文/李翔宇 胡晨

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備風(fēng)扇故障分析與解決策略

文/李翔宇 胡晨

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的普及和廣泛應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備分別放置在各種位置，比如機(jī)房、樓梯間等，放在專門機(jī)房里的設(shè)備由于環(huán)境較為干凈、溫度恒定，一般運(yùn)行穩(wěn)定。而放在樓道里的設(shè)備由于環(huán)境較為惡劣常會出現(xiàn)一些故障告警，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)有相當(dāng)一部分的告警是來自于設(shè)備風(fēng)扇故障的告警。而機(jī)房的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包括服務(wù)器、交換機(jī)、防火墻、路由器等設(shè)備發(fā)熱量都比較大，一般上面會配置多個(gè)風(fēng)扇或風(fēng)扇板，安裝在設(shè)備出風(fēng)口或進(jìn)風(fēng)口，通過風(fēng)扇增加加速空氣流動對設(shè)備降溫。然而，這些風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)和控制方式不同，導(dǎo)致在處理這些故障時(shí)使用的方法也不同。當(dāng)風(fēng)扇出現(xiàn)故障時(shí)，最常用的排除法是直接找到相同型號風(fēng)扇予以跟換，但有些設(shè)備用的是型號特殊的異型風(fēng)扇，其相同型號的風(fēng)扇在市面上較難找到，或換上相同型號的風(fēng)扇依然報(bào)警（其原因在后面論述），這時(shí)可對風(fēng)扇進(jìn)行維修。在維修風(fēng)扇前，首先，要了解這些風(fēng)扇的類型、結(jié)構(gòu)和控制方法方面的知識。其次，要了解常見風(fēng)扇的故障類型。

風(fēng)扇的類型，目前散熱風(fēng)扇可分為：滾動軸承散熱風(fēng)扇、含油軸承散熱風(fēng)扇、磁懸浮散熱風(fēng)扇等。

滾動軸承改變了軸承的摩擦方式，采用滾動摩擦，并輔以一些油脂潤滑，有效提升了風(fēng)扇軸承的使用壽命，減小了散熱器的發(fā)熱量，但存在工藝復(fù)雜、工作噪音大和成本高的問題。含油軸承采用潤滑油作為潤滑劑和減阻劑，減小了軸承之間的滑動摩擦力，具有噪音小、制造工藝簡單和成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。磁懸浮軸承采用磁懸浮技術(shù)，將轉(zhuǎn)子與定子隔離開，保證二者之間沒有機(jī)械接觸，使轉(zhuǎn)子可以高速運(yùn)轉(zhuǎn)；也因此具有噪音小、磨損小、壽命長、耗能低等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)因無需潤滑可以防止油污染的問題，但因成本較高，僅在高速、真空和超凈等特殊環(huán)境中應(yīng)用。綜合考慮成本和性能，滾動軸承是較好的選擇，因而滾動軸承散熱風(fēng)扇被廣泛應(yīng)用在電子設(shè)備散熱系統(tǒng)中。下面就著重介紹滾動軸承風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)，主要包括電子和機(jī)械兩個(gè)部分，其機(jī)械零件包括軸承、潤滑油、扇框、風(fēng)扇葉片和風(fēng)扇罩；電子部分包括控制電路、PCB板、電動機(jī)、電子元件及導(dǎo)線插頭等。滾珠軸承風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)和部件如圖1所示。

圖1 滾珠風(fēng)扇結(jié)構(gòu)和部件

風(fēng)扇故障總結(jié)如下。風(fēng)扇軸承磨損導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)中的扇葉阻力過大而停轉(zhuǎn)，風(fēng)扇報(bào)警（絕大多少是這類故障）；另一類就是風(fēng)扇上的線圈斷開或元器件出現(xiàn)故障（這種情況較少出現(xiàn)），出現(xiàn)這種故障維修往往比較復(fù)雜。就風(fēng)扇故障及維修有以下兩個(gè)具體事例。

