Proyek Pemantauan Retrofit Pendinginan Cair Pusat Komputasi Super Nasional Singapura

Pusat Komputasi Super Nasional beroperasi sebagai fasilitas HPC nasional di mana peralatan komputasi harus mendukung beban kerja yang berat sambil mempertahankan kondisi termal yang andal. Untuk proyek ini, 512 node komputasi dimodifikasi dengan pendinginan pelat dingin langsung ke chip.

Dalam sistem pendinginan langsung ke chip, cairan pendingin bersirkulasi melalui pelat dingin yang ditempatkan pada komponen penghasil panas. Panas dipindahkan ke cairan yang bersirkulasi dan dialirkan melalui loop pendinginan. Pendekatan ini menjadikan kondisi cairan pendingin sebagai bagian penting dari manajemen sistem pendinginan secara keseluruhan.

Fasilitas tersebut menggunakan cairan pendingin yang terdiri dari air deionisasi dan glikol. Pemantauan sistem seperti itu membutuhkan lebih dari sekadar memeriksa apakah cairan pendingin mengalir. Parameter yang berkaitan dengan kualitas air dapat membantu operator memahami perubahan yang terjadi di dalam siklus pendinginan.

Sebagai contoh, pH digunakan untuk menunjukkan keasaman atau kebasaan suatu cairan. Konduktivitas listrik dapat memberikan informasi tentang kandungan ion. Tergantung pada desain sistem dan tujuan pemantauan, parameter-parameter ini dan parameter lainnya dapat berkontribusi pada strategi pemantauan kualitas cairan pendingin yang lebih luas.

Kondisi lingkungan menambahkan pertimbangan lain. Singapura memiliki iklim tropis yang panas dan lembap. Untuk peralatan pemantauan elektronik, kelembapan tinggi dapat meningkatkan risiko kondensasi, terutama jika peralatan tersebut ditempatkan dekat dengan infrastruktur pendingin.

Oleh karena itu, proyek ini membutuhkan solusi pemantauan yang sesuai dengan lingkungan fisik sekaligus mendukung komunikasi yang andal dengan infrastruktur kontrol yang ada di pusat tersebut.

Salah satu tantangan pertama adalah ruang terbatas di sekitar sistem pendingin cair yang sudah ada.

Karena ini adalah pemasangan ulang (retrofit) dan bukan instalasi baru sepenuhnya, peralatan pemantauan harus ditambahkan di sekitar pipa dan infrastruktur yang sudah ada. Perangkat yang besar atau rumit dapat mempersulit pemasangan dan meningkatkan jumlah modifikasi yang diperlukan.

Oleh karena itu, perangkat pemantauan yang ringkas dan mudah dipasang sangat penting untuk proyek ini.

Pusat tersebut sudah menggunakan sistem SCADA berbasis Profibus. Perangkat pemantauan baru tidak bisa hanya beroperasi sebagai instrumen terpisah; data mereka perlu menjadi bagian dari lingkungan pemantauan yang sudah ada.

Hal ini menimbulkan tantangan komunikasi.

Peralatan pemantauan menggunakan komunikasi Modbus RTU, sedangkan infrastruktur SCADA yang ada berbasis Profibus. Oleh karena itu, diperlukan gateway Modbus RTU-ke-Profibus-DP untuk menghubungkan kedua sistem tersebut.

Selama proses integrasi, terjadi ketidaksesuaian kecepatan baud. Hal ini mencegah komunikasi beroperasi sebagaimana mestinya hingga konfigurasi diperbaiki.

Isu ini menyoroti pertimbangan penting untuk setiap proyek sensor kualitas air pendingin pusat data : memilih sensor yang sesuai hanyalah satu bagian dari implementasi. Protokol komunikasi, gateway, dan pengaturan konfigurasi juga perlu dipertimbangkan selama perancangan dan pengoperasian sistem.

