加入收藏 設(shè)為首頁 聯(lián)系我們 歡迎光臨本網(wǎng)站！
服務(wù)熱線 010-63550645
專注于數(shù)據(jù)中心第三方驗證測試服務(wù)行為公正、方法科學(xué)、結(jié)果準確、服務(wù)高效
加入收藏 設(shè)為首頁 聯(lián)系我們 歡迎光臨本網(wǎng)站！
服務(wù)熱線 010-63550645
專注于數(shù)據(jù)中心第三方驗證測試服務(wù)行為公正、方法科學(xué)、結(jié)果準確、服務(wù)高效
郵箱：support@zcecs.com
地址：北京市西城區(qū)南濱河路27號貴都國際中心A座1111室
制冷冷機為數(shù)據(jù)中心提供冷量，是保證數(shù)據(jù)中心安全有效運行的核心，但是在實際冷機運行過程中，常常會出現(xiàn)并聯(lián)引起負載不均衡的問題，如果處理不當(dāng)，可能引起冷機停機，數(shù)據(jù)中心供冷中斷，威脅數(shù)據(jù)中心的安全運行。
某數(shù)據(jù)中心某時機負荷偏大問題的發(fā)現(xiàn)及解決回顧：
第一周
某數(shù)據(jù)中心3、4號冷機并聯(lián)運行期間，4號冷機的負載率比3號冷機高20%以上，且為持續(xù)現(xiàn)象。
第二周
某數(shù)據(jù)中心機切換到1、2號冷機之后，聯(lián)合冷機廠家對冷機冷凝器做了通炮（即拆開4號機的冷凝器端蓋板，清洗內(nèi)部的銅管水路）以及清洗了水路過濾器，確實發(fā)現(xiàn)有堵塞導(dǎo)致流量不足的情況，所以初步判斷是冷凝器側(cè)水流量不足導(dǎo)致的。
第三周
某數(shù)據(jù)中心冷機切換到3、4號冷機之后，發(fā)現(xiàn)清洗后的4號冷機的負載率不僅沒有下降反而急劇上升，現(xiàn)場基礎(chǔ)設(shè)施運維人員檢查冷機冷卻系統(tǒng)側(cè)，發(fā)現(xiàn)4號冷卻塔的塔頂水流分配頭部分堵塞，導(dǎo)致散熱效果偏差，導(dǎo)致負載相對來說偏大，基礎(chǔ)設(shè)施運維人員對其進行了處理，而后開始3、4號冷機負載率逼近，幾日之后2臺冷機負載率趨于相同。
圖1 某數(shù)據(jù)中心某棟某月冷機負載變化圖
在實際的運維過程中會出現(xiàn)多臺冷機負載不均衡的現(xiàn)象，一般情況下并聯(lián)冷機的負載率相差10%-20%以內(nèi)都是在允許范圍之內(nèi)，對運維影響不大。
造成并聯(lián)冷機負載不一現(xiàn)象的主要原因是冷機啟動時間不一樣以及冷機的超頻現(xiàn)象。在數(shù)據(jù)中心運維過程中，為了保障數(shù)據(jù)中心安全有效不間斷運行，冷機的配置至少為N+1，但是實際上往往由于數(shù)據(jù)中心服務(wù)器是由少到多，不斷增加上架率，在這個過程中可能只需要部分冷機就能滿足整個數(shù)據(jù)中心的需求。
假設(shè)某數(shù)據(jù)中心常備4臺冷機（1號冷機、2號冷機、3號冷機、4號冷機），開啟2臺冷機就能保障數(shù)據(jù)中心安全運行，單周開啟1號冷機和2號冷機，雙周開啟3號冷機、4號冷機，每周切換一次保障4臺冷機均衡運行。
圖2 冷機負載率隨時間變化曲線
冷機切換邏輯順序：3號冷機啟動——1、2、3號冷機并行一段時間——關(guān)閉1號冷機——開啟4號冷機——2、3、4號冷機并行一段時間——關(guān)閉2號冷機
從冷機負載率隨時間變化曲線圖上可以清晰的看到，3號冷機啟動后其負載率迅速上升，1號和2號冷機負載率迅速下降；運行一段時間后，關(guān)閉1號冷機，開啟4號冷機，同樣4號冷機啟動后其負載率迅速上升；此過程：
Q=η1PC+η2PC+η3PC+η4PC
此后3、4號冷機并聯(lián)運行，由于 3、4號冷機是新開啟的冷機，為了滿足冷負荷需求，先開啟的3號冷機會發(fā)生超頻現(xiàn)象，4號冷機有可能也發(fā)生小幅度超頻現(xiàn)象；此過程：
Q＜η3PC+η4PC
最后，3、4號冷機穩(wěn)定運行后，由于開啟時間的先后有別再加上整個制冷系統(tǒng)管路設(shè)計沿程阻力的影響，3號冷機的負載率會略大于4號冷機的負載率；此過程：
Q=η3PC+η4PC
| 符號 | 物理意義 |
| η1 | 1號冷機的負載率 |
| η2 | 2號冷機的負載率 |
| η3 | 3號冷機的負載率 |
