数据中心动力环境预测性维护方案

1、数据中心动力环境预测性维护方案1数据中心在中国的发展2数据集中虚拟化和云计算绿色节能安全可信数据中心动力电源要求Critical LoadsNon-Critical LoadsNon-Critical LoadsNormal UPSNStand- by UPS+1Overlap Switch (Manual)PDU-AStatic Bypass InputMainStand-byNormal UPSNStand- by UPS+1Static Bypass InputTo Mechanical SystemsSee Section 10 for configuration of mechani

2、cal systemsNormal UPSNStand- by UPS+1Overlap Switch (Manual)PDU-BStatic Bypass InputMainStand-bySource 2Source 1Source 2Source 1Source 2Source 1Source 2Source 1Source 1Source 2Source Source 21Medium Voltage Electrical Distribution 2Medium Voltage Electrical Distribution 1Medium Voltage Distribution

3、1High Voltage Receiving 1High to Medium Voltage Transformer 1Medium Voltage Distribution 2AlternateAlternatePower Source N+Power Source 1High Voltage Receiving 3UtilityUtilitySwitchgearHigh Voltage Receiving 2High to Medium Voltage Transformer 2GB50174TIA-942 Tier XBICSI Class FXC级Tier 1F1B级Tier 2F2

4、A级Tier 3F3A/AA级Tier 4F4电力输送路径111 有源1 无源2 有源市电输送单路单路双路双路主机和通讯设备电源输送线路单路单路双路双路配电系统单点损坏单点或更多单点或更多允许允许驻场开关柜不需要不需要需要需要UPSN单模块 或并联非冗余模块N+1单模块 或并联非冗余模块N+1并联非冗余模块 或分布式冗余模块 或多组冗余系统2N并联非冗余模块 或分布式冗余模块 或多组冗余系统电池安装模式支架 或 电池柜支架 或 电池柜开放性支架摆放开放性支架摆放雷电防护基于风险分析结果基于风险分析结果需要需要接地构架设施不强制不强制需要需要Tier4/F4 as Example数据中心动力电源

5、要求等级越高，要求不间断工作时间越长中断运行的成本太高！数据丢失客户不满意社会影响如何保证每年0ms的容错时间？被动式维护预防性维护预测性维护数据中心预防性维护方案保证机房系统不间断运行！精确、安全的预防性维护工具和软件核心品牌品牌在精准、耐用、安全、创新、易操作等方面具有高度的美誉主品牌子品牌青岛天津合肥长沙福州在中国1978年，将产品带入中国1981年，成立合作维修站1985年，在北京成立中国第一个办事处1985-2012年，全国共建立18个分公司或联络处2001年，成立上海外高桥保税仓库2002年，成立中国工厂2004年，成立研发中心，维修公司2008年，成立400中国客户服务中心201

6、2年，安徽芜湖世禄工厂成立数据中心动力和环境设备冷却风机涡轮冷却泵灭火气体冷凝水塔通讯交换机柴油发电机UPS及蓄电池服务器机房视频监控中央监控室+变压器+空调机组接地系统使用红外热成像仪快速查找故障点将热信息瞬间可视化快速定位故障，安全，无遗漏 在专业的分析软件的帮助下，可进行深入分析，提高预测性维护效率何为热成像技术？热成像技术是利用热感应照相机的红外线成像技术。被动接收被测目标发出的红外辐射（热量），并将这种热量转化为带有温度数据的可视化图像热测量X射线紫外线近红外线红外线短波红外线中波红外线长波微波波长单位为微米 (m)10-410-20.280.400.702.006.008.0010

7、415.00红外热成像仪：快速寻找故障点图1: 交换机板卡图2: 暖通系统压缩机图3: 冷却风扇图4: 空调冷凝管红外热成像仪：快速寻找故障点图1: 电气柜图2: 桥架电缆图3: 蓄电池图4: 配电系统无功补偿器案例：发热及谐波问题地点：上海某通讯机房发现：配电系统无功补偿电容器的连接线发热诊断：系统谐波过高工具：Fluke 435-II解决方案：增加APF（有源滤波器）谐波问题数据中心的最主要电能质量问题UPS解决了供电端电压暂升、暂降、中断的问题UPS、服务器、交换机、LED照明等非线性设备加重了系统谐波风险14谐波在数据中心产生的危害设备无故宕机设备和线路的发热增加配电线路损耗破坏设备绝