Pusat superkomputer tidak bisa begitu saja ditutup untuk jangka waktu yang lama setiap kali peralatan pemantauan baru perlu dipasang.

Untuk proyek ini, pekerjaan instalasi harus dikoordinasikan dengan cermat di sekitar jadwal pemeliharaan. Delapan belas titik pemantauan perlu ditambahkan ke pipa DN40, dan pekerjaan tersebut memerlukan penghentian pasokan air.

Oleh karena itu, instalasi diselesaikan selama tiga malam pada jendela pemeliharaan yang telah dijadwalkan.

Pendekatan ini mengurangi kebutuhan akan gangguan yang berkepanjangan sekaligus memungkinkan perangkat pemantauan dipasang dengan benar.

Lingkungan tropis Singapura menghadirkan tantangan praktis lainnya: kondensasi.

Kotak sambungan yang berisi koneksi listrik dan komponen komunikasi memerlukan perlindungan tambahan terhadap kelembapan yang terkait dengan lingkungan yang lembap. Oleh karena itu, pemanas anti-kondensasi dipasang di dalam kotak sambungan sebagai bagian dari solusi akhir.

Persyaratan utamanya adalah membangun sistem pemantauan praktis yang dapat memberikan informasi pendingin secara berkala tanpa hanya bergantung pada pengujian laboratorium manual yang jarang dilakukan.

Sebelumnya, penilaian cairan pendingin bergantung pada pengujian laboratorium bulanan. Meskipun analisis laboratorium dapat memberikan informasi yang berharga, interval waktu yang panjang antara pengujian berarti operator memiliki visibilitas yang lebih sedikit tentang apa yang terjadi di antara tanggal pengambilan sampel.

Oleh karena itu, sistem baru tersebut perlu mendukung pemantauan yang jauh lebih sering.

Delapan belas titik pemantauan direncanakan di seluruh sistem pendingin. Titik-titik ini harus dipasang pada pipa DN40 sambil memenuhi batasan ruang infrastruktur yang ada.

Pengaturan pemantauan juga perlu berkomunikasi dengan sistem SCADA berbasis Profibus di pusat tersebut. Alih-alih mengharuskan operator untuk menggunakan platform yang sepenuhnya terpisah, data dari titik-titik pemantauan perlu dapat diakses melalui lingkungan pemantauan yang sudah ada di fasilitas tersebut.

Setelah diaktifkan, SCADA akan mengambil data pemantauan setiap lima menit. Hal ini menciptakan catatan operasional yang jauh lebih detail dan mendukung pemantauan tren harian.

Oleh karena itu, proyek ini membutuhkan kombinasi dari:

• Peralatan pemantauan ringkas yang cocok untuk instalasi retrofit.
• Kompatibilitas dengan lingkungan air deionisasi dan pendingin glikol.
• Pemasangan pada pipa DN40 yang sudah ada
• Integrasi antara perangkat Modbus RTU dan Profibus-DP
• Pengoperasian yang andal dalam kondisi panas dan lembap.
• Pengumpulan data secara berkala untuk pemantauan tren.
• Desain yang dapat diterapkan selama periode perawatan yang terbatas.

Secara bersama-sama, persyaratan-persyaratan ini membentuk solusi akhir pemantauan sensor kualitas air pendingin .

Proyek ini memasang 18 titik pemantauan di seluruh sistem pendingin cairan.

Fitting tee berulir G3/4 digunakan untuk memasang titik pemantauan pada pipa DN40. Hal ini memberikan metode penyambungan yang praktis sekaligus mempertimbangkan keterbatasan ruang di lingkungan renovasi.

Komunikasi menghadirkan tantangan tersendiri. Karena perangkat pemantauan dan infrastruktur SCADA yang ada menggunakan standar komunikasi yang berbeda, maka diperkenalkan sebuah gateway Modbus RTU-ke-Profibus-DP.

