UPS精密空调维保技术方案.docx
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UPS精密空调维保技术方案
第一章精密空调概述
机房空调，顾名思义其是一种专供机房使用的高精度空调，因其不但可以控制机房温度，也可以同时控制湿度，因此也叫恒温恒湿空调机房专用空调机，另因其对温度、湿度控制的精度很高，亦称机房精密空调.机房精密空调具备全年365天、每天24小时安全可靠运行的能力，因此广泛应用于计算机房、程控交换机房、大型医疗设备室、实验室、测试室、精密电子仪器生产车间等高精密环境中。
一.1机房空调主要组成部分
1、控制监测系统
空调控制系统通过控制器显示空气的温、湿度，空调机组的工作状态，分析各传感器反馈回来的信号，对机组各功能项发出工作指令,达到控制空气温、湿度的目的。
2、通风系统
空调机组内的各项功能（制冷、除湿、加热、加湿等）对机房内空气进行处理时,均需要空气流动来完成热、湿的交换，机房内气体还需保持一定流速，防止尘埃沉积，并及时将悬浮于空气中的尘埃滤除掉。
3、制冷循环及除湿系统
制冷循环：
利用制冷剂蒸发时吸收汽化潜热来制冷.
除湿系统：
一般利用其本身的制冷循环系统，采用在相同制冷量情况下减。
4、加湿系统通过电极加湿罐来实现。
5、加热系统加热做为热量补偿，大多采用电热管形式.
6、水冷机组水（乙二醇）循环系统
一.2机房环境特点
机房内显热量占全部发热量的90％以上，它包括设备运行中自身的发热量、照明发热量，通过墙、顶、窗、地板的导热量,以及辐射热、新风热负荷等.计算机设备在机房中每平方米的散热量平均在150W左右。
设备运行时，只产生显热而不产生湿量，机房内湿度变化一般是由工作人员散湿量和新风带入的一定的湿量所造成的。
一.3精密空调特点
由于机房环境里散热量中占90％左右是交换机散发的显热,因此，向计算机及程控交换机这些电子设备直接送风是最有效的，但送风的相对湿度不宜过高，一般控制在50％~60％左右，送风温度也不宜过低，一般控制在17℃以上，所以，在焓差小的工况下,要消除余热就必须要大风量，专用空调的换气次数，计算机房20～40次/h，程控交换机房30～60次/h。
一.4精密空调送风方式
大中型计算机及大容量的程控交换机散热量大，且集中，所以不但要对机房进行空调,而且要对程控设备进行直接送风冷却,程控交换机设备的进风口一般设在其机架下侧或底部，排风口设在机架的顶部。
空气通过架空活动地板由进风口进入沿机架自下而上迅速有效地使设备得到冷却。
一.5精密空调运行时间
在冬季，由于计算机设备及程控交换机设备在机房内的散热不减，余热尚存,故专用空调必须进行制冷工作，不论何种季节，机房所需温度、湿度不变,专用空调就要全天候对其进行调节，达到规定要求。
为保证全年长期运行的可靠性，一般要考虑15%～25%的冷负载备用设备，进行多台组合。
一.6普通空调与精密空调的区别
1。
普通空调无法保持机房温度恒定-会造成电子元气件的寿命大大降低。
2.无法保持机房温度均匀，局部环境容易过热导致机房电子设备突然关机。
3.无法控制机房湿度,机房湿度过高-会产生冷凝水，导致微电路局部短路。
4.无法控制机房湿度，机房湿度过低-会产生有破坏性的静电，导致设备运行失常。
5。
风量不足和过滤器效果差，机房洁净度不够灰尘的聚集造成电子设备散热困难,容易过热和腐蚀.
6.普通空调设计选材可靠性差空调维护量大，寿命短.
一.7机房精密空调对于机房的作用
1、保持温度恒定（温度波动控制在24±1～2oC之内）.
2、保持湿度恒定（相对湿度波动控制在50％±5%RH之内）。
3、空气洁净度0.5微米/升4、换气次数/小时〉30。
即在给定的机房内，空调的风量和机房容积的比值大于30.
