劉永彬，林武雋，魏海康

（中國電信股份有限公司北京分公司，北京 100032）

0 引 言

機房空調為重要的數(shù)據(jù)中心制冷設備，在不同功率和密度下，數(shù)據(jù)中心制冷方式有所不同。從數(shù)據(jù)中心發(fā)展趨勢來看，隨著數(shù)據(jù)中心邊緣化、模塊化發(fā)展，未來我國新建的數(shù)據(jù)中心朝著大規(guī)模、高密度的方向發(fā)展。在此背景下，傳統(tǒng)風冷型制冷技術已經(jīng)無法滿足數(shù)據(jù)中心所需的散熱能力，冷凍水制冷系統(tǒng)得到了快速發(fā)展。為了降低成本，大部分的大型數(shù)據(jù)中心主要采用水冷系統(tǒng)，集中式冷源，冷水機組制冷效率高，冷卻塔放置位置靈活，可以有效控制噪聲且建筑立面美觀[1]。隨著時間的推移，數(shù)據(jù)中心的冷水機組由于使用年限的增長，均會出現(xiàn)不同程度的故障，制冷主機壓縮機內部零件磨損加劇，導致密封件泄漏及壓縮機運轉噪聲加大、機組運行電流增大。北京電信使用的冷水機組已經(jīng)出現(xiàn)過開關線路板燒毀的情況，存在突發(fā)較大故障的風險?；诖?，應及時對冷水機組壓縮機進行預防性大修，提高制冷系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性以及制冷效率，從而延長機組的使用壽命，以免出現(xiàn)突發(fā)性故障給客戶帶來不良感知、給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失。

1 冷水機組壓縮機大修的必要性分析

1.1 壓縮機大修的檢查維修內容

大修的主要內容為更換全部橡膠類密封材料和介質，包括運轉緊固機件、軸封組件、排氣工藝的機械氣封組件、滑動軸承以及止推部件單元等。壓縮機內部的一些油道也是細小到以毫米來計量，隨著機組使用時間的延長，在壓縮機內部的各個油道因壓縮機潤滑油的高溫度運轉會逐步形成一些細小的碳化物，機組內部正常磨損的一些微粒物也會逐步凝結在壓縮機的內部油道上，這些物質的生成將逐步堵塞壓縮機的潤滑油道，降低潤滑油的流量，從而導致壓縮機潤滑變差，內部零件的磨損增加。長此以往，容易使壓縮機內部零件損壞，最終導致壓縮機損壞[2]。

當機組在高速運行時，由于各種因素導致機組突然斷電，會對壓縮機造成嚴重傷害甚至毀壞，對客戶造成嚴重的經(jīng)濟損失。約克離心式壓縮機內部帶有緊急油槽，當出現(xiàn)突然停電、供油泵停止運轉時，會在短時間內為壓縮機內部齒輪箱提供重力供油，有效預防壓縮機抱軸。因此，檢查緊急供油槽是必要的[3]。

隨著運行時間的增加，壓縮機內部零件會有正常磨損，零件之間配合間隙變大，使壓縮機工作效率降低、能耗增大，影響壓縮機的動平衡，造成機組振動加大而產(chǎn)生磨損。此外，會影響機組的內部潤滑而加大磨損等?；诖耍铏z查壓縮機內部零件的機械磨損是否超出允許范圍值，預防金屬疲勞造成事故、損傷，使壓縮機保持良好的性能和工作效率[4]。

1.2 壓縮機大修的必要性

根據(jù)冷水機組生產(chǎn)廠家維修標準，機組運行5年或累計運轉20 000 h應進行預防性的維修保養(yǎng)，更換損壞的零件；機組運行8～10年應進行全面的壓縮機大修。

預防性的壓縮機維修旨在防患未然，離心式壓縮機在累積工時達到20 000 h以上時，壓縮機相關的密封部件、運轉部件和動作保護部件均會出現(xiàn)一定程度的老化疲勞，主要部件包括全部橡膠類密封材料和介質、部分運轉緊固機件、軸封組件、排氣工藝的機械氣封組件、滑動軸承以及止推部件單元等。出于安全運維和設備保值等方面的考慮，原則來說上述零部件應全部更換，這樣才能符合機組設計的安全要求，充分保護其核心部件完好，延長設備使用壽命。在現(xiàn)場具體操作時，還需結合設備實際使用情況來決定[5]。

