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行业新闻

化模块机房建设解决方案
发布时间:2021-03-04 09:24浏览次数:
模块机房推荐网站www.jy-ups.com
模块机房建设的解决方案:
   本项目云计算机房机房。要求静音、耐火等级一级,屋面防水等级为一级,抗震设防烈度 7度。
一、设计标准
《20kV及以下变电所设计规范》 GB50053-2013
《供配电系统设计规范》 GB50052-2009
《低压配电设计规范》 GB50054-2011
《建筑物防雷设计规范》 GB50057-2010
《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》 GB/T50062-2008
《通用用电设备配电设计规范》 GB50055-2011
《电子计算机场地通用规范》(B/T2887-2000)
《电子信息系统机房设计规范》(GB 50174-2008)
《电子计算机机房施工及验收规范》(SJ/T 3003-93)
《计算站场地安全要求》 GB 9361-88
《计算站场地技术条件》 (GB2887-89)
《计算机机房用活动地板技术条件》 GB 6650-86
《防静电活动地板通用规范》(SJ/T1079
《低压配电设计规范》(GB 50054-95)
《工业与民用供电系统设计规范》(GBJ52-82)
《低压配电装置及线路设计规范》(GBJ54-83)
《建筑电气工程施工质量验收规范(GB 50303-2002)
《建筑物电子信息系统防雷技术规范(GB50343-2004)
《建筑物防雷设计规范》 (GB50057-94)
《建筑物电子信息系统防雷技术防范》 (GB50343-2004)
《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》(GB/T50311-2000)
《建筑与建筑群综合布线系统工程施工及验收规范》
(GB/T50312-2000)
《建筑与建筑群综合布线工程系统设计规范》GB/T 50311-2000
《智能建筑设计标》准 GB/T50314—2000
《安全防范工程程序与要求》(GA/T75-94)
《安全防范系统验收规则》(GA/308-2001)
《建筑采光设计规范》(GB/T50033-2001)
中华人民共和国公共安全行业标准( GA/T70-94)(GA/T74-94)
中华人民共和国通信行业标准通信用不间断电源—— UPS
二、设计方案
本方案采用集成模块化冷通道提供一个集成化、智能化、产品化、模块化的机柜系统,在美观度和性能上有六大突出的亮点:
(1)机柜门高密度通风网孔,内置的强电、弱电解走线解决;
(2)带有冷池隔离系统,同时采用冷通道及精确送风机柜系统;
(3)冷通道内镶有照明系统而及背景光系统;
(4)智能监控微模块环境、PC端远程监控整个机房,智能报警及智能管理平台;
(5)集成精密级末端配电系统,双路 PDU;
(6)机房防凝露,静音,防共震,为周边创造静音环境。
 
图1 机房布局图
4.1、具体设计方案
4.1.1、机柜选型
4.1.1.1、服务器机柜
(a)、冷通道服务器机柜
规格:600mm(W)*2000mm(H)*1200mm(D);15台
(1)数据机柜全部采用600mm宽,后部两侧配扎线板,后部左侧双路0U交流PDU,每路包含 16个 10A国标三扁插座模块和 2个 16A国标三扁插座模块,AC220V 32A交流输入;
(2)前后门均采用小圆孔高密度网孔门,通风面积大,细腻大气,结构厚重稳固;
(3)机柜采用轻型框架,通过并柜加强,整体牢固且抗震性好;
(4)机柜符合 19英寸安装标准,最大安装设备深度为 730mm,安装空间大于 42U。
 
图2 服务器机柜
4.2、配电
4.2.1机柜配电
4.2.1.1数据机柜配电
 
图(3)0U PDU(参考图) 技术参数及规格:
0U安装,AC 220V 32A输入,16个国标三扁 10A输出,2个国标三扁 16A输出;
4.3、机房动力配电
动力机柜包含:精密列头配电柜、市电/UPS输入输出柜。

 
4.4精密列头配电柜
(1)精密列头配电柜采用服务器机柜框架作为壳体,风格与机柜风格一致,统一美观;
(2)面板模块化,提供双路交流供电;
(3)合理的结构布局,严谨的制造工艺,可靠性高;
(4)直观电路面板,清晰标识各功能单元;
(5)主进线开关采用 AC380V/塑壳断路器输入,检测主回路开关状态及提供跳闸告警信号;带 7寸人机界面;分支回路采用施耐德交流微型断路器,能够检测分支回路开关状态;
(6)每个列头配电柜配备双路总回路 AC380V 输入,20个 32A分支回路输出(3路备用)等;
(7)对所有检测数据进行汇总,并提供以太网通讯接口,可设置本机 IP地接入本地环境监控系统;
 