故障一及排除方法

故障現(xiàn)象描述

設(shè)備名稱某廠商S8505交換機(jī)。風(fēng)扇板報(bào)警指示燈報(bào)警，交換機(jī)運(yùn)行日志中也提示風(fēng)扇出現(xiàn)故障。檢查運(yùn)行中風(fēng)扇板，發(fā)現(xiàn)風(fēng)扇板上有一個(gè)風(fēng)扇停轉(zhuǎn)，取下風(fēng)扇板用手撥動停轉(zhuǎn)的風(fēng)扇發(fā)現(xiàn)該風(fēng)扇運(yùn)行阻力明顯大于該風(fēng)扇版上正常運(yùn)轉(zhuǎn)的其他風(fēng)扇。

故障原因分析

設(shè)備運(yùn)行環(huán)境灰塵較大，風(fēng)扇在附著灰塵的情況下高速旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致風(fēng)扇軸承磨損，風(fēng)扇電機(jī)提供的動力大于風(fēng)扇在轉(zhuǎn)動過程中由于軸承磨損產(chǎn)生的阻力導(dǎo)致停轉(zhuǎn)。

故障排除方法

圖2 滾珠軸承結(jié)構(gòu)

由于該風(fēng)扇是一款在市面上不常見的異型風(fēng)扇，風(fēng)扇的厚度和電壓在（120×120×25.4mm、DC48V）市場上較難找到（市場上外形尺寸和厚度相同的風(fēng)扇電壓一般都在12V、24V），無法通過更換相應(yīng)型號的風(fēng)扇予以排除。故障排除方法：前面已經(jīng)了解了滾珠風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)，通過拆卸故障風(fēng)扇的扇葉，發(fā)現(xiàn)由于風(fēng)扇長期高速運(yùn)轉(zhuǎn)，而且軸承缺少潤滑油，風(fēng)扇軸承已經(jīng)損壞，有兩種情況：1.由于軸承中的滾珠磨損嚴(yán)重，滾珠破損從軸承內(nèi)掉出影響扇葉旋轉(zhuǎn)；2.滾珠還在軸承中，但由于滾珠磨損滾體積變小導(dǎo)致軸承的內(nèi)圈和外圈間隙增大，使風(fēng)扇扇葉運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，軸承的結(jié)果和部件如圖2所示。在這種情況下更換風(fēng)扇軸承即可，但需要注意的是，要找到相同規(guī)格的軸承更換（需要注意的是軸承的內(nèi)徑、外徑和軸承的厚度）。風(fēng)扇軸承的購買一般在市場上都可以買到，這種軸承的品牌有NSK（精工）、SKF（斯凱孚）、NMB（美蓓亞）等，價(jià)格也從幾角錢到幾元錢不等，本人的經(jīng)驗(yàn)是換價(jià)格貴一些的軸承，用的時(shí)間也比較長，否則經(jīng)常更換也很麻煩。一般來說稍大一些的軸承在軸承蓋上標(biāo)有型號，但較小的軸承上則沒有標(biāo)出型號，可以通過用游標(biāo)卡尺量出軸承的內(nèi)、外直徑和厚度，到市場上尋找。這種方法是排除風(fēng)扇軸承問題的最佳方法，也是非常有效的方法。本人遇到的風(fēng)扇故障80%以上都是風(fēng)扇軸承的故障，用這種方法可以解決異型風(fēng)扇或找不到同型號風(fēng)扇的軸承故障。

故障二及排除方法

故障現(xiàn)象描述

設(shè)備名稱SUN440小型機(jī)電源報(bào)警。小型機(jī)電源報(bào)警指示燈亮，風(fēng)扇停轉(zhuǎn)，用小起子撥動風(fēng)扇扇葉感覺阻力較大，期間有響聲發(fā)出，初步判斷為電源風(fēng)扇損壞。

故障原因分析

拆開風(fēng)扇扇葉發(fā)現(xiàn)軸承已損壞，用萬用表測量發(fā)現(xiàn)該風(fēng)扇線圈是開路狀態(tài)線圈已斷開，應(yīng)該是由于扇葉長時(shí)間不轉(zhuǎn)導(dǎo)致風(fēng)扇線圈燒斷。幸運(yùn)的是該電源模塊有風(fēng)扇故障自動停止工作，沒有損壞到電源模塊的元器件。