典型的制冷機壓縮機在需大修更換磨損部件之前可以運轉8～10年，制冷機實際的運轉狀況與理想狀況的接近程度是決定壓縮機使用壽命的主要因素。由于極少有制冷機會在理想狀態(tài)下運轉，一旦達到一定的年限，絕大多數(shù)的機組需要進行預防性的大修檢查，防止由于壓縮機內部無法預知的故障造成諸多麻煩和經(jīng)濟損失。研究表明，造成離心式壓縮機故障的原因55%～75%由軸承問題導致。當機組達到規(guī)定疲勞時限時，應對設備進行預防性壓縮機檢修，保證在第一時間排除壓縮機內部潛在問題，不至于造成突然性的大故障，給客戶帶來不良感知以及給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失。

2 冷水機組壓縮機大修案例分析

2.1 案例基本情況

北京電信某大型數(shù)據(jù)中心使用的冷水機組為約克高壓離心機組，機組型號為YKZ1Z2K75DJG，2010年正式投入使用，大修時運行時限已超過10年。

大修前技術人員現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，機組存在壓縮機及電機運轉噪聲加大等情況，軸封存在嚴重漏油現(xiàn)象，油壓差波動幅度大。數(shù)據(jù)中心運行熱負荷較大，現(xiàn)場機組單臺裝機容量也非常大，加之連續(xù)運轉時間長及機組本身的熱耗和運行振動等情況多年累積造成機械同軸度有所偏移?；谝陨蠁栴}，決定對此冷水機組壓縮機進行大修，同時調整與電機的同軸度。

2.2 檢修內容

冷水機組壓縮機大修工作主要檢修內容包括壓縮機維修、調整同軸度、檢查制冷劑管路、油路清洗、充注冷媒及潤滑油、正壓負壓測試以及機組開機調試等。壓縮機大修現(xiàn)場維修實例如圖1所示。

圖1 壓縮機大修現(xiàn)場維修實例

機組調試工作過程中，在機組達到滿負荷運行后適當補充冷媒并記錄機組運行參數(shù)，以便分析大修前后的運行參數(shù)變化。

2.3 大修前后效果對比

冷水機組壓縮機更換運動部件，經(jīng)過檢查、清洗及裝配后測量的各項主要數(shù)值均在允許范圍內，裝配參數(shù)正常，壓縮機達到維修標準，機組運轉正常。機組維修前、維修后主要參數(shù)對比和運行數(shù)據(jù)對比如表1、表2所示。

表1 機組維修前、維修后主要參數(shù)對比

表2 維修前、維修后機組運行數(shù)據(jù)對比表

通過對比冷機維修前后運行參數(shù)，可以明顯看出機組維修前運行負荷較高且冷凍水出水溫度偏高，無法達到冷凍水溫設定值。機組在維修后，各項運行參數(shù)全部優(yōu)于維修前運行參數(shù)，可以較快滿足冷凍水溫設定要求。

3 結 論

大型數(shù)據(jù)中心冷量需求量巨大，冷水機組是整個空調系統(tǒng)的核心制冷設備，而壓縮機是冷水機組的核心，一旦壓縮機出現(xiàn)故障，對數(shù)據(jù)中心的影響和波及面極大，直接影響數(shù)據(jù)中心的運行安全。冷水機組壓縮機維修時限較長，倘若不進行預防性的大修，隨著機組運行時限的增加可能會頻繁出現(xiàn)突發(fā)性故障，這是對現(xiàn)場運維人員能力的考驗，也是對數(shù)據(jù)中心安全性的巨大考驗。通過對冷水機組壓縮機大修的必要性分析及實際案例的維修效果來看，機組運行8～10年應進行全面的壓縮機大修，以防止造成經(jīng)濟損失或安全事故。