 
.5、市电/UPS输入输出配电柜
(1)、精密列头配电柜采用服务器机柜框架作为壳体,风格与机柜风格一致,统一美观
(2)、面板模块化,提供双路交流供电;
(3)、合理的结构布局,严谨的制造工艺,可靠性高;
(4)、直观电路面板,清晰标识各功能单元;
(5)、额定工作电压(Ue:):AC380V;额定绝缘电压 660V;
(6)、辅助回路的额定电压:AC220V、AC380V;
S:开关状态 F:故障状态 L3:三相电流 U3:三相电压 f:频率 PF:
功率因数
P:有功功率 Q:无功功率 THD_V:电压畸变率 THD_I:电流畸变率。(7)、配电柜配备雅达 7英寸显示屏,通过 RS485纳入后台管理。
 

、机柜走线
柜内垂直走线
5.1、服务器机柜(面向后门左侧)
(1)采用集成 0U弱电理线板;如图 7
(2)长度大于 1900mm,垂直安装;
 
 图7 OU弱电理线板
5.2柜顶水平走线
(1)采用贴顶式上走线,模块化设计,每段长度接近机柜宽度,如图 8;
(2)金属线槽,带金属顶盖,中部带分隔板,实现“光铜分离”,钢板采用 1.2mm;强电线槽规格 200mm(W)x100mm(H),金属线槽,钢板采用 1.2mm;
(3)柜顶弱电水平走线到垂直走线,垂直走线槽与柜顶水平走线槽错开,增大线缆转弯半径,防止压线;
(4)跨列主桥架采用全封闭式,形式与柜间上走线一致。
 
图8 柜顶水平走线
5.3、冷通道隔离
机柜的前门对前门摆放形成冷通道,冷通道宽度 1200mm,机房采用冷通道隔离装置进行冷通道隔离;这样机房运行的时候,送风温度可由 16/17度提升到 21/22度,回风温度由 22/23提升到 27/28度,此举可节省 7%以上的制冷能耗。或维持原来的送回风温度模式,来提供更高的制冷能力,以容纳更多的机柜和设备,同时可以有效防止机房内热空气和冷空气形成乱流,使用设备降温效果降低,影响设备运行效率。具体方案如下:
(1)冷通道通道两端配置双开手动平移门,采用工业直线导轨及火车头轴承滑块组成的导轨组件,玻璃贴 3M防暴膜;如图(9)
(2)平移门尺寸规格:1200mm(W)*2200mm(H),平移门可采用 10mm钢化玻璃,应带门盒,推开门时门的大部分藏入门盒;如图(10)
(3)门铰链、把手采用不锈钢材质;
 
 

(4)冷通道顶棚以通道及机柜的宽度为模块设计定制,常规尺寸规格:600mm宽平钢玻璃顶棚(用于服务器机柜), 1200mm(L)*600mm(W);1200mm(L)*800mm(W);顶棚材质采用 6mm平钢化普通玻璃;
(5)冷通道顶棚按机柜宽度做成单元模块化,每单元有金属框加强,每单元可单独安装或拆卸,便于清洁、更换、修理外部设备;
(6)冷通道顶棚的单元模块之间、两端门等应该连接紧密,有效防止气流泄漏;
(7)冷通道实现消防联动,有三分之一的柜顶单元为活动顶棚,当断电时、火灾信号到达时,活动顶棚的开启扇自动打开,防止突发情况,可手动关闭,含所有电器元器件;如图(11)、图;
(8)在冷通道两端安装视频监;

 
5.4、动态环境监控系统
5.4.1环境监控功能描述
本系统解决方案主要有管理主机及微模块组成(图 16),适合于冷通道集中监控运维管理、机柜级微环境监控管理,有着布署简单、管理便捷、功能丰富、价格低廉的优点,能迅速将冷通道、机柜产品升级为智能管理单元,并对上层更大的管理平台有开放接口。主机本身 BS管理系统已经具备完整的全套本地异地管理能力,包括有监控管理、权限管理、告警管理、运维管理,资产管理,巡检管理等,另外还包括移动运维管理功能。
冷通道智能监控系统具有集中管理功能,同时支持对监控系统的远程管理与维护,远程操作界面与本地操作界面保持一致。l
监控系统主要针对模块化数据中心基础设施层各组成系统,如配电、制冷、安防及环境等系统,系统内各组成设备或部件的运行状态进行实时监控。l
监控系统采用分层式架构,主要分为数据采集层、数据运算及信息处理层、智能管理平台层。l
监控系统通过对模块化数据中心基础设施层内的各设备、部件、环境运行参数及相关信息的实时采集分析、运算与处理,实现对数据机房运维及业务等全方位的智能化管理,以充分实现模块化数据中心的可用性、开放性与可扩展性,并确保数据中心的安全性。
模块化数据中心的监控量做为集中监控系统中的一个组成部分,通过交换机,将信号统一上传至中心机房的服务器上。
 
