电力中心机房精密空调故障研判及处置方法的讨论

电力中心机房精密空调故障研判及处置方法的讨论

王建宁 陈峥 王福生

宁夏信通网络科技有限公司 宁夏 银川 750001

摘要：一般电力中心机房超温的原因有:设备制冷量不足、送风不均/ 不畅、设计不合理、安装问题等原因, 发现机房超温还有其他重要原因, 即机房设备散热未经详细计算和机房设备扩容, 计算机房设计冷量不匹配是一个比较普遍存在的问题。

关键词：电力中心机房精密空调故障研判；处置方法；

近年来国内用电负荷结构发生巨大变化，空调已成为用电量占比最大的电器。随着运行年限的增加，空调极易发生结污脏堵、设备老化、控制失效等问题，造成空调的异常运行，使得空调运行效率大大降低、能耗显著增加、使用寿命减少。因此，其故障若能及时准确地识别，则能够极大地提高用户的用电效率和用电体验。

一、机房精密空调与普通舒适空调的区别

1.送风效果。普通的舒适性空调一般是针对室内的人设计的。人体在向室内散发热量的同时，还会向周围环境中散发湿量。人在室内从事的各种活动，常常也是既散热也散湿的，例如：烧水、做饭、洗澡等。因此，舒适性空调在降温的同时，还应兼具除湿的作用。而通信机房的热负荷主要来自通信设备运行发热、机房内照明系统发热、机房维护结构（天花板、墙壁、门窗、地板等）传导热量、太阳辐射热、开门开窗时的热侵入等，这些热源的加湿量很小，如果采用普通舒适性空调进行降温的话，势必会造成机房内相对湿度过低，影响通信设备的正常运行。而且根据统计，舒适性空调的制冷量有大约４０％～６０％消耗在除湿上，这就使机房降温的冷量大大减少，增加了能源的消耗。机房专用空调在设计上已经考虑到这一点，在运行时严格控制送风温度高于机房内的环境温度，空调产生的冷量全部用于降温，而不会起到除湿的作用，提高了能源利用率，降低了湿量损失和冷量损失。

2.风速、风量。普通舒适性空调在设计时由于考虑到人体的舒适感、降低噪声等因素，它的送风机往往采用风量小、风速低的类型。因此，如果采用舒适性空调作为通信机房的制冷设备时，常常会造成机房内各区域温度不均匀。距离空调近的区域温度较低，而距离空调较远的区域则温度较高，甚至出现热量堆积，影响设备的正常运行。而机房精密空调的风机送风量大、风速高，一般可达到机房换气次数在３０～６０次／小时，在整个通信机房内能形成一个完整的气流循环，使机房内各处的温度较为均匀。

二、电力中心机房精密空调故障研判

1.空调故障类型。按照故障部位划分，空调故障主要可以分为传感器故障和热力故障。传感器故障是指空调的传感装置测量值不准等，热力故障主要指热力系统的物理故障，例如蒸发器脏污、滤网脏污堵塞、冷却水流量减少等。按照故障发生时间来分，可分为渐变故障和突发故障。渐变故障是逐渐发生和累积的，较难检测，例如滤网脏污堵塞、蒸发器脏污等；突发故障相对容易检测，例如传感器故障、制冷剂量过大等。热力故障会使得制冷空调产生巨大的能耗损失，大大降低空调的能耗效率。研究表明，热力故障可导致高达30%的空调能耗损失。其中，较难检测的渐变故障之一便是滤网脏污堵塞，该故障虽然危害大、最常见，却也最容易修正。滤网脏污堵塞不仅会导致空调能耗增加，还会使得房间空气质量下降。如果可以及时识别滤网脏污堵塞，及时通知用户进行滤网清洁，就可以帮助用户节约空调耗电，同时提升使用空调的健康状况。

