1溫濕度變化對機電設(shè)備運行安全的影響

工業(yè)機房,尤其是數(shù)據(jù)機房內(nèi)的電子設(shè)備正常運行需要有一個穩(wěn)定的機房溫濕度環(huán)境,如果機房內(nèi)環(huán)境參數(shù)達不到運行要求,將會對設(shè)備的正常運行造成影響。溫濕度異常對電子設(shè)備的影響主要體現(xiàn)在以下方面:

1.1溫度對機電設(shè)備的影響

電子產(chǎn)品中的芯片溫度過高是導致產(chǎn)品失效的常見原因之一。電腦、手機等電子產(chǎn)品在長時間使用后反應(yīng)變慢,除了軟件工作過程中發(fā)生的數(shù)據(jù)破碎外,芯片持續(xù)作業(yè)在高溫下,其內(nèi)部架構(gòu)損壞可能是更重要的原因。生活中我們都有這樣的經(jīng)歷,運用一段時間后的電腦,即使替換了全新的硬盤,將一切軟件數(shù)據(jù)悉數(shù)替換,其反應(yīng)速度也不會有太大改善。這是因為電腦工作變慢的根本原因并不是硬件破損,而是隨著工作時間的延長,芯片達到一定溫度后可能無法完成相關(guān)運算,在產(chǎn)品沒有進水或被撞擊的情況下忽然失效,造成停機。事實上,除了外力因素,電子芯片失效的直接原因都是運行過程中溫度過高。有資料表明,環(huán)境溫度每提高10℃,元器件壽命約降低一半,這就是著名的"10℃"法則。因此通常安裝制冷設(shè)備對機房進行降溫。若安裝制冷設(shè)備后機房溫度仍在升高,可能由以下原因引起:（1）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器機柜發(fā)熱,散熱不良,造成局部過熱。（2）制冷量不夠。（3）精密空調(diào)等制冷設(shè)備因異常故障而停機。另外,溫度升高同樣會造成機電設(shè)備電容器壽命降低、記錄介質(zhì)失效、絕緣材料性能降低等。

1.2濕度對機電設(shè)備的影響

通常而言,數(shù)據(jù)中心設(shè)備運行時的最佳溫度為22℃,上下浮動不能超過2℃:空氣相對濕度為45%～65%。如果機房超過正常溫濕度,設(shè)備運行時發(fā)生故障的概率會大大增加。在潮熱、高溫條件下,設(shè)備性能和運轉(zhuǎn)不可避免地受到影響,數(shù)據(jù)遭破壞或丟失的可能性大大增加。（1）濕度過高對機電設(shè)備運行的影響:當空氣相對濕度大于65%時,物體表面會附著一層水膜,水膜極易造成飛弧,嚴重降低電路可靠性。在相對濕度保持不變的情況下,溫度越高,對設(shè)備的影響越大,這是因為水蒸氣壓力隨溫度升高而增大,水分子易進入材料內(nèi)部。

（2）濕度過低對機電設(shè)備運行的影響:機電設(shè)備由眾多芯片、

元器件組成,不同的靜電敏感器件受靜電損傷的閾值電壓不同。在空氣濕度過低時,工作人員的活動容易產(chǎn)生靜電電壓。

機房精密空調(diào)是根據(jù)機房內(nèi)的各類電子設(shè)備對環(huán)境溫濕度的要求而專門設(shè)計的空調(diào)系統(tǒng),是使數(shù)據(jù)機房溫濕度保持在正常值范圍內(nèi)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。精密空調(diào)的基本工作原理與家庭及辦公場所使用的舒適性空調(diào)相同,但由于其硬件配置的可靠性更高,使其能夠在控制系統(tǒng)下完成對機房環(huán)境溫濕度的高精度調(diào)節(jié)。

2精密空調(diào)過濾器檢測裝置的設(shè)計需求

在機電工程的眾多基礎(chǔ)設(shè)施運維中,精密空調(diào)是各類數(shù)據(jù)中心的核心設(shè)備。其重要性體現(xiàn)在以下兩點:(1）機房設(shè)備發(fā)熱量高。根據(jù)2018年數(shù)據(jù)機房溫度壓力測試記錄,在空調(diào)停運情況下,52面機柜的機房,溫升每6min為2℃,從正常溫度23℃升至機房高溫35℃僅需36min。(2）機房為密封環(huán)境。設(shè)備產(chǎn)生的全部熱量,均靠精密空調(diào)系統(tǒng)進行降溫。