图17 PC环境监控系统主界面
六、本方案的特点
6.1、通用性
全部硬件设备均为工控标准设计,监控系统的设计符合国际工业监控与开放式设计标准。
6.2、可靠性
A、监控系统设备具有良好的电磁兼容性和电气隔离性能,监控系统设备故障 时不影响被监控设备正常工作和控制功能;
B、监控系统具有自诊断功能,对数据紊乱、通信干扰等可自动恢复;对监控系统的通信中断、软、硬件故障等能诊断出故障并及时告警;
C、监控系统可不间断工作,断电后,恢复供电时,系统能自启动运行,不需人工干预。
6.3、安全性
A、硬件系统的设计采用可靠的电气隔离,系统的软硬件在任何情况下,均不 影响被监控对象运行的安全性;
B、软件系统对管理和维护人员进行多级权限分类以区分限制各级别用户对系统的访问和操作能力,保证系统操作的安全性。
6.4、先进性
嵌入式方案,快速响应事件,可实现远程或云端管理,多级合并展现,采用最新物联网技术。
6.5、实用性
统一管理,统一运维,手机移动运维,多种报警手段,包括短信,现场语音,声光警号,电话等手段,强大的权限管理功能。
6.6、开放性
采用国际标准的 TCP/IP网络传输协议,进行数据传输,支持包括WEBServices,HTTP-POST,HTTP-GET,MODBUS,SNMP,OPC,JSON,SOCKET-TCP,ODBC,ADO等多种 IT及工控接口标准,可以很方便实现与其他第三方系统互联互通,平台整合及两次开发方便。
6.7、本方案的特点:


B、集中布署,分布布署,便于单体通道和联网通道布署
 

七、单个通道微模块的组成

 
图 19 单通道结构图
分类 描述
空调监控 通过空调器通信接口,对空调器的运行参数进行采集、分析,以实现对空调器的实时监控。
环境监控 通过分布于模块内的温/湿度传感器,实时、有效监测模块内部热分布状态,以确保机房安全运行。
消防监控 通过配置于通道内的烟雾传感器、温度传感器,对模块内部可能产生的火灾隐患进行实时监控。
动力监控 采集配电柜内每个机柜的电参数,用电量,并生成历史记录。
报表管理 提供丰富的报表管理功能,包括报表的浏览界面、报表格式定义、报表发布管理等功能。
人机交互界面 通过触摸屏可显示各设备运行状态参数、告警信息、控制天窗开启。
天窗及灯光管理 后台可控制天窗天开启和灯光开合、实时监控门天窗状态。
7.2、功能描
A、液晶触摸屏:
配 10英寸工业触控屏,可在屏上查看通道的基础信息(冷通道内温湿度等环境信息及 PDU电压、电流、功率等 PDU自带的监测信息),可在液晶屏上进行报警的查看与解除误报警。 
图20 10英寸工业触控屏
B、能源管理:
能源管理包括电源系统监控和机房能效管理。
电源系统监控:系统通过 PDF、ATS、UPS及蓄电池上的智能仪表标配的 RS485 (或 FE)接口,对机房供电系统各类电参数信息进行采集、分析,并通过人机交互界面进行实时显示。
机房能效管理:能效(PUE)管理是通过对机房总用电情况及机房 IT设备用电量进行实时监测,以清晰反映出机房整体及机房 IT设备电量消耗分布情况。并通过这些数据进行统计分析,计算出机房 PUE值。

C、空调系统监控:
智能监控系统通过精密空调标配的 RS485(或 FE)接口,对精密空调参数进行采集,并在人机交互界面进行实时显示。并可根据空调器厂商对产品可控性的开放深度,实现对空调器开/关机、运行参数设置等操作集中及远程控制。系统具有多机组联网集中控制功能,通过联网集中控制,可实现对组网内各机组进行开/关机、设定温度值、风扇电机转速、运行模式等操作控制。
 
图 22 空调系统监控界面
D、机房环境监测:
智能监控系统可实时显示机房通内温湿度传感器所检测到的温湿度值,可设定每个温湿度传感器温度与湿度的上限与下限值。当任意一传感器检测到的数值超过设定值时,监控系统发出相应报警。温湿度传感器安装在模块通道内,对通道内环境进行数据采集。
 

