摘  要  离心式冷水机组作为大部分数据中心的核心设备，其是否稳定、安全运行决定着数据中心制冷系统的安全运行。本文分析了某大型数据中心离心式冷水机组控制板UPS电源改造创新案例，分析了改造项目过程中可能出现的各种风险并提出解决方案，以较低的成本缩短了应急时间，提高了制冷系统的安全、稳定性。

关键词  离心式冷水机组 案例分享 电源改造 风险解决

一、前言

随着数据中心建设规模日益增大，能效高、节能效果明显的离心式冷水机组越来越受到青睐。而对于业务量巨大的数据中心而言，仅仅几分钟的供冷中断就会造成数据机房内温度迅速升高、热量大量的堆积，直接导致服务器性能降低甚至宕机。为应对短时断电或电源切换造成冷机停机、制冷中断的极端情况，数据中心通常要求冷水机组能在尽可能短的时间内实现重启及加载。

1、项目简介

某大型数据中心DC1、DC2楼A站冷冻站配置开利离心式冷水机组，机组为市电供电模式，项目将冷机控制电源由市电供电模式更改为UPS供电模式，节约了市电断电、来电后冷机的启动时间，提高了设备稳定性。

2、项目说明

市电停电，冷水机组暂时停止运行，直到柴油发电机组稳定输出或市电来电后，冷水机组再次启动。供电恢复后，冷水机组控制箱内的控制板需要重新启动并开机自检，开机及自检时间约为2min。

如将控制板改造为UPS供电模式，市电停电及来电将不会影响冷水机组控制板的运行，节约启动及自检时间，提高了制冷系统运行的安全及稳定性。

3、项目范围

项目范围涉及某大型数据中心共计5台离心式冷水机组。

4、项目风险及应对措施

4.1单台冷水机组UPS供电电源故障

风险项：UPS供电电源如出现自动转换类故障，即市电停电后，电池不能及时供电，会造成冷水机组停机。

应对措施：保留冷水机组控制箱市电供电电源线，如出现UPS供电电源故障，可应急切换至市电供电电源，保证冷水机组运行。为节约电源的切换时间，可为电源线安装快拆、快插接头。

4.2多台冷水机组UPS供电电源故障

风险项：如5台冷水机组的控制板上级电源为同一路UPS供电电源，一旦此路UPS供电电源发生故障，5台冷水机组将同时收到影响。

应对措施：从安全角度出发，每台冷水机组单独配置UPS电源的安全性最高，但结合廊坊市分公司市电供电质量及改造成本综合考虑，最终决定为5台冷水机组配置2路UPS供电电源，即A路带载2台冷水机组的控制板，为单台独立UPS供电模式，B路带载3台冷水机组的控制板，为生产UPS供电模式。

综上，1路UPS供电电源故障，影响冷水机组范围将大大下降，提高了水系统运行的安全及冗余性。

4.3市电电源、UPS电源与油机电源冲突

风险项：经测试，冷水机组控制板所需电源为交流24V电源，其他部件（压缩机、油泵等）为交流380V、交流220V电源，本项目仅将控制板所需直流24V市电电源改造为UPS供电电源。市电电源、UPS电源与油机电源名义输出参数相同，但电源质量仍存在一定差别，不同电源种类可能会造成冷水机组运行不稳甚至故障。

应对措施：冷水机组控制板选用UPS电源，其他部件选用市电电源、油机电源，二者搭配交叉使用，观察冷机运行情况。

5、项目实施

5.1参数检测

UPS电源容量、电源线规格需根据冷水机组控制板功率决定，经专业主管现场实地测量，得出单台冷机控制板功率参数：

由上述检测参数可知，单台开利冷水机组控制板所需电源功率较小，处于安全考虑，单台开利冷水机组控制板所需UPS电源功率定为100W。

5.2路由确定

如图1所示，冷冻站内东侧1#配电箱上级接电来自2层电力室UPS，且配电柜内留有备用空开，经测量，空开带载能力满足200W，故决定将1-2#冷水机组控制板接至1#配电箱。

3-5#冷水机组临近冷冻站站变频间，变频间内交流低压成套开关设备（Blokest配电柜）本身具备ATS功能，且留有备用空开，经测量，空开带载能力满足600W，故决定将3-5#冷水机组控制板接至冷冻站变频间Blokest配电柜备用空开。

图1.冷机控制板接线路由图

图2.冷机控制板接线示意图

图3.冷机控制板快接方法示意图

5.3物料采购

接线路由确定后，经过现场实际测量，最终确定物料采购清单如下：

5.4综合布线

5.4.1 独立UPS电源接线

如图，独立UPS电源接至冷冻站变频间Blokest的备用空开。

图4.独立UPS电源接线

5.4.2独立UPS电源接线至冷水机组

如图，独立UPS电源线通过新增线槽引至3-5#冷水机组控制箱上方，为后期便于调整，冷水机组控制箱上方电源线穿加铠的波纹管。

图5.冷水机组控制箱接线

5.4.3生产UPS电源接线至冷水机组

如图，位于冷冻站的生产UPS电源配电箱，由备用空开引出接线至冷水机组，新增线槽引至1-2#冷水机组控制箱上方，为后期便于调整，冷水机组控制箱上方电源线穿加铠的波纹管。

图6.冷水机组控制箱接线

5.4.4冷水机组控制箱接线

如图，水冷机组控制板主用UPS电源，如UPS电源故障，为缩短应急处理时间，为UPS电源线、市电电源线及控制板电源线添加线束子母接头。

图7.冷水机组控制箱内部接线

5.5开机测试

如表4所示，冷水机组控制板选用UPS电源，其他部件选用市电电源、油机电源，二者搭配交叉使用，观察冷水机组在不同工况下是否存在告警，是否运行稳定。

由测试结果可知，控制面板供电模式为UPS电源模式，其他部件采用市电电源及有机电源模式，冷水机组运行不受影响，稳定运行。

6、结论

本项目项目解决了开利离心式冷水机组控制板无UPS电源的系统缺陷，缩短了约2min的冷水机组控制板重启及自检时间，降低了制冷系统制冷中断的风险，为市电停电期间的应急供冷争取了宝贵时间，提高了制冷系统运行的稳定与安全性。

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