5、机房正压>10Pa。
6、空调设备具备远程监控及来电自启动功能。
第二章维保精密空调特点
本次精密空调和USP维保项目涉及的精密空调产品为德国STULZCyberAir系列产品，清单如下：
序号
设备名称
设备数量
设备位置
1
德国STULZ精密空调
1
区局数据中心二楼机房空调1
2
德国STULZ精密空调
1
区局数据中心二楼机房空调2
3
德国STULZ精密空调
1
区局数据中心二楼机房空调3
4
德国STULZ精密空调
1
区局数据中心二楼机房空调4
5
德国STULZ精密空调
1
区局数据中心二楼机房空调5
6
德国STULZ精密空调
1
区局数据中心一楼机房空调1
7
德国STULZ精密空调
1
区局数据中心一楼机房空调2
8
德国STULZ精密空调
1
区局数据中心一楼机房空调3
9
合计
8
CyberAir系列空调产品系列是在保留原有CyberAir以及MODULARLINE等产品系列优点的基础上,采用新的设计理念和创新技术而形成的新一代高可靠性和高科技产品系列。
该系列产品具有独特的性能特点:
节能、高可靠性、环保、低噪、风量大、方便。
二.1CyberAir系列空调产品
根据招标文件技术需求及介绍,用户目前采用的是德国STULZ公司的CyberAir系列空调产品，其空调产品有以下系列：
Ａ-型：
采用压缩机制冷系统，基于直接蒸发器原理（DX/直接膨胀式）的压缩机制冷。
Ｇ-型：
通过水/乙二醇混合液实现简单散热。
ＧＥ—型：
采用间接自然冷却的混合型Ｇ系统。
ＣＷ—型:
冷冻水系列.
ＣＷ２-型：
内置冗余的双冷冻水系统。
ＡＣＷ-型:
风冷双冷源型。
ＧＣＷ-型：
水冷双冷源型
二.2CyberAir系列空调采用EC风机
CyberAir系列空调风机为世界著名品牌EBM，EC风机采用电机和转子的全封闭一体化，旋转系统为密封处理，无需维护,IP等级为54，直联直流风机，0—100%无级变速，风机转速可以任意调整.当过滤器脏堵，风速自动调大.也免除了开放式传动系统容易受外界环境影响的问题，可实现长期免维护运行。
EC风机相比普通离心风机，效率极高,其节能率可以高达30％：
这个节能的实现是通过两方面来实现的，一方面是EC风机本身耗能极低，加上摆脱了皮带的传动，采用直接连接的一体机方式，整体效率得到较大提升,耗能有较大程度的下降；另一方面则是EC风机能根据室内热负荷的变化，调节风量及转速，在室内负荷较低的情况下，风机以适合转速降低风量，以达到与室内热负荷的平衡，从而减小了功耗,避免了不必要的风量损失。
二.3CyberAir系列空调采用新一代的C7000微处理控制器
控制器是空调系统的核心。
在以前C6000控制器的基础上性能有了进一步的提高，技术不断更新的STULZ新一代的控制器C7000采用先进的“模糊”控制理论作为其控制的基础，可对机房环境－温度、湿度、洁净度进行连续的24小时精密控制,并具有自学习、分析、预测、判断、自动控制功能，是一种新型智能控制器。
1）大屏幕汉语显示，方便用户使用;
2）可显示24小时温、湿度曲线,简学、清晰、明显；
3）可实现对空调机组的分散独立的智能化控制；
4）记录各功能部件的运行时间,如制冷、加热、加湿、除湿等；
5）超大容量的数据存贮功能,记录数值可达1440个,可以在1至1440分钟/数值范围内，任意设定记录范围,温湿度最大记录可达4年；
6）200条报警记录，且有断电数据保护；
7）通过压差测量装置实施过滤器控制管理,在过滤器堵塞并发出报警信息后，提高风机转速,避免不必要的停机而造成高热点与风量过低；
8）在机组出现高压或者低压警告和停机,可实现故障诊断、告警记录、自自动保护、自动重启、自动恢复、断电恢复后自动重启动等功能，避免不必要的到场工作，满足无人值守的要求;
9）节能模式，即如果房间的实际温度低于设定值，则降低风机转速;
10）控制板设有通信接口，具有标准RS232/RS485通讯接口，可方便的实现现场和远程监控,与BMS连接时无需额外的硬件支出；
11）控制器具有联动控制功能,可以实现同一功能区19台机组的中央控制管理，实现备份机组的轮巡，定时切换、均衡各机组的运行时间。
12）备用机组管理功能：
备份机组管理系统使群内机组在部分负载模式下将备用机组投入运行，使所有空调风机降低转速运行在低负荷，以达到降低负荷节能的目的。
13）避免竞争运行功能:
避免同一机房内多台空调机同时运行在相反的运行状态（制冷/加热、加湿/除湿），达到节能的目的。
14）机房参数的三级控制：
新型的显示监控，报警参数的设置，系统基本功能的设置。
所有参数都有断电记忆保护，并能在断电恢复后自动延时启动机组;
15）全面的自动自检测:
具有自动检测，并具有双控制器功能，可增加一台控制器作为监控器使用。
多种检测报警系统:
高/低压报警，高/低湿度报警,气流阻塞报警，压缩机高温报警，加湿报警等共32种报警信息；
16）控制器具有多级密码保护功能,防止外人误操作.
