监控压力-降低功耗、减少R22的排放

监控空调系统压力,降低功耗、减少R22的排放中国移动江苏公司南京分公司 姜宁摘 要：由制冷原理知，若要制冷装置正常工作，总希望冷凝压力处于一个比较稳定的工作范围。冷凝压力过高会导致压缩机耗功增大，而且还容易引起设备损坏。本文就是介绍一种通过监测空调压力的实时变化、用vlc控制来降低冷凝压力和冷凝温度。从而降低压缩机耗功，节约能源；另外由于监测空调压力的实时变化可以提前进行预警，变被动维护为主动维护的方法。关键字：空调 系统压力、机房温度一、 机房专用空调现状通信行业的高速发展，运营商的数据中心机房也在相应发生改变，而导致这种变化的一个最重要的原因，是IT设备以及数据中心制冷所引发的巨大能耗。数据业务需求端设备对机房环境要求越来越高，空调已成为数据机房能耗大户。随着虚拟化技术被大规模应用，数据中心的密度也越来越高。空调的能耗甚至已经占到了机房电能消耗的一半。机房空调的节能与预警工作越来越重要。过去空调维护工作靠的是维护人员到现场巡检或接到动环告警后的被动维护。特别在炎热夏季，当机房负荷较高时，一旦发生空调故障，机房温度会迅速上升。允许的抢修时间有限，严重时甚至会引起服务器宕机。由制冷原理得知，平衡压力、高压压力和低压压力是空调维修的三个重要参数。若要制冷装置正常工作，总希望冷凝压力处于一个比较稳定的工作范围。冷凝压力过高会导致压缩机耗功增大，而且还容易引起设备损坏。因此，要解决上述问题，需要能实时监测空调系统压力的变化，并分析压力变化曲线，得到空调的性能现状，从而主动提前维护，防患于未然；同时节约能源。但目前机房专用空调自带的控制屏几乎都没有对系统的压力值进行监测，大多数空调厂商在系统中使用的压力测试器件为压力开关（不是压力传感器），系统压力控制是靠压力开关本身的阀值来进行，无法监测系统的实时压力值。这对空调系统本身没有什么不对，但对通信机房专用空调维护工作来说，确有许多不不合理之处。在日常维护中，我们发现绝大多数空调故障都是在高温季节由系统高压引起。因此我们开发了一种基于压力传感器和“动环监控系统”的压力实时监测方法。二、 基于“喷淋系统”的实时压力监测原理1、“喷淋系统”简介喷淋系统是我们于2007推广的一个创新方案，先后获得2007年度省科技与业务创新三等奖、南京市职工节能减排奖，并已经获得国家发明技术专利，图一为其工作原理。它主要由温度传感器、压力传感器、控制系统以及雾化喷嘴等组成。压力传感器实时测量空调的内部压力，温度传感器时间监测温度变化，控制系统根据压力和温度值来控制进水电子阀的开关实现对室外冷凝器喷水，从而达到降温降压的目的；节电20%。2、基于“喷淋系统”和“动环监控”的压力实时监测系统图一、 压力实时监测系统结构框图图一即为压力实时监测系统原理图。VLC控制模块将空调压力值经过协议转换后送入动环监控系统，动环系统将实时压力值保存在数据库中，通过对数据库中压力值的数学分析得到某台空调近期的压力运行曲线（如上图所示），从而判断该空调的性能状态，进而对有故障倾向的空调提前预警与维护，做到防患于未然。大大提高了机房环境的稳定性、安全性。此外，“动环监控”和VLC控制模块是交互控制的，通过监控界面可以控制某台喷淋系统的运行。从而，当通过空调状态曲线发现问题时，可以利用“喷淋系统”自动喷淋解决系统压力高问题，也可以监控中心手动启动喷淋系统，解决问题。图三是压力监控的界面。 a、模拟量 b、遥控量图三 “动环系统”压力监控界面3、压力数据分析图四是某台空调某天上午10点至下午3点的压力曲线。由图中可见压力值在1.9 MPa上下波动，压力基本正常，可以判断空调工作状况良好。图四 某空调某天10点至15点的数据三、 压力实时监测的优点1、提高维护效率，保持空调运行状态良好众所周知制冷系统的运行压力是判断空调机组是否正常运行的重要参数之一。一般精密空调的低压报警压力值为0.110.13 MPa，低压运行的正常压力值应在0.4 MPa以上；高压报警压力值为2.4 MPa，高压运行的正常压力值一般在1.9 MPa左右。可见，超压报警是一个过程。压力实时监测系统改变过去高低压制冷管路维护工作靠“摸”、“看”，凭经验判断的状况；同时也解决了机房专用空调年度维护作业计划中的“测试系统高低压”问题（现场手动挂表测试并记录）。如某移动公司目前有机房专用空调320多台，若要每台机组都挂表测试，每天按20台/人，需3个人、一周时间才能完成上述工作。可见直接监控空调系统压力，可以大大提高机房专用空调的维护工作效率。2、提前预警机房专用空调运行压力值在报警值与正常值之间，这时虽未发生报警，但通过一段时间的检测，空调系统压力值若有较大变化，就能通过监控系统提早发现，并判断空调机组是否会出现下列问题：（1）、压力偏低：系统泄漏、缺氟、过滤器脏堵、膨胀阀冰堵、空气过滤网脏堵、室内风机皮带过松或断裂等会引起低压压力偏低。而导致空调机组制冷效果下降、蒸发器结冰、低压报警、压缩机短振等故障的发生；（2）、压力偏高：室外机风机运转和调速器工作异常、冷凝器过脏等原因会引起高压压力偏高。严重时导致的高压报警。若系统长期在临界状态运行，严重时会造成压缩机损坏。3、准确定位，缩短维修时间从压缩比的概念（冷凝压力与蒸发压力的比值）知，当蒸发压力不变的情况下，即蒸发温度控制一定时，冷凝温度愈高，其压缩比也愈大，排气温度就愈高。排气温度太高，会给压缩机的工作带来不良后果，如润滑油变稀，使润滑条件变坏，严重时直接影响排气阀的工作。此时压缩机就会出现自动停机现象。有了“动环监控”系统，能准确判断故障方位。在维护人员到现场前，提醒维护人员携带可能需要更换的器件，指导维护人员迅速解决问题，缩短维修时间。真正做到机房专用空调的预防性维护。4、减少了空调外接接口磨损和R22的排放，保护了环境由于空调系统压力值可以在监控上直接读取，维护人员无需频繁的在空调机组上，外接“压力表”进行现场测试，只需观看喷淋系统面板或电话询问监控中心值班人员即可知道几号系统对应的运行压力，维修速度提升。同时也使机房空调的外接接口损坏率明显下降。特别是减少了R22的排放，保护了环境。5、节约4%的能源由于确保了机房专用空调冷凝压力处于一个比较稳定的工作范围，科学有效地降低了机房专用空调用电（冷凝压力过高会导致压缩机耗功增大）。在确保机房温度符合通信设备正常运行的前提下，我们测得节约4%的用电。四、 结束语通过此次“技改”， 机房的环境温度保持了长期稳定，并达标；空调维护工作效率得到提高；由于提早发现并解决空调设备自身的问题，通信设备没有再次发生宕机。由于确保了机房专用空调冷凝压力处于一个比较稳定的工作范围，科学有效地降低了机房专用空调用电节约4%的用电。利用“动环监控”系统把冷凝器的压力均值（加权平均值），与设计运行的冷凝器的压力值进行比较，可以对设备的运行状况（制冷