8、缘，损坏电容器；造成继电保护装置误动作等电能质量测试利器F435-II高级电能质量和电能量分析仪功率和电能量损失分析基本功能：V/A/Hz、功率、暂降、暂升、不平衡、1-50次谐波高级功能：闪变、瞬变、控制信号电压事件波形捕获（如电压暂降、瞬变等）完全符合IEC 61000-4-30 Ed.2 A级标准逆变器效率电参数波形（PowerWave）记录功能案例：UPS输出的谐波问题实际测试报告：电流谐波报表为什么需要维护后备电池？为什么使用后备电池？电源的后备，保证设备不间断运行后备电池的典型失效模式17漏液腐蚀内部短路极板硫化干涸壳体变形（失压/鼓包）电池事故可能造成的灾难性后果IEEE推荐的电

9、池维护方案电压及电流温度阻抗纹波测试项所有单节电池的浮充电压充电器输出电压及电流电池组整组浮充电压环境温度每节电池的负极柱温度单节电池内阻电池间连接线阻抗电池上的交流纹波电压或电流月度季度年度18IEEE Std 1188- 2005 推荐用于蓄电池的维护、测试和更换方法内阻升高=容量下降大部分电池的劣化模式都伴随内阻升高的现象内阻可以作为一个趋势判断的工具来定性的判定电池的劣化情况内阻测试的问题为什么需要用专用仪器而不是万用表？内阻测试不准？同一节电池每次测都不一样一组电池有很多，漏测或者测错了怎么办？机房里有很多不同型号的电池，该如何管理？为什么要讲究仪器的安全等级？19内阻测试的问题为什

10、么需要用专用仪器而不是万用表？20电池是化学设备，并不是纯电阻电池内阻=阻性+感性测试方法：交流注入测内阻法内阻很小，需要微欧级分辨率内阻测试的问题内阻测试不准？同一节电池每次测都不一样21测试位置很重要极柱 螺栓、连接片接触阻抗的影响同轴弹簧式设计：接触力转化为弹簧应力内阻测试的问题一组电池有很多，漏测或者测错了怎么办？22建立数据档案自定义位置、设备、电池数量测试进度一目了然重测功能内阻测试的问题机房里有很多不同型号的电池，该如何管理？23专业的电池管理软件整组电池分析趋势分析可视化管理内阻测试的问题为什么要讲究仪器的安全等级？24按照IEC61010-2-030标准，蓄电池测试环境属于C

11、ATIII类用电环境UPS或直流屏与市电并不完全隔离，电网中的瞬时高压冲击可能传递至电池端并对测试人员造成人身伤害。新一代、高效的蓄电池测试仪25一表多用内阻测试功能1000V直流电压测试600V交流电压测试纹波测试功能电压电流频率测试交直流电流测试负极柱温度测试BT510/520/521精准耐用安全易用数据管理案例：蓄电池内阻和纹波检测华东某金融行业数据中心两组，每组32节65Ah的品牌电池，投用期2年发现的问题：内阻超出整组电池内阻平均值的50%。纹波均超标（额定电压的0.5%）BT521的同步温度测试，未发现电池热失控现象解决方案：数据中心运维人员对这些问题电池进行了有针对性的放电测试，

12、发现容量下降的问题。对问题电池进行了更换实际测试结果 内阻其它UPS相关测试27UPS输出波形整流后的直流波形整流器测试：直观的同时比较交、直流波形，而不需要使用额外的差分探头直观、可视化的将整流器输出的任何潜在问题和输入相关联F190II 系列示波表能让用户安全的测试空载电压其它UPS相关测试：切换时间地点：上海某高校机房新建机房项目：UPS切换时间工具：F190-204结果：切换时间5.24秒问题原因：电路设计不合理F190 II 系列示波器2.5Gs/s的采样率，纳秒级的分辨率2 或 4 通道隔离输入，用于差分测量60M，100M, 200M,500M 带宽可应用于超高次谐波的检测瞬态抗

13、扰能力、动态输出性能注意!大部分UPS设备并不能对其负载提供瞬态过电压保护。UPS设备本身同样可能因供电电压瞬态现象而发生损坏。IEEE std 1100-2005建议连接到UPS的电路以及UPS所连接的旁路均应安装“B类”电涌保护器(SPD)UPS动态输出性能IEC关于UPS类型和性能测试方法的标准规定了三类UPS电压输出特性。不同类型的UPS的动态输出特性为所连接的负载提供不同质量的电能。其它UPS相关测试：性能测试直流电源的维护及排障F345：%RPL：交流电压RMS值与直流分量的百分比。测量带宽：DC，10Hz至1kHz。F345直接给出直流纹波含量测量结果 F190-II：直流纹波电