E、机房漏水监测:
空调有漏水检测功能,对空调器可能发生的漏水,可通过空调器自身的通信端口上传相关漏水信息并发出相应告警。绳式漏水检测方式由漏水感应绳与漏水控制器组成,沿精密空调四周敷设漏水感应绳,感测空调器冷凝水的漏水状况并通过漏水控制器通信接口上传信息。从而实现对漏水的实时监测,确保机房安全运行。
当检测到发生漏水时,人机交互界面自动切换到漏水监控界面,显示漏水位置、发出报警。同时对报警事件进行记录、存储。
 

F、门禁管理:
后台可以查看门的开关(门磁力锁带开关量信号反馈),并且查看刷卡人员信息,以及能够查看历史信息(可查看历史数卡记录并且导出),可以在后台显示报警(当有人员误操作没有关门,强行闯入等非正常开门状态),后台可以控制门的开关(控制磁力锁电源的通断)。
 
图 25门禁管理监控
G、告警管理:
智能监控系统可对告警事件按优先级的高低进行处理,并具备过虑机制以消除误告警。
联动控制:通过设定联动逻辑,可实现不同设备之间及不同子系统之间联动。即可通过某个对部件或子系统设定一些事件触发条件,当满足这些条件时,该部件或子系统会自动执行对另一个部件或子系统的触发控制。
 

H、报表管理:
智能监控系统提供丰富的报表管理功能,包括各种报表的浏览界面、报表格式定义、 报表发布管理等。报表分为日报表、周报表、月报表、年报表和监控报表等,报表提供电子表格和曲线图形、柱状图、饼图等形式。用户可以对历史数据以 Excel表格形式(或 可定制的格式)进行导出操作,可支持 pdf格式的数据文件,供存档和分析处理。

日志管理:智能监控系统通过对历史运行数据、事件及告警,按时间进行分类,实现日志管理。l
远程管理:智能监控系统提供完整的 Web功能,授权用户可通过浏览器对监控系统访问。
I、天窗及灯光控制管理:
接入消防信号,然后连接门禁,当有火警信号时候,控制天窗瞬间打开,门打开,
响应时间小于 0.5秒;远程可以实时监控门天窗状态;监控主机可控制天窗打开和通道灯光开合。
J、冷通道 LED照明及蓝色背景灯带(可选)
冷通道照明:
(1)冷通道内采用 LED灯光设计,节能环保,安装于机柜前门正上方,如图 34;
(2)耗电量低,达到传统灯泡同等的发光亮度时,耗电量约传统灯泡的十分之一;
(3)采用科锐(苹果闪光灯同品牌)灯株,白色,每颗灯株 0.3瓦,灯管长度以机柜 宽度为单元,布满整个通道,接入电压 24V冷通道背景灯带:

九、空调方案
9.1、工程概况及需求
场地情况如下:
本项目要求采用模块化的设计;机柜之间做冷池,即实现冷通道封闭;机房精密空 调采用列间空调送风;实现模块化设计的稳定、高效和节能,建设的方便性和快捷性。
基于以上工程情况和需求,对于机房精密空调则有下述基本要求:
(1)机房精密空调应稳定可靠,通过了严格的测试、试验和认证。
(2)机房精密空调应能适应单机柜高发热量及发热量动态变化的需求。则要求机房精密空调必须配置内置智能控制模块的 EC室内风机,电子膨胀阀和变频控制,能实现无极调速的高效低噪音室外风机。
(3)机房精密空调应能满足共 13个服务器机柜并且不造成能源浪费。
根据上述分析,我们作出如下设计与配置,请参考。
9.2、设备选型与工程施工规范
国内机房建设的主要标准:
GB50174-2017《电子信息系统机房设计规范》
GB/T2887–2000《电子计算机场地通用规范》
国外主流的机房规划:
ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc.) TC9.9
TIA942标准(Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers) HP和 IBM的机房环境规划
国内主要的行业规范和企业标准:
中国电信[2005]658号 IDC产品规范和 741号文件
中国移动公司对机房的环境控制指标要求
机房按国标 GB50174-2017《电子信息系统机房设计规范》的规定:
9.2.1各级电子信息系统机房技术要求
项目 技术要求 备注
  A B C  
         
