华晓辉
(中国移动福建公司网络部,福建 福州 350108)
随着互联网产业的发展,国家大力推进数字化战略。数据中心的关键基础设施为所有的IT设备提供能源、制冷、网络、消防以及空间等基本环境。目前,冷冻水系统空调制冷方式是常见的方式。整个冷冻水中央空调制冷系统的安全及可靠性,是动力专业人员探讨的话题。
如图1所示,冷冻水空调系统主要包括:冷源制造,即冷冻水中央空调;冷源输送,包括变频说泵、管道、集水器以及分水器;冷量交换即空调末端,包括热管背板、水冷前门以及行间空调等;热量交换,即冷却塔;还有配套设施,如水净化处理仪、自动控制系统以及告警监控系统等。
图1 冷冻水中央空调系统原理
实际维护中,尤其是冬夏季温差大的地区,每台机组约有20%的预留容量。若考虑设备系统安全,需要采用N+1模式运行,则每台机组运行负载更低。因此,冷水机组的选型需结合实际情况,从安全、经济以及高效方面进行综合考虑。同理,整个数据中心采用冷冻主机(N+1)+变频器(N+1)+水泵采用(N+1)+冷却塔(N+1)+空调末端(N+1)配置。整个冷冻水系统端到端N+1配置模式,通过增加设备的冗余度,有利于动力安全和节能控制。关于冷冻水管和冷却水管道的备份,移动运营商数据中心配置标准同国标较为相似。A级别数据中心在空调组件采用N+1配置,冷冻水管路采用双回路配置。但是,早期的IDC机房由于条件限制,采用2+1模式进行管道备份,即进、回水管路供用一根管路作为备份[1]。
冷冻水中央空调系统经过长时间运行后,压缩机的长期震动会引起钢管连接、焊接处等地方泄露冷冻剂或冷冻油而影响制冷效果。同时,由于压缩机的长时间工作机械磨损,可能伴随着炭化和乳化现象,大大降低了整个机组的寿命。根据设备使用规范,当机组工作40 000 h后,需对水冷中央空调冷冻机组做深度保养或者预防性维护。
数据中心冷却水系统由于水的温度升高、水流速度的变化、水的蒸发、各种无机离子和有机物质的浓缩、冷却塔在室外受到环境的影响(如受到阳光照射、风吹雨淋以及灰尘杂物的进入)以及设备结构和材料等多种因素的综合作用,会造成换热器效率降低、设备腐蚀,严重影响中央空调的稳定运行[2]。
冷却水系统做了以下水处理:放空冷却塔内的水,人工清洗冷却塔内的杂物并排污;用清洗机清洗冷却塔填料以及其他污垢;人工拆洗主管道过滤器;用电动通炮机对空调制冷主机冷凝器、冷干机进行通炮处理。使用通炮机清洗冷凝器的优点:不损伤铜管;同步水流清除垢层;清洗效果好。水处理前如图2所示,水处理后如图3所示。
XX局楼水净化处理后,每月节省电费30 270元。表1为水处理前后冷冻主机电流情况。
图2 水处理前
图3 水处理后
表1 水处理前后冷冻主机电流情况
XX数据中冷冻水中央空调系统已经运行10年,地处东南沿海,部分设备已经进入老化阶段,需进行改造,解决隐患。
整改前,保温层腐化、阀门执行器锈蚀、补水管腐烂、风叶轮破损、风机老化、维护操作平台缺失,如图4所示。针对这些情况,替换老化及腐蚀组件,更换大口径平衡管。整改后如图6所示。
图4 整改前
图5 整改后
冷冻水中央空调系统相对于传统风冷精密空调结构更复杂,大部分水系统的组件及管道为机械部件,故障及缺陷难以及时发现。因此,在设计会审、施工质量、日常维护、大修保养以及老化改造等方面,均需要精细化维护。