Steuerung oder Regelung ein automatisches Anpassen der Steuerung oder Regelung eines elektronischen Expansionsventils der Kälteeinheit aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln weiterhin aufweist ein Feststellen, dass Schwankungen der betrieblichen Variablen über der Zeitdauer übermäßig sind und dass die Steuerung oder Regelung des Kühlsystems zuvor angepasst wurde, um die Schwankungen der betrieblichen Variablen über der Zeitdauer zu begrenzen, und auf der Grundlage davon ein Ermitteln einer Ausfallwahrscheinlichkeit für mindestens ein Element des Kühlsystems oder einer erwarteten Restlebensdauer mindestens eines Elements des Kühlsystems, und abhängig davon, dass die Ausfallwahrscheinlichkeit einen ersten akzeptablen Grenzwert überschreitet oder die erwartete Restlebensdauer unter einem zweiten akzeptablen Grenzwert liegt, ein automatisches Signalisieren einer Reparatur oder eines Austauschs mindestens eines Teils des Kühlsystems.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend ein Vorhersagen einer Ausfallwahrscheinlichkeit mindestens eines Elements des Kühlsystems oder ein Ermitteln einer erwarteten Restlebensdauer mindestens eines Elements des Kühlsystems, und als Reaktion darauf, dass die vorhergesagte Ausfallwahrscheinlichkeit einen ersten akzeptablen Grenzwert überschreitet oder die erwartete Restlebensdauer unter einem zweiten akzeptablen Grenzwert liegt, ein automatisches Signalisieren einer Reparatur oder eines Austauschs mindestens eines Teils des Kühlsystems.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Kühlsystem eine Kälteeinheit aufweist und das Vorhersagen der Ausfallwahrscheinlichkeit oder das Ermitteln der erwarteten Restlebensdauer ein Durchführen mindestens eines von einer Weibull-Analyse an einem Kompressor der Kälteeinheit oder einer Lognormalanalyse an einem elektronischen Expansionsventil der Kälteeinheit aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei T als Lebensdauer der Kälteeinheit und die zugrundeliegende Verteilung als Lognormal mit Kovariaten festgelegt ist, dann ist das Vorhersagen der Ausfallwahrscheinlichkeit nach einem weiteren δT bestimmt durch:
wobei: es sich bei Φ um die normale kumulative Verteilungsfunktion; bei μ um den Lageparameter; bei σ um den Streuungsparameter; und bei γ_i und α_i, i = 1...n um Koovariaten bzw. deren Kovariatenkoeffizienten handelt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei T als Lebensdauer der Kälteeinheit und die zugrundeliegende Verteilung als Weibull mit Kovariaten festgelegt ist, dann verwendet das Vorhersagen der Ausfallwahrscheinlichkeit:
wobei: es sich bei c um den Formparameter; bei β um den Lageparameter handelt; β* = βexp(Σ n / i=1α_iγ_i); und es sich bei γ_i und α_i, i = 1...n um Koovariaten bzw. deren Kovariatenkoeffizienten handelt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Alter der Kälteeinheit als T und die zugrundeliegende Verteilung als Lognormal mit Kovariaten festgelegt ist, dann wird das Ermitteln der erwarteten Restlebensdauer ermittelt durch:
wobei: es sich bei Φ um die normale kumulative Verteilungsfunktion; bei μ um den Lageparameter; bei σ um den Streuungsparameter; und γ_i und _i, i = 1...n um Koovariaten bzw. deren Kovariatenkoeffizienten handelt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei Tals Alter der Kälteeinheit und die zugrundeliegende Verteilung als Weibull mit Kovariaten festgelegt ist, dann verwendet das Ermitteln der erwarteten Restlebensdauer:
wobei: es sich bei c um den Formparameter; bei β um den Lageparameter handelt; β* = βexp(Σni=1α_iγ_i); es sich bei Γ um die Gamma-Funktion handelt; es sich bei γ_i und α_i, i = 1...n um Koovariaten bzw. deren Kovariatenkoeffizienten handelt; und es sich bei F um die Gamma-Verteilung mit α = 1/(c1) und β = 1 handelt.
Steuer- oder Regelsystem zum Steuern oder Regeln des Betriebs eines mindestens eine Komponente kühlenden Kühlsystems, wobei die Steuer- oder Regeleinheit aufweist: einen Speicher; einen mit dem Speicher verbundenen Prozessor; ein Überwachungsmittel zum Überwachen von Schwankungen einer betrieblichen Variablen des Kühlsystems oder der mindestens einen durch das Kühlsystem gekühlten Komponente über eine Zeitdauer; und zumindest teilweise als Reaktion auf die Schwankungen der betrieblichen Variablen über der Zeitdauer ein Ermittlungsmittel zum Ermitteln, ob eine Steuerung oder Regelung des Kühlsystems anzupassen ist, um die Schwankungen der betrieblichen Variablen zu begrenzen.
