數(shù)據(jù)中心冷水機(jī)組案例淺析葉明哲 CDCC 8月14日制冷主機(jī)簡(jiǎn)稱冷機(jī),是數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)的重要組成部分,其載冷劑一般為水,簡(jiǎn)稱為冷水機(jī)組,其冷凝器的冷卻利用常溫水的換熱降溫來(lái)實(shí)現(xiàn),故也稱為水冷機(jī)組。數(shù)據(jù)中心冷量需求大,選用離心式機(jī)組可以獲得較好的能效,本文的冷水機(jī)組專指離心機(jī)組。

冷水機(jī)組原理

離心式制冷壓縮機(jī)是一種回轉(zhuǎn)式速度型壓縮機(jī),吸氣管將要壓縮的氣體引入到葉輪入口,氣體在葉輪葉片的作用下跟著葉輪做高速旋轉(zhuǎn),通過(guò)葉輪中的葉片對(duì)葉輪槽道中的氣體作功,提高氣體的速度后引出葉輪出口處,然后導(dǎo)入擴(kuò)壓腔;由于氣體從葉輪流出后,具有較高的流速,為了將這部分速度能轉(zhuǎn)化為壓力能,在葉輪排氣口外側(cè)設(shè)置了流通截面逐漸擴(kuò)大的擴(kuò)壓器,進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換,以提高氣體的壓力;擴(kuò)壓后的氣體在蝸殼里匯集起來(lái)后,進(jìn)入機(jī)組的冷凝器進(jìn)行冷凝,以上這一過(guò)程就是離心機(jī)的壓縮原理,如圖1;另外為了冷凝和把冷量帶走,空調(diào)系統(tǒng)包括冷卻水系統(tǒng)和冷凍水系統(tǒng)。

【問(wèn)題解決】該故障原因?yàn)楦鼡Q電纜后未確認(rèn)轉(zhuǎn)向,導(dǎo)致壓縮機(jī)反轉(zhuǎn),反轉(zhuǎn)后導(dǎo)致油壓異常,后停機(jī)。對(duì)冷機(jī)停電后,更換進(jìn)線電纜相序,對(duì)冷機(jī)檢查后,嘗試性開(kāi)機(jī),一切正常。

【心得體會(huì)】電纜施工后沒(méi)有進(jìn)行相序核對(duì),導(dǎo)致冷機(jī)反轉(zhuǎn),好在運(yùn)行時(shí)間較短,沒(méi)有對(duì)冷機(jī)造成損傷,實(shí)屬萬(wàn)幸。社會(huì)上用戶曾經(jīng)發(fā)生過(guò)用戶自行調(diào)換電纜,未確認(rèn)轉(zhuǎn)向,導(dǎo)致壓縮機(jī)反轉(zhuǎn),后導(dǎo)致高速齒輪大面積損壞而報(bào)廢的嚴(yán)重故障。

冷機(jī)COP偏低

【問(wèn)題現(xiàn)象】某數(shù)據(jù)機(jī)樓中,配置4臺(tái)冷機(jī),日常運(yùn)行三臺(tái)冷機(jī),其額定COP均為5.5。但實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn),即使在滿負(fù)荷工況下,這三臺(tái)冷機(jī)也達(dá)不到額定值,其中一臺(tái)僅為3.5,一臺(tái)為4.5。

【問(wèn)題分析】離心機(jī)組COP偏低的原因,常見(jiàn)問(wèn)題有冷機(jī)負(fù)荷率偏小,設(shè)備性能老化等,冷機(jī)和冷卻塔效率偏低導(dǎo)致冷卻水回水溫度偏高等。現(xiàn)場(chǎng)檢查,每臺(tái)冷機(jī)制冷量為2037kW,而實(shí)際每臺(tái)冷機(jī)供冷量只需要1500kW,低負(fù)載率導(dǎo)致了低效率;另外一個(gè)原因是設(shè)備性能老化,機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中,冷卻水質(zhì)處理不及時(shí),冷機(jī)和冷卻塔換熱效果較差,導(dǎo)致效率降低。

【問(wèn)題解決】現(xiàn)場(chǎng)對(duì)冷機(jī)和冷卻塔進(jìn)行清洗,并進(jìn)行水質(zhì)維護(hù);也對(duì)冷機(jī)工況進(jìn)行調(diào)整,補(bǔ)充部分制冷劑,正常維護(hù)后,冷機(jī)COP達(dá)到5.3左右,恢復(fù)到額定值。

【心得體會(huì)】運(yùn)維中要關(guān)注冷負(fù)荷工況下的冷機(jī)COP瞬時(shí)值與冷機(jī)額定COP,對(duì)節(jié)能減排非常重要。如果前者明顯小于后者,說(shuō)明冷機(jī)效率低下很可能源于設(shè)備自身的原因,需要找到原因并進(jìn)行處理。

總結(jié)數(shù)據(jù)中心水系統(tǒng)較為龐大和復(fù)雜,一旦水系統(tǒng)故障,影響和波及面大,檢修也不易,希望上述冷水機(jī)組案例經(jīng)驗(yàn)對(duì)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)和運(yùn)維人員有所幫助,避免重蹈覆轍,從而提升數(shù)據(jù)中心的安全性。

15HP開(kāi)放式水冷冷水機(jī)、120HP開(kāi)放式水冷冷水機(jī)、3HP開(kāi)放式水冷冷水機(jī)、

開(kāi)放式冷水機(jī)主要由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、電控系統(tǒng)、冷凍配件組件，水冷箱式冷水機(jī)則由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、水泵、水箱、電控系統(tǒng)、冷凍配件組成，因此可以看出來(lái)，兩者之間的不同之處在于水冷箱式冷水機(jī)可以內(nèi)置水泵及水箱，反之則稱為開(kāi)放式冷水機(jī)。

安裝配置：冷水機(jī)主要是為了給產(chǎn)品或設(shè)備提供冷凍水以達(dá)到制冷的目的。這兩種冷水機(jī)都需要配用冷卻水塔進(jìn)行散熱，但因?yàn)樗湎涫嚼?

水機(jī)內(nèi)置有水箱及水泵，因此安裝的時(shí)候，用戶只需要將冷水機(jī)組與冷卻水塔連接起來(lái)，接通自來(lái)水即可投入使用。而開(kāi)放式冷水機(jī)除了配

用冷卻水塔，還需要增加水泵及雙層不銹鋼保溫水箱方能使用。

優(yōu)點(diǎn)分析：開(kāi)放式冷水機(jī)內(nèi)置不銹鋼水箱及管道水泵，外形美觀大方，配置完善，主要構(gòu)件均由鋼體外殼保護(hù)，可安放于生產(chǎn)車間內(nèi)，安裝簡(jiǎn)單，使用/維護(hù)方便。開(kāi)放式冷水機(jī)不自帶水箱及水泵，可根據(jù)需要外接水泵及水箱，優(yōu)點(diǎn)是水箱的容積及水泵揚(yáng)程不受限制，能更好地滿足不同的工業(yè)設(shè)備配套需要。