17）具有智能判断功能，对于超常规的参数设置（错误命令），能自动拒绝。
二.4CyberAir系列空调采用优化的吸声降噪设计
1）采用主动吸声技术取代以往的被动反射，相比以往的双层面板,多降低噪声达5dB（A）；
2）优化的风机气动设计和风道带来的宁静运行。
3）采用EC风机,可根据所需冷负荷、风压调整降低转速降低噪音
二.5CyberAir系列空调采用真正的模块化设计
1）独立性强：
通过C7000I/O总线系统可以实现最多19台机组的顺序控制,单个机组均有独立的制冷循环系统，空气处理部件及电气控制部件，之间的相关性为零，单独机组的故障或维修不影响其它机组的正常运行。
2）可靠性高：
通过控制系统自动切换，轮流工作或同时工作，各机组之间可以互为备份,故障自动切换，保证了备份的保护功能。
当机房热负荷实发性地短时间增加，备份机组可自动启动,以弥补制冷量的不足,保证机房的恒温恒湿；
3）经济实用:
不同型号机组可实现总线顺序控制，从而通过备用机组实现20％～50％备份,比100%备用节省投资。
4）节能性：
当热负荷增加时,通过顺序控制可自动起动备份机组；
5）扩容方便，不需要停机。
二.6CyberAir系列空调电极式加湿系统
STULZ空调具有标准的电极式加湿器，国际著名品牌卡乐Carle，电极式加湿系统可以完全使水沸腾，进入机组的为100％纯净水水蒸气,不带有钙镁离子，因此不会在机组内部产生水垢累积，不影响机组部件的正常工作，尤其是不会出现腐蚀电路控制板的现象。
其特点有：
1）加湿量大，加湿效率高,加湿量为8～15kg/h；
2）节能省电，每kg/h加湿量仅耗电0.75kW；
3）加湿速度快，产生水清洁的水蒸气；
4）水质要求低，自来水即可；
5）不锈钢电极，质量好，寿命长;
6）加湿量及进排水量均由电脑自动控制。
二.7CyberAir系列空调风机系统
高效EC风机，直接传动,机外余压大，并可调整；
2）运行平衡可靠，噪声低,风机设在机框中部,使气流有一定扩散空间，减少出风口的气流扰动，传送风平稳。
3）集成式电子器件——无需变极器、滤波器等辅助设备.