Gateway tersebut memungkinkan data dari peralatan pemantauan Modbus RTU untuk ditransfer ke lingkungan SCADA berbasis Profibus di pusat tersebut.

Masalah integrasi teridentifikasi selama proses komisioning ketika ketidaksesuaian baud-rate memengaruhi komunikasi. Konfigurasi diperiksa dan diperbaiki, setelah itu komunikasi dapat berjalan sesuai kebutuhan.

Perlindungan lingkungan juga menjadi pertimbangan. Pemanas anti-kondensasi ditambahkan di dalam kotak sambungan untuk mengatasi kondisi operasi dengan kelembaban tinggi.

Setelah integrasi, SCADA dikonfigurasi untuk mengambil data pemantauan setiap lima menit.

Kombinasi antara instalasi fisik, integrasi komunikasi, dan perlindungan lingkungan ini menciptakan fondasi untuk pemantauan cairan pendingin secara berkala tanpa mengharuskan pusat tersebut untuk meninggalkan infrastruktur SCADA yang sudah ada.

Penyebaran harus direncanakan berdasarkan persyaratan operasional fasilitas HPC.

Karena pemasangan pada pipa DN40 memerlukan penghentian aliran air, pekerjaan dibagi menjadi tiga malam sesuai jadwal pemeliharaan. Hal ini memungkinkan tim untuk memasang semua 18 titik pemantauan sambil tetap bekerja dalam batasan operasional fasilitas tersebut.

Proses pemasangan meliputi pemasangan fitting tee berulir G3/4, penempatan peralatan pemantauan, dan penyelesaian sambungan listrik dan komunikasi yang diperlukan.

Setelah instalasi fisik selesai, perhatian beralih ke integrasi SCADA.

Perangkat Modbus RTU dihubungkan melalui gateway Profibus-DP sehingga datanya dapat diintegrasikan ke dalam sistem pemantauan yang ada. Selama proses instalasi, tim menemukan ketidaksesuaian kecepatan baud. Setelah parameter komunikasi dikonfigurasi ulang, masalah integrasi tersebut teratasi.

Pemanas anti-kondensasi juga dipasang di dalam kotak sambungan untuk memberikan perlindungan tambahan di lingkungan tropis.

Terakhir, interval polling SCADA dikonfigurasi menjadi lima menit.

Proses pengoperasian ini menunjukkan mengapa sensor kualitas air CDU yang sukses atau penerapan pemantauan pendingin yang lebih luas harus mempertimbangkan jalur data lengkap. Perangkat penginderaan, antarmuka instalasi, protokol komunikasi, konfigurasi gateway, dan platform pemantauan pusat semuanya perlu bekerja bersama.

Untuk aplikasi pendinginan cairan, Rika Sensor menawarkan sensor khusus yang dapat menjadi bagian dari solusi pemantauan cairan pendingin yang lebih luas.

Sensor pH Pendingin Cair RK500-12 dirancang untuk pemantauan pH berkelanjutan di lingkungan pendingin cair. Menurut spesifikasi produk Rika Sensor saat ini, sensor ini kompatibel dengan air deionisasi, media PG25 dan EG25, serta mendukung output RS485 dan 4–20 mA. Model pendingin cair ini memiliki akurasi pH ±0,1 pada 25°C, resolusi pH 0,01, rentang pH 0–14, dan perlindungan IP68 untuk probe. Sensor ini juga menawarkan opsi koneksi proses G3/4 dan lainnya, tergantung pada konfigurasi.

Sensor pH cairan pendingin dapat memberikan informasi berkelanjutan tentang keasaman dan alkalinitas, alih-alih sepenuhnya bergantung pada pengukuran manual yang dilakukan sesekali. Hal ini menjadikan pemantauan pH sebagai komponen yang berguna dalam strategi pemantauan kondisi cairan pendingin yang lebih luas.

Rika Sensor juga menyediakan sensor EC, turbiditas, dan ORP untuk sistem pendingin cair. Sensor-sensor ini dapat dipilih sesuai dengan parameter yang perlu diamati dalam suatu siklus pendinginan tertentu.