 
表格需添加
9.2.2噪音标准
有人值守的主机房和辅助区,在电子信息设备停机时,在主操作员位置测量的噪声值应小于 65dB(A)。
9.2.3正压密封要求
主机房应维持正压。主机房与其他房间、走廊的压差不宜小于 5Pa,与室外静压差不宜小于 10Pa。
9.2.4洁净度要求
A级和 B级主机房的空气含尘浓度,在静态条件下测试,每升空气中大于或等于微米的尘粒数应少于 18000粒。
9.2.5新风需求
空调系统的新风量应取下列两项中的最大值:
1)按工作人员计算,每人 40m /h;正压所需的风量。
2)维持室内为使机房能达到上述要求,应采用机房专用空调才能满足要求。如果机房环境不能满足以上要求会对机房内的设备造成以下影响:
温度无法保持恒定 -造成电子元气件的寿命降低
局部温度过热 -设备突然关机
湿度过高 -产生冷凝水,短路
湿度过低 -产生有破坏性的静电
洁净度不够 -机组内部件过热,腐蚀
9.3、精确总热负荷的计算
空调系统夏季冷负荷应包括下列内容:
1)、机房内设备的散热;
2)、建筑围护结构得热;
3)、通过外窗进入的太阳辐射热;
4)、人体散热;
5)、照明装置散热;
6)、新风负荷;
7)、伴随各种散湿过程产生的潜热。
机房主要的冷负荷来源于设备的发热量及维护结构的冷负荷。因此,我们要了解主设备的数量及用电情况以确定机房专用空调的容量及配置。根据以往经验,除主要的设备冷负荷之外的其他负荷,如机房照明负荷、建筑维护结构负荷、补充的新风负荷、人员的散冷负荷等。如不具备精确计算的条件,也可根据机房设备功耗及机房面积,按经验进行测算。
主要有以下几种计算方法:
(1)房间面积估算法,仅用于无法精确统计机房计算机设备电功率的情况:
Qt=S×P
Qt总制冷量(kW)
S机房面积( m2
P冷量估算指标根据不同用途机房的估算指标选取
(2)建筑负荷与设备负荷估算法,用于能够统计机房计算机设备电功率的情况:
Qt=Q1+Q2
Qt总制冷量(kW)
Q1设备热负荷=设备功率(kW)×0.8~1.0(设备同时利用率,当提供的设备功率 为可能出现的峰值功率时,取值为 1)
Q2建筑热负荷=建筑热负荷系数 0.12~0.18kW/m2 ×机房面积 m2
其中 Q2建筑热负荷系数,北方地区取值 0.12 kW/m2,中部地区 0.15 kW/m 地区 0.18 kW/m2
(3)建筑负荷与通过 UPS测算设备负荷估算法,用于无法统计机房计算机设备电功率,但了解带交流计算机设备负载的 UPS容量的情况:
Qt=Q1+Q2
Qt总制冷量(kW)
Q1设备热负荷=UPS功率(kVA)×0.8~1.0(UPS带载率,如确认可能出现 UPS 满载情况,取值为 1.0)×0.8~0.9(功率因数)
Q2建筑热负荷=建筑热负荷系数 0.12~0.18kW/m 2 ×机房面积 m2
其中 Q2建筑热负荷系数,北方地区取值 0.12 kW/m2,中部地区 0.15 kW/m2,南部地区 0.18 kW/m2 ,根据数据中心机房项目的实际情况,推荐采用上述描述的第二种方法
(4)推荐配置
对于 13个服务器机柜,先解决其制冷需求,满足服务器适度扩容的需求,现根据上述计算结果,推荐选用先进的精密环境控制设备机房精密空调 42KW共 2台。配置如下:
机房环境 机房位置 机组型号 需冷量(kW) 制冷量(kW 台数 描述
24℃
50%RH
  CR-20 22 22 4 恒温恒湿、水平送风
(5)设备参数
室内机参数
 
技术规格 型号
CR20
制 冷 量 42.5kW
风    量 5000m3/h
冷却方式 风冷
送风方式 水平送风;左右送风(导风格栅)
运行电压范围 380VAC±15%,50Hz(3*L+N+PE)
风机数量(台) 2台
压缩机数量(台) 1台
加 热 量 3kW
加 湿 量 3kg/h
满载电流 46A
通讯接口 RS485;SNMP及TCP/IP(选配)
保护功能 过压、欠压、缺相、逆相
防护等级 IP20
安装方式 竖直安装,安装底座(地板高度决定)
机组重量 335kg
机组尺寸(高*宽*深) 2000*600*1200mm
运行环境温度 室内:0℃~40℃;室外:标准型,-15℃~+45℃;低温型,-34℃~+45℃
运行环境湿度 30%RH~80%RH
海拔高度 <1000m,大于1000m降额使用
 