2.精密空调水流量不足。目前仅在服务器机房的一台精密空调上装设真兰表, 因此, 以下数据均以本台测量数据作为分析依据。调查显示, 精密空调额定流量为13.4m3/h, 在正常水泵运行条件下, 流量表显示仅有9.4m3/ h, 偏差-30 %, 此时水温差为5 ℃。造成流量负偏差的原因有三:( 1) 精密空调水阻过高。根据原设计者陈述, 机房空调设计时参照国产和合资品牌产品, 精密空调及电动阀水阻按7.5m 计算;而进口品牌水阻一般都偏高。( 2) 精密空调的水过滤器水阻过大。精密空调厂家对水质有要求, 故设计一般在外部接管上配置水过滤器。服务器机房精密空调内接管管径为DN32, 设计院提供外部接管管径为DN65, 实际施工时外部水过滤器安装的是DN32 而不是DN65, 而且供货方还在精密空调内部配置水过滤器。管径DN32 的合理流速为0.7 ～ 0.9m/ s, 精密空调额定流量在管径DN32 下对应的流速为3.7m/ s, 由于水阻与流量的平方成正比, 即此时额定流量下过滤器的水阻增大20 ×2 倍因为有两个过滤器即便后来拆除了两个过滤器的过滤网, 降低了大部分水阻, 但是过滤器本身部件的Y 形分叉的阻力依然存在。( 3) 办公区的风机盘管水系统与机房精密空调水系统的水力不平衡及泵压不足。两系统共用制冷主机, 在制冷站集/分水器上分开。由于精密空调管路水阻过大, 导致水力不平衡;而且现场测试, 即便办公区的风机盘管水系统总阀关闭,精密空调水流量也不能达到设计值, 说明泵压不足。

3.精密空调送风风阻过大。厂家提供的精密空调的余压只有70Pa 。由于架空地板净空只有30cm, 架空地板内电缆桥架和管线较多, 形成较大的风阻。精密空调送风余压70Pa 难以克服架空地板的风阻,结果导致送风量下降、供冷量下降。从现场可以感觉到末端地板送风口基本无风。以上精密空调水流量不足和送风风阻过大共同作用, 导致CCD600 型精密空调供冷量减少30%。本结论系根据服务器机房已装设流量表的精密空调所作出的结论, 其他未装设流量表的精密空调由于缺少水流量和水温差数据, 无法准确计算其折减系数, 参照本结论。

3. 处置方法

精密空调主机常常出现压缩机高压报警故障，这大多都是主机循环水进口的过滤网堵塞，造成主机循环水流量不足。在对其清洗的过程中，若只对水过滤网进行单一清洗，保持不了几天又会重复出现高压报警故障。原因是主机内部板式交换器中也存在水垢、铜氧化合物等脏物，清洗水过滤网的同时，对板式交换器一同进行反向冲洗数遍。经这样清洗方法后，能较长时间保持主机的正常运行而不产生高压报警现象。需要对循环水过滤网清洗的快速辨别方法是，通过人体手感，比较精密空调进、出水管的温差，技术标准是32 ℃与37 ℃，温差为5 ℃，若温差偏离太大，如回水管温度超过摄氏40 ℃，则该机组水过滤网需要清洗了。风通路空滤网的清洗判别方法，可通过风量测速仪对滤网口的风量进行测量，如风量比正常回风量明显偏小（正常风量是3.5 m/s），说明该机组风通路空滤网需要更换或清洗了。掌握精密空调主机两个滤网的状态，快速判断和及时进行对空调主机的水过滤网、风通路空滤网清洗维护作业，时间和节点准确，这对于提升精密空调系统的整体效率，节省电力能源，提高节能减排效能，意义非同小可。由于自然水水质差、空气中灰尘多、冷却塔中水导流填充物的氧化作用。在冷却塔中聚集了大量的脏、垢物，若不全面地、彻底地清洗，不但浪费大量的水和电能，对精密空调系统的所有设备将产生过渡的无效运行，加速设备老化，缩短设备使用寿命。定期台冷却塔进行了全面的清洗十分必要，先将屋面16 组冷却塔通过控制柜切换到手动模式，暂停四台冷却塔的运行，关断相应水阀门，放空冷却塔中的外冷却水，人工拆卸塔内所有水导流填充物，进行彻底的清洗。用了一个月时间，完成了冷却塔的清洗工作，清理出的水垢、沙泥、脏垃圾物约2 t 左右。

机房精密空调便是根据机房内的各类电子设备对环境温湿度的要求而专门设计的空调系统，其基本工作原理与家庭及办公场所使用的舒适性空调相同，但由于其高可靠性的硬件配置，使其能够完成对机房环境温湿度的高精度控制。在下一阶段，将扩大故障的研究范围，对于更多故障类型进行感知研究，同时力求实现对于故障程度的感知。

参考文献：

[1]郏琨琪, 王治华, 范帅, 等. 电网信息物理系统的数据驱动架构设计

及应用[J]. 电网技术, 2018, 42(10): 3116-3127.

[2]曹小林, 喻首贤, 李雄林, 等. 采用R410A 的变频房间空调器的理论与实验研究[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2017, 41(2): 759-763.