Steuer- oder Regelsystem nach Anspruch 14, wobei das Ermittlungsmittel zum Ermitteln, ob die Steuerung oder Regelung des Kühlsystems anzupassen ist, weiterhin ein Ermittlungsmittel zum Ermitteln aufweist, ob die Oszillationskennzahl einen festgelegten Grenzwert überschreitet, wobei das System weiterhin aufweist: ein Ermittlungsmittel zum Ermitteln einer Oszillationskennzahl, welche die Schwankungen der betrieblichen Variablen über der Zeitdauer wiedergibt, aus den Schwankungen der betrieblichen Variablen über der Zeitdauer; und ein Anpassungsmittel, um als Reaktion darauf, dass die Oszillationskennzahl den festgelegten Grenzwert überschreitet, mindestens einen Steuer- oder Regelparameter des Kühlsystems anzupassen, um die Oszillationskennzahl zumindest teilweise zu verringern.
Steuer- oder Regelsystem nach Anspruch 15, wobei das Überwachungsmittel zum Überwachen ein Erhaltungsmittel zum Erhalten eines Datensatzes aufweist, der die Schwankungen der betrieblichen Variablen über der Zeitdauer wiedergibt, und das Ermittlungsmittel zum Ermitteln der Oszillationskennzahl zumindest teilweise ein Aufsummiermittel zum Aufsummieren mehrerer Änderungen betrieblicher Variablen innerhalb des Datensatzes aufweist, um eine zeitdauergestützte Kennzahl zu erhalten, welche die Schwankungen der betrieblichen Variablen über der Zeitdauer wiedergibt, und weiterhin ein Ableiten der Oszillationskennzahl aus mehreren zeitdauergestützten Oszillationskennzahlen.
Steuer- oder Regelsystem nach Anspruch 15 oder 16, wobei das Kühlsystem eine Proportional-Integral-Differential-Steuerung oder -Regelung aufweist und das Anpassungsmittel zum Anpassen mindestens eines Steuer- oder Regelparameters ein Anpassungsmittel zum automatischen Anpassen mindestens eines von einer Proportionalverstärkung, einer Integralverstärkung oder einer Differentialverstärkung der Proportional-Integral-Differential-Steuerung oder -Regelung aufweist, um die Oszillationskennzahl zumindest teilweise zu verringern.
Steuer- oder Regelsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei das Ermittlungsmittel zum Ermitteln weiterhin aufweist ein Feststellungsmittel zum Feststellen, dass Schwankungen der betrieblichen Variablen über der Zeitdauer übermäßig sind und dass die Steuerung oder Regelung des Kühlsystems zuvor angepasst wurde, um die Schwankungen der betrieblichen Variablen über der Zeitdauer zu begrenzen, und als Reaktion darauf ein Ermittlungsmittel zum Ermitteln einer Ausfallwahrscheinlichkeit für mindestens ein Element des Kühlsystems oder einer erwarteten Restlebensdauer mindestens eines Elements des Kühlsystems, und abhängig davon, dass die Ausfallwahrscheinlichkeit einen ersten akzeptablen Grenzwert überschreitet oder die erwartete Restlebensdauer unter einem zweiten akzeptablen Grenzwert liegt, ein Signalisierungsmittel zum automatischen Signalisieren einer Reparatur oder eines Austausch mindestens eines Teils des Kühlsystems.
Steuer- oder Regelsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 18, weiterhin aufweisend ein Vorhersagemittel zum Vorhersagen einer Ausfallwahrscheinlichkeit mindestens eines Elements des Kühlsystems oder Ermitteln einer erwarteten Restlebensdauer mindestens eines Elements des Kühlsystems, und als Reaktion darauf, dass die vorhergesagte Ausfallwahrscheinlichkeit einen ersten akzeptablen Grenzwert überschreitet oder die erwartete Restlebensdauer unter einem zweiten akzeptablen Grenzwert liegt, ein Signalisiermittel zum automatischen Signalisieren einer Reparatur oder eines Austauschs mindestens eines Teils des Kühlsystems, und wobei das Kühlsystem eine Kälteeinheit aufweist und das Vorhersagemittel zum Vorhersagen der Ausfallwahrscheinlichkeit oder Ermitteln der erwarteten Restlebensdauer ein Durchführungsmittel zum Durchführen mindestens eines von einer Weibull-Analyse an einem Kompressor der Kälteeinheit oder einer Lognormalanalyse an einem elektronischen Expansionsventil der Kälteeinheit aufweist.
Computerprogrammprodukt zum Betreiben eines mindestens eine Komponente kühlenden Kühlsystems, wobei das Computerprogrammprodukt aufweist: ein computerlesbares Speichermedium, das durch eine Verarbeitungsschaltung lesbar ist und Anweisungen zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zur Ausführung durch die Verarbeitungsschaltung speichert.
Auf einem computerlesbaren Medium gespeichertes und in den internen Speicher eines digitalen Computers ladbares Computerprogramm, das Software-Codeabschnitte aufweist, um im Falle eines Ausführens des Programms auf einem Computer das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 durchzuführen.