 
 
室外机参数表
 
技术规格 型号
NS32(高温)
运行电压范围 380V±10%,50Hz(3*L+PE)
满载电流 3.9A
机组重量 140kg
机组尺寸(高*宽*深) 678*1410*980mm
液管尺寸 22mm
气管尺寸 28mm
运行环境 -15℃~+45℃;-34℃~+45℃(需要选配低温组件)
海拔高度 <1000m,大于1000m降额使用
防护等级 IPX5
安装方式 水平或竖直安装
 
 
 
 
十、本项目设计原则与方案特点:
(1)可扩充性和工程可分期实施。在机房专用空调系统设计中充分考虑用户后期的扩容,以及进行封闭冷通道的模块化设计;实现根据区域扩容情况逐步增加机房专用空调,提高初次投资的利用率。
(2)智能与群控管理。机房专用空调系统采用高度智能化设计,两个以上机组之间可以互联,实现轮值(自动均衡机房精密空调的工作时间)、主备切换(一台故障时自动切换到另外一台正常工作)等功能,完全胜任机房的高可靠性要求。提供远程监控通信接口 RS485,实现远距离 PC端监控,远程监控与当地控制相同。
(3)先进性与实用性相结合。机房专用空调系统设计立足于高起点,参考国际先进的机房专用空调建设经验以及业界同类机房的建设经验,适应当前电子信息系统机房的实际情况,构建合理并适当超前的技术体系架构。
(4)绿色环保、节能、减排。电子信息系统机房专用空调设计充分考虑当前机房节能技术和节能方案,通过国家节能认证,满足各种电子设备和工作人员对温度、湿度、洁净度、电磁场强度、噪音干扰、安全保安、防漏、电源质量、振动、防雷和接地等的要求,考虑环保、减排的要求,建设安全可靠、舒适实用、绿色节能、高效的电子信息
系统机房。
(5)可维护性。机房专用空调系统采用模块化结构设计,100%全正面维护,各部件均为标准系列化部件,并保证有充足的备品备件,减少维护时间和工作量。
十一、空调室内外机位置建议
(1)室内机安装建议
基本要求:
A、房间整体通风顺畅,送风、回风无障碍。
B、安装位置综合考虑,结合上下水、液管、汽管连接。
C、预留合适的维护空间。
(2)空调安装示意图
如现场无特殊要求,当室外机高于室内机时,建议机组垂直最大距离为 20米;当室外机低于室内机时,建议垂直最大距离为 5米;建议管道总长不超过 50米。当室内外铜管的总当量长度大于 30米时,或垂直高度大于 10米时,应加管道延长管件以免影响制冷效果。

 
 
十二、UPS不间断电源设计
 
此系列一体化UPS主要用于对关键设备的电源系统保护,能够提供高质量的电源、高度的可用性和可升级性,以及最小化的业主总成本投资(TCO)。
适用于大型IDC机房、银行/证券结算中心、通信网管中心、半导体生产线以及大型自动化生产及其控制系统。对特殊要求的改进可以用于大型的体育场馆、会议厅、剧场及高速公路和铁路隧道等金卤灯照明系统。
卓越的电气性能军工等级设计标准、高可靠性及超强的输出过载能力。

一.1 逆变器电源具有极强的输出过载能力。实现“逆变状态优先”的思想。

如我们所知:衡量一台UPS电源可靠性高低的重要指标之一是:应具有极强的抗输出过载能力。这意味着:即使因用户投入大负荷非线性负载而形成瞬态浪涌过载输出局面时,不但应保证UPS逆变器的完好无损,而且还不能出现因逆变器输出过载能力差而转交流旁路供电的局面。这是因为当UPS在执行逆变器供电、交流旁路供电切换操作的期间,有可能因不稳压的市电电源与具有稳压输出特性的逆变器电源之间的瞬态电压差过大而损坏UPS电源。UPS的典型过载能力为:
        100~105%额定负载时,长期运行;
110%额定负载时,1小时
        125%额定负载时,10分钟
        150%额定负载时,1分钟

一.2 扩容、易维护

1、电池节数可调,支持30-40节电池可调,当有电池故障时,取出故障电池后,剩余电池可继续为系统备点。
2、支持多种监控选配卡,标配内置SNMP卡和MODBUS卡,只需要一根网线就能方便进行UPS组网管理,同时标配内置干接点卡。
3、 LCD+LED彩色屏,全图形化显示和操作,支持12种语言。
4、模块可按需扩容,无需建设初期过度投资,扩容平稳,无断电风险,单柜最大可扩至3个模块
5、支持热插拔,维护简易,只要UPS前门能打开,就能方便进行安装与维护。