Sebagai contoh, sensor konduktivitas untuk pemantauan cairan pendingin dapat digunakan ketika konduktivitas listrik merupakan parameter kualitas air yang penting. Kombinasi sensor yang tepat dapat memberikan operator pandangan yang lebih luas tentang kondisi cairan pendingin daripada hanya bergantung pada satu pengukuran.

Kombinasi sensor yang tepat harus selalu dipilih sesuai dengan komposisi kimia cairan pendingin, kondisi pengoperasian, persyaratan pemasangan, dan tujuan pemantauan sistem pendingin.

Perubahan operasional terpenting dari proyek ini adalah peralihan menuju visibilitas kondisi pendingin yang jauh lebih sering.

Sebelum proyek pemantauan retrofit, pelanggan mengandalkan pengujian laboratorium bulanan. Setelah penerapan dan pengoperasian, data pemantauan dapat diambil oleh sistem SCADA setiap lima menit, dan pelanggan menerima pemantauan tren harian sebagai pendekatan baru.

Ini merupakan perubahan besar dalam cara pengamatan kondisi pendingin.

Alih-alih menunggu uji laboratorium bulanan berikutnya untuk meninjau kondisi pendingin, operator mendapatkan akses ke data yang dikumpulkan secara berkala yang dapat digunakan untuk mengikuti tren harian.

Proyek ini juga berhasil mengatasi beberapa tantangan implementasi praktis. Delapan belas titik pemantauan dipasang pada pipa DN40 yang sudah ada selama tiga malam masa pemeliharaan. Perangkat pemantauan Modbus RTU diintegrasikan dengan sistem SCADA berbasis Profibus yang sudah ada melalui gateway, sementara masalah kecepatan baud yang teridentifikasi selama commissioning diselesaikan melalui konfigurasi ulang.

Pemanas anti-kondensasi dipasang di dalam kotak sambungan untuk mengakomodasi lingkungan lokasi yang panas dan lembap.

Tidak ada angka pasti yang diberikan untuk penghematan biaya, pengurangan kegagalan, atau peningkatan umur peralatan untuk proyek ini. Oleh karena itu, hasil proyek yang dikonfirmasi berpusat pada keberhasilan penerapan dan integrasi sistem pemantauan serta transisi dari pemeriksaan laboratorium bulanan ke pemantauan tren harian.

Proyek pusat superkomputer Singapura ini menunjukkan bahwa penerapan sensor kualitas air pendingin cair yang efektif melibatkan lebih dari sekadar pemasangan perangkat pengukuran.

Ruang fisik, sambungan pipa, kompatibilitas pendingin, protokol komunikasi, kondisi lingkungan, dan jendela pemeliharaan semuanya memengaruhi seberapa sukses sistem pemantauan dapat diperkenalkan ke fasilitas HPC yang sudah ada.

Dalam kasus ini, 18 titik pemantauan diintegrasikan ke dalam retrofit pendinginan cair langsung ke chip 512 node. Fitting tee G3/4 memberikan pendekatan instalasi praktis pada pipa DN40, sementara gateway Modbus RTU-ke-Profibus-DP menghubungkan peralatan pemantauan ke infrastruktur SCADA yang ada.

Yang terpenting, fasilitas tersebut beralih dari pengujian laboratorium bulanan ke pemantauan tren harian yang didukung oleh data yang dikumpulkan setiap lima menit.

Untuk pusat data, fasilitas komputasi AI, dan pusat superkomputer yang mengadopsi pendinginan cairan berdensitas tinggi, sistem pemantauan kualitas cairan pendingin yang dirancang dengan cermat dapat memberikan operator visibilitas yang lebih teratur terhadap kondisi cairan pendingin dan menjadikan informasi kualitas air sebagai bagian dari manajemen sistem pendinginan rutin.