如何利用熱成像技術解決機房空調(CRAC)機組過熱問題
作者：Justin Sheard，熱成像及聲學成像產品經理
數據中心為數字世界提供驅動力，但同時也消耗大量能源，產生大量熱量。當產生的熱量無法利用機房空調(CRAC)機組進行控制時，就可能會損壞精密的電子設備，導致代價不菲的停工。
過熱是機房空調(CRAC)機組的常見故障模式。如果不加以解決，過熱可能導致停工和能源浪費，因為機組勉力甚至難以維持正確且合適的環境條件。及時識別問題至關重要，不僅可以保護昂貴的數據中心基礎設施，還可以避免停工和SLA處罰。
本文介紹一種基于工具的實用方法來診斷過熱問題。
機房空調(CRAC)機組過熱的常見原因
導致機房空調(CRAC)機組過熱的常見原因有以下四種
- 電氣連接故障： 風扇或電機的電氣連接故障會影響正常運行。這會導致機房空調(CRAC)機組通過減少氣流或迫使組件超設計工作而過熱。這類電氣故障，如接線松動或短路，可能導致冷卻效率低下，增加機組內的熱量積累。
- 氣流阻塞或管理不善： 過濾器堵塞或管道阻塞會限制機房空調(CRAC)機組有效、高效循環冷空氣的能力。對于數據中心來說，氣流問題往往不僅限于物理堵塞。冷/熱通道分隔不良，高架活動地板下旁通空氣泄漏，以及穿孔地磚錯位都可能導致冷卻空氣在到達設備之前與回風混合。上述情況會降低冷卻效率，迫使機房空調(CRAC)機組超負荷工作，產生過多熱量，加速磨損。即使是很小的氣流管理問題也會產生持續熱點，而熱成像技術有助于識別這類熱點。
- 軸承故障或風扇組件失中： 房空調(CRAC)機組的軸承故障或風扇組件失中會干擾機組平穩運行。這會導致摩擦增大，熱量增多，并抑制能量有效傳遞。上述情況會導致部件應變，致使過熱和潛在系統故障。
- 電壓不平衡/電能質量問題： 電機和壓縮機等機房空調(CRAC)機組組件的電力供應不一致或電壓波動可能導致過熱、效率降低和組件損壞。
熱成像技術的作用
使用熱像儀進行定期檢查，可發現過熱的組件，并幫助技術人員在導致出現損壞或停工之前確定問題區域。
利用熱成像技術，可以對配電盤、電機、管道及周圍區域進行快速的非接觸式檢查。熱像儀可快速識別熱點，熱點可能表明存在電阻增大、不平衡或氣流受阻等情況。
利用熱像儀進行預測性維護，有助于技術人員及早發現機房空調(CRAC)機組過熱問題。通過識別組件的異常發熱情況，能夠實現主動維修，從而防止整個系統完全停工。
分步指南：機房空調(CRAC)機組的熱成像檢測
制定具體檢查程序時，應首先參考現行行業標準(如NFPA和NETA)。建立正常工作條件下的基準熱像圖，以確定典型工作溫度。上述熱像圖不僅可作為溫度比對的基準圖像，同時也可為未來檢查時應捕獲的圖像提供范例。將新熱像圖與基準圖像進行比對，以識別組件與基準圖像的溫差(ΔT)，從而發現潛在問題。
若未建立基準熱像圖，可將熱像圖模式與同類型且狀況良好的其他已知設備的熱像圖進行比對，此舉頗具參考價值。制造商規格指標也可用于判斷溫度讀數是否超出推薦參數范圍。
第1步：正常工作狀態下，開啟電源并使機房空調(CRAC)機組工作在正常負荷狀態
在電氣設備工作在正常負荷狀態時，開啟機房空調(CRAC)機組。注意可能影響溫度讀數的環境因素，例如風、氣流、陽光和反射表面。上述因素可能導致出現虛假的熱點或冷點。這樣可確保熱像儀能夠顯示工作時最精確的熱像圖。
第2步：使用Fluke Ti480 PRO熱像儀
掃描關鍵電氣和機械資產，例如：
- 配電盤： 檢查連接是否松動或過熱。如果存在連接松動或過熱情況，相關區域相較于周邊組件將呈現為局部熱點。
- 電機和軸承： 掃描電機外殼、軸承區域及壓縮機主機，檢查是否存在熱點或熱量不均勻現象。軸承周圍局部發熱可能表明存在潤滑問題或失中，而壓縮機外殼的溫度升高則可能預示過載、制冷劑流動不暢或電機即將發生故障。
- 氣流和管道系統： 檢查出風口及管道，以檢驗制冷性能，識別氣流問題。壓縮機效率低下或過濾器堵塞可能導致出風口溫度高于預期溫度。檢查是否存在低溫點，以識別管道泄漏，或檢查是否存在高溫點，以識別是否存在隔熱不良的情況。
第3步：記錄結果
使用福祿克熱成像軟件記錄機房空調(CRAC)機組組件(如壓縮機、風扇電機和出風口)的熱成像結果及溫度數據。該記錄文檔可在維修過程中作為參考依據，并確認已完成的維修已解決問題。存儲的數據可在未來檢查時與基準讀數或制造商技術指標進行比對。這有助于檢測組件的溫度升高趨勢，有助于預判正在發展的故障，如軸承磨損或氣流受阻。早期識別可實現供暖、暖通空調(HVAC)前攝性故障診斷和排除，從而避免代價不菲的停工。
第4步：執行進一步測試
如果懷疑存在振動或機械不平衡問題，可使用 Fluke 810 測振儀評估通頻振動水平，檢查故障嚴重程度，并獲取修正措施建議。
合規性與效率影響
定期使用熱像儀進行檢查，有助于數據中心滿足溫度SLA和正常運行時間認證。這樣做有助于技術人員在問題升級為系統性制冷故障之前，及時發現組件應力、氣流失衡和局部熱點等早期征兆。
利用熱成像技術診斷和排除機房空調(CRAC)組故障，有助于數據中心符合ASHRAE?TC 9.9技術委員會指南的要求。指南強調在數據中心應實現高效的熱量管理和可靠制冷，以保障設備性能并最大限度地減少能源浪費。熱成像技術還可以通過主動識別熱點或氣流受阻等問題，減少不必要的能源消耗，從而實現ISO 50001能效目標。
總結：最佳實踐和可選工具
- 將Fluke Ti480 PRO 像儀與其他工具配合使用，例如配合 Fluke 376 FC 鉗形表 查電機電流消耗，或配合 Fluke 1770 三相電能質量分析儀 識別供電問題。
- 使用eMaint? CMMS 跟蹤檢查結果、安排維護計劃和存儲審計相關文件。 CMMS 可與 DCIM 件集成，通過一個平臺實現持續監測和實時警報功能。
作者簡介
Justin Sheard是一位成功的產品開發負責人，專精于熱成像與聲學成像技術領域，尤其擅長預防性維護應用。憑借多項專利和出版著作，他對行業做出了重大貢獻。他致力于通過創新成像解決方案塑造預防性維護的未來，助力維護專業人士避免計劃外停工，提升運營效率。