二.8CyberAir系列空调过滤器系统
1）带金属框架的过滤器，且易于更换；
2）过滤器系统可在使压力损耗最小的条件下延长过滤器寿命;
3）G4（EU4）标准中效过滤器等级；
4）完美的工艺品质。
二.9CyberAir系列空调方便的运输、安装及维护
1）便于运输就位,可通过标准门和通道；
2）可以靠装、并装，节省空间,改善气流分部,以达到最佳使用效果；
3）全部操作可正面维护。
第三章UPS电源系统概述
三.1UPS电源系统定义
所谓UPS电源（不间断电源）就是当交流电网输入发生异常或中断时，它可以继续向负载供电，并能够保证供电质量，使负载供电不受影响。
这种供电装置称为不间断电源装置，或者称为不间断供电系统，简称UPS（UninterruptiblePowerSystem）.不间断供电装置依据其向负载提供的是交流还是直流可分成两大类型，即直流不间断供电系统和交流不间断供电系统,但习惯上人们总是将交流不间断供电系统简称为UPS。
UPS作为保护性的电源设备，它的性能参数具有重要意义，应是我们选购时的考虑重点。
市电电压输入范围宽,则表明对市电的利用能力强（减少电池放电）。
输出电压、频率范围小，则表明对市电调整能力强，输出稳定。
波形畸变率用以衡量输出电压波形的稳定性,而电压稳定度则说明当UPS突然由零负载加到满负载时,输出电压的稳定性。
还有UPS效率、功率因数、转换时间等都是表征UPS性能的重要参数，决定了对负载的保护能力和对市电的利用率。
性能越好，保护能力也越强，总的来说，离线式UPS对负载的保护最差，在线互动式略优之，在线式则几乎可以解决所有的常见电力问题。
当然成本也随着性能的增强而上升。
因此用户在选购UPS时，应根据负载对电力的要求程度及负载的重要性不同,而选取不同类型的UPS。
三.2UPS电源系统分类
UPS大致可分成三种：
离线式（OffLine），在线式（Online）和在线交互式（Lineinteractive）。
离线式不间断电源（OffLineUPS）
离线式不间断电源使用时，平常市电通过旁路直接向负载供电。
只有在停电时，才通过逆变器将电池能量转换为交流向负载提供电力。
离线式不间断电源的特点：
当市电正常时，离线式UPS对市电没有任何处理而直接输出至负载，因此对市电噪音以及浪涌的抑制能力较差。
离线式UPS的优点：
结构简单、体积小、重量轻、控制容易、成本低。
离线式UPS的特点：
存在转换时间；保护性能最差.
在线式不间断电源（On-LineUPS）
在线式UPS平常由逆变器输出向负载供电，只有当UPS发生故障、过载或过热时才会转为由旁路输出给负载.
在线式UPS的优点：
输出的电力经过UPS的处理,输出电源品质最高；无转换时间；保护性能最好，对市电噪音以及浪涌的抑制能力最强.
在线式UPS的缺点：
结构复杂，成本较高。
在线交互式不间断电源（LineinteractiveUPS）
在线交互式UPS平常由旁路经变压器输出给负载,逆变器此时做为充电器。
当断电时逆变器则将电池能量转换为交流电输出给负载。
在线交互式UPS的优点:
具双向性转换器设计，UPS电池回充时间较短;保护性能介于在线式与离线式UPS之间，对市电噪音和浪涌的抑制能力较差。
在线交互式UPS的缺点：
存在转换时间；控制结构复杂，成本较高.
第四章SymmetraPX系列UPS概述
根据招标文件技术需求及介绍，本项目涉及的UPS产品清单如下：
序号
设备名称
设备数量
设备位置
1
施耐德UPS-500KW
2
区局数据中心一楼配电房
2
伊顿9395
1
区视频会议系统技术支持与服务项目数据中心大楼
3
合计
3
我们以施耐德UPS—500KWUPS为例，对UPS设备作一个简单的介绍。
用户采用的是施耐德集团旗下美国APC公司高端SymmetraPX250KVA系列模块化UPS电源.
美国APC公司在模块化UPS领域为全球领先者,早在1997年就推出模块化UPS电源，目前有7个系列的模块化产品,最大模块化系统输出功率6400KVA，最大模块功率为200KVA.
APCSymmetraPX是世界一流的冗余可扩容电源保护系统,它经济有效，可用性高。
SymmetraPX与最新数据中心设计无缝集成，是一个真正的模块化系统。
由专用的冗余模块组成–电源、智能模块、电池和旁路，全都设计为可方便有效地维修，这种架构可根据需求的增长或可用性级别的提高来扩展电源和运行时间。
SymmetraPX是驱动APCInfraStruXure®系统的核心电源系统，用于中小型数据中心，但也可为大型数据中心的单个“区域"供电.便于管理的SymmetraPX具有自诊断功能和标准化的模板，可减少人为错误，从而提高数据中心的总体可靠性。
四.1SymmetraPX系列UPS的技术优势
APC公司SymmetraPX250KVA系统领先地位体现在以下几个方面：
1）高配置.每套系统包括4个原装进口柜体,强电柜、电池开关柜、静态旁路和控制柜、功率模块柜。
而不简单只有1个模块化UPS柜体.