機房精密空調(diào)是針對機房設(shè)計的專用空調(diào),其工作精度和可靠性較高,在理論情況下可將機房溫度控制于±1℃,相對濕度控制于土1%以內(nèi),從而大大提高了機房環(huán)境的可靠性。干燥過濾器是精密空調(diào)的關(guān)鍵部件,其工作原理為:過濾器內(nèi)裝吸濕特性優(yōu)良的分子篩,吸收制冷劑中的水分,以確保毛細管暢通和制冷系統(tǒng)正常工作,起到雜質(zhì)過濾的作用。當干燥過濾器或過濾器微堵、全堵時,主要表現(xiàn)為制冷循環(huán)時室外冷凝器無熱風排出,室內(nèi)出風口變常溫。這時壓縮機運轉(zhuǎn)沉悶,空調(diào)不制冷,嚴重影響數(shù)據(jù)中心安全運行。干燥過濾器的使用壽命因環(huán)境不同而有差異,并沒有固定期限,一般不會定期更換。目前國內(nèi)外廠商在精密空調(diào)設(shè)計制造中,均未實現(xiàn)對過濾器阻塞情況的實時監(jiān)控,存在技術(shù)空白。通常在空調(diào)發(fā)生故障后,由檢修人員通過手工檢測溫度,并依據(jù)經(jīng)驗判斷是否存在故障,缺少科學可靠的手段提前發(fā)現(xiàn)隱患。

根據(jù)以上情況,信息運檢中心成立了He11owor1doC小組,研究基于溫差對比分析的判斷方法,并據(jù)此研制了"過濾器堵塞溫差探測傳感器"裝置,實時判斷空調(diào)過濾器故障,并發(fā)出報警提醒更換。

3過濾器測試前期準備及測試過程

在過濾器液管截止閥上安裝90o刻度表盤(0o為閥門全開狀態(tài),90o為閥門全關(guān)狀態(tài)）,通過定做的專用扳手調(diào)整閥門度數(shù),測量液管截止閥前端(冷凝器端）和后端(過濾器端）的溫度差變化。測試過程如下:

(1）閥門關(guān)閉20o時,2min后、5min后、10min后,前后端溫差均無明顯變化。(2）閥門關(guān)閉30o時,2min后、5min后、10min后,前后端溫差均無明面變化。(3）閥門關(guān)閉50o時,2min后、5min后、10min后,前后端溫差均無明顯變化。(4）閥門關(guān)閉60o時,2min后、5min后、10min后,前后端溫差均無明顯變化。(5）閥門關(guān)閉65o時,2min后溫度差前后端變化0.7℃,5～10min變化均在0.5～0.7℃。此時,蒸發(fā)器端分支處出現(xiàn)輕微結(jié)霜。(6）閥門關(guān)閉70o時,2min后溫度差前后端變化3.1℃,5min后溫度差前后端變化7.7℃,10min后溫度差在6～8℃。此時膨脹閥結(jié)霜,蒸發(fā)器端分支管處出現(xiàn)嚴重結(jié)霜。

靜止閥調(diào)整在20o、30o、50o、60o時,溫度差無明顯變化。閥門關(guān)到65o～70o,溫度差在1～8℃。

4過濾器堵塞溫差探測傳感器的研發(fā)內(nèi)容

4.1現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集部分

根據(jù)國內(nèi)精密空調(diào)品牌眾多的情況,需對多個品牌不同型號精密空調(diào)的過濾器兩端溫差進行采集、記錄,對比堵塞程度與空調(diào)運行狀態(tài)間的對應(yīng)關(guān)系,獲得最佳臨界值,將臨界值作為報警判斷閾值,錄入機房監(jiān)控系統(tǒng)。過濾器堵塞造成溫差后即可實時發(fā)出警報,提醒更換,可完全避免后期引發(fā)空調(diào)高壓、不制冷等情況。根據(jù)地域特點,計劃對鄭州地區(qū)按不同空調(diào)品牌、不同型號進行數(shù)據(jù)采集。

4.2硬件部分

根據(jù)國內(nèi)精密空調(diào)廠商設(shè)計的過濾器形式以及在機房安裝監(jiān)測器的標準,過濾器堵塞溫差探測傳感器應(yīng)滿足以下要求:(1）符合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標準的無線通信要求:(2）以電池供電,低功耗:(3）測量精度高:(4）抗干擾能力強,穩(wěn)定性較強。產(chǎn)品以電池供電,測量范圍寬,適用于大多數(shù)工業(yè)級使用環(huán)境:配備顯示屏,最多能同時顯示雙溫度值:內(nèi)部設(shè)計有報警功能模塊,可實現(xiàn)聲光報警:報警上下限可通過菜單設(shè)置。其他參數(shù)如下:

測量范圍:-20～100℃:

傳輸距離:1000m(空曠環(huán)境）:

精度:測量范圍在-20～100℃,精度0.2級:

供電方式:內(nèi)置鋰電池,數(shù)據(jù)采集壽命3～5年。

5結(jié)語

過濾器堵塞溫差探測傳感器基于溫度分析比對的方法,對精密空調(diào)過濾器是否存在故障作出及時判斷。過濾器堵塞溫差探測傳感器安裝于精密空調(diào)干燥過濾器上,溫差探測傳感器通過實時采集多個目標點溫度值,比較過濾器進出口兩端溫度差,根據(jù)不同溫度差對應(yīng)的堵塞狀態(tài)分析出臨界值,據(jù)此判斷堵塞狀況,以確認是否需要維修或更換,重點解決了過濾器堵塞不能被及時發(fā)現(xiàn)的問題,保證了數(shù)據(jù)中心精密空調(diào)關(guān)鍵配件的正常穩(wěn)定運行。