故障排除

因風(fēng)扇線圈燒斷不能通過更換軸承排除故障，所以在市場上找到與該風(fēng)扇相同型號的風(fēng)扇，更換后把電源模塊插入到SUN440中，該電源模塊風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)正常，但電源報(bào)警指示燈繼續(xù)報(bào)警。

查閱類似風(fēng)扇的技術(shù)資料后發(fā)現(xiàn)，這款風(fēng)扇除了正負(fù)兩根電源線外還有一根線，這根線是電源主板監(jiān)測風(fēng)扇的運(yùn)行狀態(tài)，風(fēng)扇的運(yùn)行狀態(tài)通過特殊的波形發(fā)送給電源主板，以便了解到風(fēng)扇的運(yùn)行。用示波器查看原風(fēng)扇和更換同型號風(fēng)扇波形圖，比較后發(fā)現(xiàn)波形不同，如圖3、圖4所示。這種類型風(fēng)扇都是通過特定的載波信號向主控板（電源主板）提供其運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)備主控板在識別到相關(guān)信號后可以跟實(shí)際情況（如設(shè)備溫度）控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速等，如果風(fēng)扇狀態(tài)信號發(fā)出的波形不能被主控板識別，那么主控板就認(rèn)為風(fēng)扇出現(xiàn)故障，即便是風(fēng)扇在正常運(yùn)轉(zhuǎn)，報(bào)警指示燈依然報(bào)警認(rèn)為風(fēng)扇出現(xiàn)異常。所以在這種情況下，通過型號相同、外形尺寸、電壓、電流相同還不夠，這時(shí)風(fēng)扇運(yùn)行狀態(tài)的信號波形也要相同。隨后更換另一個(gè)尺寸、電壓、波形相同，如圖5所示的不同型號風(fēng)扇（Nidec BEAV 34709-58），該電源模塊風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)正常且電源模塊沒有出現(xiàn)報(bào)警。

風(fēng)扇控制原理

風(fēng)扇的運(yùn)行狀態(tài)和轉(zhuǎn)速控制是通過PWM控制芯片發(fā)出的PWM脈沖信號進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)節(jié)的，這種調(diào)節(jié)通過特定的信號進(jìn)行傳輸和控制，這些控制型號又是通過特殊的載波進(jìn)行傳輸。

若風(fēng)扇芯片發(fā)出的控制信號載波不能被控制主板識別，風(fēng)扇的運(yùn)行狀態(tài)不能被控制主板識別、控制。上述例子出現(xiàn)更換風(fēng)扇后依然報(bào)警就是這種情況，更換風(fēng)扇的型號雖然和之前正常使用風(fēng)扇的型號相同，但新風(fēng)扇發(fā)出的狀態(tài)信號電源模塊主控板不能識別該種載波的波形。

圖3 市場購買NMB3610KL-04W-B69散熱風(fēng)扇波形

圖4 SUN 440電源模塊中原配NMB3610KL-04W-B69散熱風(fēng)扇波形

圖5 Nidec BEAV 34709-58散熱風(fēng)扇波形

總結(jié)

由于設(shè)備出保后更換相應(yīng)的配件模塊非常貴（一般是按照目錄價(jià)購買不打折），以本例中的兩起故障為例，原廠更換這些部件，換交換機(jī)的風(fēng)扇單元板需要三千多元、SUN小型機(jī)的電源模塊需要六千多元，價(jià)格昂貴，經(jīng)分析這些故障都是由于風(fēng)扇的故障引起的報(bào)警。由于設(shè)備性能的提高，相應(yīng)發(fā)熱量的增加，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器上用到更多的設(shè)備專用風(fēng)扇，這些風(fēng)扇對設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行起著重要的作用，而對設(shè)備風(fēng)扇維護(hù)就顯得時(shí)候重要。上述兩起風(fēng)扇故障是在實(shí)際的設(shè)備運(yùn)維中遇見的，處理故障的方法較有代表性。

（作者單位為武漢東湖學(xué)院）