| η4 | 4號冷機的負載率 |
| PC | 冷機制冷量 |
| Q | 數(shù)據(jù)中心需要的制冷量 |
圖3 公式符號含義
在實際的運維過程中多臺冷機負載率相差20%以上，我們就要足夠重視，對整個并聯(lián)冷機系統(tǒng)進行巡查，找到負載不均衡原因，排除安全隱患。
首先，我們需要了解冷機系統(tǒng)的組成，隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模的不斷擴大，為之服務(wù)的冷熱源設(shè)備的規(guī)模也在不斷擴大，因此需要多臺冷機設(shè)備并聯(lián)運行才能滿足整個數(shù)據(jù)中心的制冷要求，整個并聯(lián)冷機系統(tǒng)組成如下：
|
組成 |
功能 |
|
|
并聯(lián)冷機 |
制冷壓縮機 |
制冷壓縮機從吸氣管吸入低溫低壓的制冷劑氣體，通過電機運轉(zhuǎn)帶動活塞對其進行壓縮后，向排氣管排出高溫高壓的制冷劑氣體，為制冷循環(huán)提供動力，從而實現(xiàn)壓縮→冷凝→膨脹→蒸發(fā)（吸熱）的制冷循環(huán) |
|
冷凝器 |
冷卻水和制冷劑在冷凝器里進行熱交換，冷卻水帶走制冷劑的熱量 |
|
|
蒸發(fā)器 |
冷凍水和制冷劑在蒸發(fā)器里進行熱交換，冷卻冷凍水回水 |
|
|
冷凍水系統(tǒng) |
冷凍水供回水管路 |
為冷凍水在冷機與末端換熱器之間的流動提供通道 |
|
一次泵和二次泵系統(tǒng) |
滿足不同壓力不同負荷情況下冷凍水的流量需求 |
|
|
冷凍水供回水旁通管 |
旁通管是為了解決空調(diào)端和冷水機組端的水量不一致而設(shè)置的 |
|
|
末端換熱器 |
冷凍水通過末端換熱器為數(shù)據(jù)中心提供冷量 |
|
|
冷卻水系統(tǒng) |
冷卻塔 |
從冷機流出的冷卻水中吸收熱量排放至大氣中，以降低冷卻水的水溫 |
|
冷卻水供回水管路 |
為冷卻水在冷機與冷卻塔之間的流動提供通道 |
|
|
冷卻水泵 |
為冷卻水的流動提供動力 |
圖4 并聯(lián)冷機系統(tǒng)組成
并聯(lián)冷機負載嚴重不均衡現(xiàn)象：并聯(lián)冷機在穩(wěn)定運行情況下負載率相30%以上，需要現(xiàn)場人員及時根據(jù)如下原因進行排查。
| 序號 |
現(xiàn)象 |
原因 |
|
1 |
冷機型號不一 |
并聯(lián)冷機為不同型號冷機，壓縮機制冷功率不一，一般對制冷系統(tǒng)無影響，只需及時注意較小制冷功率冷機負載不要過小即可 |
|
2 |
壓縮機油冷卻系統(tǒng)漏油 |
壓縮機油冷卻系統(tǒng)漏油是冷機負載率急劇上升的原因之一，壓縮機油冷卻系統(tǒng)漏油，油會進入蒸發(fā)器或者冷凝器在換熱單元上產(chǎn)生一層油膜，大大增加換熱熱阻，使冷機的制冷或者冷卻效果下降，冷機負荷隨之急劇上升 |
|
3 |
冷機冷卻水分布不均 |
1 冷卻塔和冷機一一對應(yīng)單獨連接的制冷系統(tǒng)：單個冷卻塔故障可能造成其對應(yīng)連接的冷機負載上升 2 常用的冷卻塔并聯(lián)制冷系統(tǒng)：流入/流出冷卻塔的冷卻水分流不均，使流出/流入冷機的冷卻水流量不均引起部分冷機負載率異常 |
|
4 |
冷機冷凍水分布不均 |
1 冷凍系統(tǒng)側(cè)一次泵流量不一，造成進入冷機的冷凍水流量不一，影響冷機負載率 2冷凍系統(tǒng)側(cè)供回水之間的旁通閥開度不一，造成進入冷機的冷凍水流量不一，影響冷機負載率 |
|
5 |
冷凝器側(cè)結(jié)垢 |
冷凝器內(nèi)制冷劑溫度一般在65℃以上，雖然冷卻水在進出冷凝器時整體的最高溫度不超過35℃，但在冷凝器換熱單元中靠近65℃以上制冷劑的局部冷卻水由于溫度較高，會產(chǎn)生水垢等增加換熱熱阻，影響冷機的負載率 |
圖5 并聯(lián)冷機負載嚴重不均衡原因匯總
1、針對冷凝器結(jié)垢問題，建議今后冷機廠家維保時強化定期檢查冷凝器結(jié)垢現(xiàn)象；
2、針對冷卻塔頂水流分配頭部分堵塞問題，此現(xiàn)象便于檢查，建議今后基礎(chǔ)設(shè)施巡檢可以增加此項；
3、梳理冷機運維中處理負載不均衡的流程文檔，并把冷機負載嚴重不均的各種原因及處理方式下發(fā)給運維團隊，以便今后更加快捷的排查問題。
圖6 冷機冷凝器通炮現(xiàn)場
