过滤器堵塞温差探测传感器在精密空调过滤器

1温湿度变化对机电设备运行安全的影响

工业机房,尤其是数据机房内的电子设备正常运行需要有一个稳定的机房温湿度环境,如果机房内环境参数达不到运行要求,将会对设备的正常运行造成影响。温湿度异常对电子设备的影响主要体现在以下方面:

1.1温度对机电设备的影响

电子产品中的芯片温度过高是导致产品失效的常见原因之一。电脑、手机等电子产品在长时间使用后反应变慢,除了软件工作过程中发生的数据破碎外,芯片持续作业在高温下,其内部架构损坏可能是更重要的原因。生活中我们都有这样的经历,运用一段时间后的电脑,即使替换了全新的硬盘,将一切软件数据悉数替换,其反应速度也不会有太大改善。这是因为电脑工作变慢的根本原因并不是硬件破损,而是随着工作时间的延长,芯片达到一定温度后可能无法完成相关运算,在产品没有进水或被撞击的情况下忽然失效,造成停机。事实上,除了外力因素,电子芯片失效的直接原因都是运行过程中温度过高。有资料表明,环境温度每提高10℃,元器件寿命约降低一半,这就是著名的"10℃"法则。因此通常安装制冷设备对机房进行降温。若安装制冷设备后机房温度仍在升高,可能由以下原因引起:（1）网络服务器机柜发热,散热不良,造成局部过热。（2）制冷量不够。（3）精密空调等制冷设备因异常故障而停机。另外,温度升高同样会造成机电设备电容器寿命降低、记录介质失效、绝缘材料性能降低等。

1.2湿度对机电设备的影响

通常而言,数据中心设备运行时的最佳温度为22℃,上下浮动不能超过2℃:空气相对湿度为45%～65%。如果机房超过正常温湿度,设备运行时发生故障的概率会大大增加。在潮热、高温条件下,设备性能和运转不可避免地受到影响,数据遭破坏或丢失的可能性大大增加。（1）湿度过高对机电设备运行的影响:当空气相对湿度大于65%时,物体表面会附着一层水膜,水膜极易造成飞弧,严重降低电路可靠性。在相对湿度保持不变的情况下,温度越高,对设备的影响越大,这是因为水蒸气压力随温度升高而增大,水分子易进入材料内部。

（2）湿度过低对机电设备运行的影响:机电设备由众多芯片、

元器件组成,不同的静电敏感器件受静电损伤的阈值电压不同。在空气湿度过低时,工作人员的活动容易产生静电电压。

机房精密空调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,是使数据机房温湿度保持在正常值范围内的重要基础设施。精密空调的基本工作原理与家庭及办公场所使用的舒适性空调相同,但由于其硬件配置的可靠性更高,使其能够在控制系统下完成对机房环境温湿度的高精度调节。

2精密空调过滤器检测装置的设计需求

在机电工程的众多基础设施运维中,精密空调是各类数据中心的核心设备。其重要性体现在以下两点:(1）机房设备发热量高。根据2018年数据机房温度压力测试记录,在空调停运情况下,52面机柜的机房,温升每6min为2℃,从正常温度23℃升至机房高温35℃仅需36min。(2）机房为密封环境。设备产生的全部热量,均靠精密空调系统进行降温。

机房精密空调是针对机房设计的专用空调,其工作精度和可靠性较高,在理论情况下可将机房温度控制于±1℃,相对湿度控制于土1%以内,从而大大提高了机房环境的可靠性。干燥过滤器是精密空调的关键部件,其工作原理为:过滤器内装吸湿特性优良的分子筛,吸收制冷剂中的水分,以确保毛细管畅通和制冷系统正常工作,起到杂质过滤的作用。当干燥过滤器或过滤器微堵、全堵时,主要表现为制冷循环时室外冷凝器无热风排出,室内出风口变常温。这时压缩机运转沉闷,空调不制冷,严重影响数据中心安全运行。干燥过滤器的使用寿命因环境不同而有差异,并没有固定期限,一般不会定期更换。目前国内外厂商在精密空调设计制造中,均未实现对过滤器阻塞情况的实时监控,存在技术空白。通常在空调发生故障后,由检修人员通过手工检测温度,并依据经验判断是否存在故障,缺少科学可靠的手段提前发现隐患。

根据以上情况,信息运检中心成立了He11owor1doC小组,研究基于温差对比分析的判断方法,并据此研制了"过滤器堵塞温差探测传感器"装置,实时判断空调过滤器故障,并发出报警提醒更换。

3过滤器测试前期准备及测试过程

在过滤器液管截止阀上安装90o刻度表盘(0o为阀门全开状态,90o为阀门全关状态）,通过定做的专用扳手调整阀门度数,测量液管截止阀前端(冷凝器端）和后端(过滤器端）的温度差变化。测试过程如下:

(1）阀门关闭20o时,2min后、5min后、10min后,前后端温差均无明显变化。(2）阀门关闭30o时,2min后、5min后、10min后,前后端温差均无明面变化。(3）阀门关闭50o时,2min后、5min后、10min后,前后端温差均无明显变化。(4）阀门关闭60o时,2min后、5min后、10min后,前后端温差均无明显变化。(5）阀门关闭65o时,2min后温度差前后端变化0.7℃,5～10min变化均在0.5～0.7℃。此时,蒸发器端分支处出现轻微结霜。(6）阀门关闭70o时,2min后温度差前后端变化3.1℃,5min后温度差前后端变化7.7℃,10min后温度差在6～8℃。此时膨胀阀结霜,蒸发器端分支管处出现严重结霜。

静止阀调整在20o、30o、50o、60o时,温度差无明显变化。阀门关到65o～70o,温度差在1～8℃。

4过滤器堵塞温差探测传感器的研发内容

4.1现场数据采集部分

根据国内精密空调品牌众多的情况,需对多个品牌不同型号精密空调的过滤器两端温差进行采集、记录,对比堵塞程度与空调运行状态间的对应关系,获得最佳临界值,将临界值作为报警判断阈值,录入机房监控系统。过滤器堵塞造成温差后即可实时发出警报,提醒更换,可完全避免后期引发空调高压、不制冷等情况。根据地域特点,计划对郑州地区按不同空调品牌、不同型号进行数据采集。

4.2硬件部分

根据国内精密空调厂商设计的过滤器形式以及在机房安装监测器的标准,过滤器堵塞温差探测传感器应满足以下要求:(1）符合物联网技术标准的无线通信要求:(2）以电池供电,低功耗:(3）测量精度高:(4）抗干扰能力强,稳定性较强。产品以电池供电,测量范围宽,适用于大多数工业级使用环境:配备显示屏,最多能同时显示双温度值:内部设计有报警功能模块,可实现声光报警:报警上下限可通过菜单设置。其他参数如下:

测量范围:-20～100℃:

传输距离:1000m(空旷环境）:

精度:测量范围在-20～100℃,精度0.2级:

供电方式:内置锂电池,数据采集寿命3～5年。

5结语

过滤器堵塞温差探测传感器基于温度分析比对的方法,对精密空调过滤器是否存在故障作出及时判断。过滤器堵塞温差探测传感器安装于精密空调干燥过滤器上,温差探测传感器通过实时采集多个目标点温度值,比较过滤器进出口两端温度差,根据不同温度差对应的堵塞状态分析出临界值,据此判断堵塞状况,以确认是否需要维修或更换,重点解决了过滤器堵塞不能被及时发现的问题,保证了数据中心精密空调关键配件的正常稳定运行。