14、压测量。案例：某6脉冲整流电路将交流电转换成直流，对电池充电供应UPS并给安全自动装置提供电源。要求：稳定的直流电压故障现象及原因：充电机的晶闸管损坏，输出电压纹波高达4V（峰-峰值）。解决方法：更换故障器件，纹波电压降至0.5V（峰-峰值）。故障：输出电压纹波高达4V纹波电压降至0.5V后备发电机的维护输出特性检测：电能质量各项参数推荐工具：F435 II通过温度分析：轴承工作润滑情况、负载等推荐工具：热像仪启动浪涌电流推荐工具：F190 II，F376土壤中的腐蚀性会造成接地电极的老化，以及电极和土壤的接触变差接地故障会造成仪器不能正常工作接地故障和“地”位不均等会造成通讯设备故障定期测量

15、接地电阻的意义机房接地系统要求种类说明限值交流工作接地 指交流电源的中性线 接地电阻R4 安全保护接地 指设备外壳的安全接地线 接地电阻R4 直流工作接地 指计算机线路的逻辑接地，即直流公共连接点 R1 静电接地 指为了消除计算机系统运行过程中产生的静电电荷而设的一种接地 R100 屏蔽接地 屏蔽接地是将设备屏蔽体和大地间用一低阻导线连接起来，形成电气通路，为高频干扰信号提供低阻抗通路 屏蔽接地电阻R2 * 直流地与交流地、防雷接地要相隔10m30m距离为宜，以防相互干扰 典型建筑物接地系统典型建筑物接地系统测试环路阻抗测试主接地极测试等电位测量最适合机房接地检测的设备Fluke 1625-2

16、 KIT3 极和 4 极电位降测量法4 极土壤电阻率测量法选择性接地电阻测试，使用 1 个电流钳和辅助极无辅助极测试法，使用 2 个电流钳交、直流双极法（等电位测量）自动频率控制(AFC)250mA短路电流可调节限值数据存储36确保仪器和设备不漏电确保使用仪器和设备的人员安全帮助诊断设备故障，确保仪器设备正常工作为什么测量绝缘?测试仪器测试功能绝缘万用表F1587 FC1000V绝缘测试电压、电流、电阻、通断性、频率、电容、绝缘电阻、温度高压绝缘测试仪F1550、F15555000V绝缘测试漏泄电流, PI/DAR, 绝缘介质电强度漏电流钳表F360，LH41泄漏电流环境参数监测环境问题：温度

17、与湿度温度过高磁盘磁带会因热涨效应造成记录错误计算机的时钟主频在温度过高都会降低UPS配置的铅酸密封免维护电池在高温情况下，使用寿命会急剧下降湿度过高或者过低过高冷却系统表面形成水滴，降低效率降低过低静电现象(ESD)电力设备突然断电，严重时甚至可能损坏设备洁净度38环境监测：细节排查FLUKE 975：检查建筑物HVAC控制系统的运行状况 确定目前的通风是否适合。监测气流和流速。 进行风管截面取点法测量。 优化 HVAC 系统，控制能量消耗。环境监测：温湿度检测FLUKE 971：测温范围： -20至60C 湿球温度 -20到60C露点温度 -50到60C测量相对湿度 5%至95%带最大值最

18、小值最多99组读数存储每组读数都包含相对湿度，环境温度，露点温度和湿球温度环境监测：空调系统的检测FLUKE 922：简单易用的通风问题排障工具！空气压力不同位置的压差空气温度空气流速流量带最大值最小值平均值可存储99个数据样本并调用环境监测：洁净度的检测FLUKE 985：粒子计数器，空气质量调查，确定粒子源头6通道同时测量和显示粒子的尺寸分布，温度和湿度可测量的粒子尺寸最小到0.3 m 可选择的样本时间, 计数数据, 可编程的延迟 存储50000个有关日期，时间，计数，相对湿度，温度，样本提及，报警，和位置标签的记录。环境监测：红外测温仪FLUKE 56X-2, FLUKE 572-2：HVAC系统部件管道接点供/回风口墙壁温度，以检测室内温度一致性外墙冷热传递鼓风机/过滤器管道的供/回风口压缩机的供/回管道精密空调的制冷循环系统系统组成控制监测通风系统制冷循环及除湿系统加湿 & 加热系统冷机组水(乙二醇)循环系统44核心部件：旋转式机械设备 & 控制系统机械旋转设备预测性维护要件45电机和马达目视检查温度噪音及振动绝缘检测过程控制电能质量分析油品检测机械旋转设备的预维护46不对中不平衡轴承故障松动机械旋转设备的预维护通过振动值判断设备状态推荐仪器：FLUKE 810，FLUKE 8