2）方便运输与就位。
模块化结构，每套4个柜体，每个柜体最大尺寸宽600mm深1070高1991，柜体重量250kg，容易运输就位。
3）维护方便。
真正的全模块化结构，在线热插拔维护，故障定位简单，部件更换方便。
4）实践证明的先进的并机控制技术。
不是简单的多个功率模块直接并机,而是重新设计,将并机控制功能单独拿出来，做成2个冗余的可热插拔的控制模块，进行1+1冗余控制,并通过2根CANBUS总线与各模块通讯，通讯线缆也是1+1冗余的。
消除了传统UPS模块直接并联过程中可能出现的并机通讯中断，消除了当主UPS模块故障时转交控制权过程中的举手竞争等，也不需要对每个模块设定编码。
同时用先进的CANBUS数字通讯取代模拟通讯，降低了线缆和连接针脚数量，降低了故障点，消除了并机通讯单点故障，提供了最高的并机控制可用性。
5）独立250KVA的静态旁路模块，重新设计,将原来每个功率模块内的小静态旁路单独拿出来，采用公用的大功率静态旁路，消除了多个小静态旁路阻抗的不一致性造成的不均流,提高了旁路的可用性。
6）真正模块在线热插拔。
柜体之间以铜排背板连接，模块后部配置柔性安德森连接器，功率模块,静态旁路模块均可真正实现在线热插拔更换，完全不需要走手动旁路或静态旁路。
7）原装的强电柜内配置输出分开关电流和状态监控.使得用户可通过网络监控到每个楼层分配电柜电流情况.
8）原装的独立的电池开关柜，配置DC电池开关,金属熔断器,防反接二极管，电池温度传感器，EPO连锁电路等,提供了最安全的直流系统保护.而不是一个简单的交流开关。
9）输出功率250KVA/250KW，与IT负载0。
95功率因数配套，不需要降容使用。
一般的UPS输出250KVA200KW，少20％实际功率。
10）黑匣子功能.十英寸图形触摸屏系统配置实时数据监控存储系统,俗称黑匣子,可在故障发生后，调出故障前的数据进行分析,每10ms记录一组数据，可记录10000条数据。
11）低噪音。
冗余的模块化调速风机设计，使得每个风机以30％速度运转,并可在线热插拔更换风机.在70％负载下，仅47dBA。
12）高性能。
由于采用了一系列先进专利技术（如三电平逆变器等），输入输出参数指标先进，150％过载30秒,125％过载10分钟。
负载率>25％时效率可达95%，负载率〉40%时效率可达96％.输入功率因数25%负载时>0。
97，50％负载时〉0。
99，半载时输入电压范围200-460V.等等。
13）高可用性。
实践证明的高可用性。
该产品援用了SymmetraPX系列的优秀设计理念，并进一步改进提高,在中国和全球销售的逾千套产品，表现出了非常高的可用性。
四.2SymmetraPXUPS电源系统结构
每套原装进口APCSymmetraPXUPS供配电系统包括4种类型的柜体，强电柜、静态旁路和控制柜、功率柜、电池开关柜.如图：
接下来我们分别对每个柜体做一个简单介绍：
●功率模块柜
600mm宽，以铜排与静态旁路控制柜和电池开关柜连接.可安装10个在线热插拔25KVA/KW功率模块，共计250KVA/KW。
功率模块为三相全IGBT功率模块，25KVA/25KW。
含IGBT带PFC功能整流器、三电平IGBT逆变器、充电器，含与背板进行热插拔的柔性安德森连接器,含与主回路输入输出和电池母线连接的高速继电器,含2个可调速的、冗余配置的、可热插拔的在线更换的轴流风机。
功率模块配置软开关,可方便启动和停止以及更换功率模块。
正常情况下,每个风机运行在30％速度，能耗与噪音都非常低.