一.3 最可靠的并联控制方式

   索瑞德MPS9335C系列UPS采用分散控制+集中调度,无需配置主从机,功率模块内DSP负责控制,监测控制单元负责调度,功能解耦,降低逻辑复杂度。
韦德分散控制+集中调度
 

一.4 高输入功率因素

在所有负载和电压的状况下输入功率因素都接近1,这意味着输入电流的需求更低,而从输入线缆,空气开关的需求更低,这将降低成本,另外,由于UPS对市电电网呈现为纯阻性的功率因素,降低了运行成本,大部分传统体统功率因素为0.8,导致更前端成本和运行成本,需要额外的电容以校正功率因素,这是额外的支出,导致更低的运行效率。

一.5 具有优异的输入功率爬升特性

在UPS电源的运行过程中,如果遇到市电供电中断的时间较长的这种情况时,当市电电源在刚恢复正常供电时,就会出现要求由市电所提供的电流不仅要支持用户的后接负载,而且还要求向电池提供充电电流(可达25%标称输入电流以上)。这样就会对电网带来巨大的“冲击”,严重时会引起输入断路器开关跳闸。为解决UPS电源可能产生的对电网的“ 冲击”,专门提供设计独特的具有“电压爬升”和“电流爬升”双重调控特性的输入整流滤波器。 由于“电压爬升”特性存在,可以在用户刚开机启动UPS时有效地保护输入整流器元件的安全运行。 由于“电流爬升”特性的存在,可大大地缓解在市电刚恢复正常供电时所可能出现的UPS对电网的电流“冲击”,有利于提高市电输入电网运行的安全性。此外,当用户使用柴油发电机来供电时,还可利用该机所特有的“输入电流二阶限流”功能来确保柴油机得以安全运行。
 

一.6 洁净稳定的输出波形

    采用双转换技术的UPS始终再生一个洁净的电压输出,完全隔离主交流电源的扰动。采用数字信号技术(DSP)控制的、具有自由频率PWM调制的、六单元集成IGBT的逆变器,能够提供洁净稳定的输出电压,总谐波失真小于3%(THDV)。即使负载出现较大的波动,也能保持输出电压的稳定。

一.7 丰富的管理界面

完善的电池管理系统 
由于采用具有“先恒流后恒压”充电特性的充电技术及开发功能强大的“电池监控软件”而形成高性能的电池管理系统。该调控系统具有如下优异特性。
· 采用2阶分级调控方案的电池充电限流技术,确保不会发生过流充电现象;
· 采用DSP监测技术,可根据用户的实际负载量来自动调整电池的临介放电电压的阀值,确保不会发生电池被“深度放电”的现象;
· 利用可编程电池监控软件来对蓄电池执行定时的“自诊断”测试,自动实时显示电池充电百分容量及电池的残余后备供电时间;
· 提供具有温度补偿自动调节功能的电池充电系统; 
· 配有电池过压充电保护和电池自动均充定时控制器。
便于观察和易于操作的显示系统 
采用由LED发光二极管所构成UPS电源模拟运行流程图和LCD液晶显示屏所构成的人-机对话型的菜单驱动式UPS运行参数和报警/故障显示屏来共同构成易读、易看和易于操作的操作控制显示系统。由于采用设计巧妙的DSP监控技术、先进的“自诊断”管理系统及内置存贮器。 因此,用户可以很方便地获得如下的UPS运行参数和信息:
· 一目了然地观察UPS的运行状态(各关键部件的工作状态是否正常)。
· UPS的监测系统向用户提供各种实时运行参数( 输入电压和电流、输出电压和电流、工作频率、负载百分比,视在功率和有功功率,电池的电压和电流、温度等)。
· 智能化的故障“自诊断”管理系统可向用户提供多达90种报警/故障信息。这些信息是以在“监控/模拟显示屏”上的文字显示和音响报警等多种形式同时向用户通报的,并同时显示出所发生的报警/故障的性质、种类及发生时间。显然,这十分有利于用户进行故障的分析和排除,从而大大提高UPS的可维护性。
· 利用可编程自动测试软件对UPS本身和蓄电池执行定期的功能性测试、并显示出电池组的残存实有容量大小。这有利于及时发现和消除故障隐患。此外,用户还可在他们认为方便的任何时间对UPS的逆变器、整流器和交流旁路静态开关分别执行开机/关机操作。
· 可利用软件重新调整UPS的运行参数( 例如:调整逆变器的输出电压和工作频率,蓄电池组的浮充电压)及重新设置各种自动保护电路的新的阀值电平。它极大地增强UPS电源配置的灵活性。
· 利用RS232或RS485接口及其配套电源监控软件,在本公司所提供的UPS系统中,可将上述的UPS参数显示在远程的微机终端和计算机网络上。当出现异常情况时,还可将故障的历史数据和故障发生次数的统计值显示在微机终端上以供分析。当遇到出现某些重大故障(需值班人员到现场排除的故障)时,还可利用所提供的自动拨号“ 传呼”功能来及时通知相关人员。
 先进的自检功能
· 监控逆变器、整流器等电路工作状态
· 检测电池的容量和状态
· 检测设备工作环境温度
· 可检测每个风扇的故障,且无需停电即可更换风扇 
· 易于维护和管理设备
 