功率模块
●电池开关柜
600mm宽。
多功能电池保护系统。
含500ADC电池开关，保险丝，防反接二极管，2路电池温度传感器,并与EPO电路联动。
铜排预留了4组电池连接电缆接口.上走线。
辅助电路板和静态旁路控制柜进行通信，以随时监测电池系统的状态。
注意的是,在电池间每组电池还配置了电池开关。
满足在UPS侧和电池侧均配置电池开关的要求。
●静态旁路和操作控制柜
600mm宽.包括10英寸触摸图形显示器，系统总输入开关，静态旁路模块,2块冗余的控制模块，1个网卡，另外3个通信插槽，2个冗余的控制用低压电源模块。
所有模块均可热插拔更换，两条CANBUS总线与功率柜体进行通信，形成冗余的通讯和控制系统。
以铜排与强电柜和功率模块柜连接。
具有黑匣子日志功能，可存储10000条日志.
250KVA静态旁路模块可直接插入控制柜，热插拔更换,不需要走手动旁路。
配置2个冗余热插拔风机,可在线更换。
静态旁路模块配置软开关,方便启动、停止或更换静态旁路模块。
图形化操作非常简便，可直接查看每个模块和部件的运行数据和状态。
●强电柜
400mm宽，1070mm深，2000mm高,在侧面进行操作,如图:
含400AUPS总输出开关，400A静态旁路输入开关，400A手动维修旁路开关。
800A的输出配电盘框架，最多16个带电流监控和状态监控的输出分配电柜开关（63A—225A）。
各主开关含辅助触点，互锁，并与UPS主机进行通信。
特别设计带电流和状态监控的输出分开关组件如下：
四.3日本汤浅铅酸蓄电池性能介绍
为了充分发挥UPS主机性能,保证可靠的供电，用户采用了汤浅UXL2550阀控式密封铅酸蓄电池。
汤浅公司经过不断的研究，提供的”UXL系列"阀控式密封铅酸蓄电池采用阴极吸收方式,使充电时产生的氢气和氧气反应生成水，电解液因此不会流失。
免除了加水或加酸的维护问题.随着电子设备的发展，汤浅UXL系列阀控式密封铅酸蓄电池已被更广泛地使用。
电池特点:
E：
\16年新项目\税务局空调、UPS维保\投标文件\易速\UXLys。
pdf
1。
长寿命
使用富有耐腐蚀性的特殊铅钙合金制成的板栅（格子体）拥有较长浮充寿命（长达15年以上）。
2.维护容易
由于浮充电时，电池内部产生的氧气大部分被极板吸收还原成电解液，所以完全不需象一般蓄电池那样测量电解液的比重和补水。
3。
高倍率放电特性优良
采用了孔率极高的特殊极板，并且端子和极性一次成型故而内阻较小。
特别是大电流特性优良。
4。
可横向放置，缩小放置空间
电解液由特殊隔板保持，所以没有流动的液体，不必担心漏液。
5。
经济性好
由于不需补水及均衡充电，可以减少检修费用及充电机可以简化.不产生酸雾，相邻机器亦不需进行耐酸处理。
6.安全性高
为预防产生过多的气体，装有安全阀。
另外，还装有防爆过滤器。
在构造上即使有火花接近都能防止引火至电池内部。
7.自放电少
使用特殊铅钙合金制成的板栅，将自放电量限制到最小.
应用范围:
邮电通信用电源
电力系统用电源
消防设备用电源
计算机备用电源
太阳能发电系统用电源
各种不间断电源装置用电源
第五章精密空调日常保养维护
五.1STULZ空调简明操作
⒈开关机
在关机状态,按一下红色按键开机，按键旁绿色灯亮。
在开机状态，按一下红色按键关机，按键旁绿色灯灭（风机延时1分钟自动关机）.
⒉进入菜单
在正常显示状态下，用选择键“〈>”将光标移到所选菜单，按“OK”键后输入密码，①C7000控制器为4位数字密码,出厂设定为0000。
②C5000控制器通过选择键“<〉"和确认键“OK”输入密码，控制菜单的密码是:
“<”=左，“OK”=确认,“〉”=右。
维护菜单的密码是：
“>”=右，“OK
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