 

一.8 功率模块与公共静态旁路模块

 
 

功率模块及公共静态旁路模块尺寸:440*650*132(3U
 


一.9 控制原理                                                

MPS9335C系列UPS是高度融合了数字化技术,提高了MTBF和可靠性,由独立的一个主控板控制整个系统工作,采用高速DSP控制,保证设备稳定、可靠运行。
上图为UPS的控制原理框图,主要包括:信号采集、DSP、显示、通讯、整流器、逆变器、保护等:
Ø 信号采集——将输入电压、输出电压、电池电压、电流大小、频率、相位和温度模拟信号及时转换为DSP所能识别的信号,使DSP能很快的根据采集的信号做出快速响应。
Ø DSP ——将采集的各种信号经内部高速运算处理,产生各种驱动波形和各种控制信号。
Ø 显    示——LED直观状态显示各种工作情况;LCD把DSP采样到的信息显示出来,以便用户查看。
Ø 通    讯——通过RS232与计算机进行通讯,实现远程控制。
Ø 整流器  ——将输入的三想交流电源经六脉冲可控硅整流转换成平滑稳定的直流电能。
Ø 逆变器  ——DSP、IGBT、SPWM控制将直流电能变换成稳压稳频的交流电源经隔离
Ø 后供给负载。
Ø 保    护——DSP运算后所产生的各种输入输出超限或异常、过载、短路、过温的快速响应保护电路工作。

一.9.1 市电逆变原理:

交流电输入经整流器
变换成直流滤波后,再通过SPWM逆变器逆变出交流电供给输出。
 
 
 
 

一.9.2 正常逆变模式:

电池已充满,仅交流整流后供逆变输出供电。 
 
 
 
 

一.9.3 正常逆变,同时给电池充电的工作模式:

电池电压低时,交流经整流后一边充电,一边逆变输出供电。
 
 
 
 
 

一.9.4 交流输入故障,电池工作模式:

交流输入出现故障后,由电池逆变输出供电。
 
 
 
 

一.9.5 旁路输出工作模式:

有交流输入,但是逆变器已关闭(未工作),同时输出由旁路供电。
 
 
 
 
 

技术参数表

型号 MPS9335 (五层系统柜)
系统容量 240-600KVA
单个功率模块容量 20KVA、25KVA、30KVA、35KVA、40KVA 50KVA 60KVA
输入  
输入电压 380V/400V/415VAC(南美可选208)
输入电压范围 228-456VAC
输入频率范围 40-70Hz
输入功率因数 满载>0.99.半载>0.98
THDI THDI<3%
电池  
电池电压 ±240VDC(标准),12V电池30-40pcs 可选
充电电压精度 ±1%
直流纹波电压 ±1%
输出  
逆变输出电压 380V/400V/415VAC三相四线
输出电压精度 ±0.5%
THDV THD<1%(线性),THD<3%(非线性)
输出功率 1.0(25KVA/30KVA);0.9(35KVA/40KVA)
稳压精度 ±1%
输出电流最大峰值 3:1
输出过载能力 110%1小时,125%10分钟,150%1分钟,>150%200毫秒
转换时间 0毫秒
系统  
频率 50HZ/60HZ(可设)
市电频率跟踪范围 ±2HZ(默认值),可调范围(+/-0.5HZ-3HZ)按0.5的整数倍调节
防护等级 IP20
通信接口 RS232.RS485,干接点,SNMP卡,EPO,
系统效率 效率>95%带载50%以上
工作温度 0-40℃
储藏温度 -25℃~70℃(不含电池)
湿度 0-95% (非冷凝)
噪音 55-62db,随负载可调节
尺寸(W*D*H) 定制

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