1、 变电站服务器降温与防尘优化策略研究汪承茂,张威,袁伟,李进军,纪俊彬(南京南瑞继保电气有限公司,江苏 南京 )摘要:服务器作为变电站重要设备,一直存在灰尘大、温度高的问题,导致其硬件寿命大幅度缩短,故障率持续升高.针对变电站服务器降温与防尘的现状问题进行研究,通过“服务器多形状对吸式外置防尘罩的研制”“水冷散热系统改造”“网孔屏柜门更换”“机房空调规范管理”等多项措施对其进行集中解决,并在 k V咸宁变电站进行挂网运行测试,测试结果显示这些措施能有效解决服务器降温与防尘问题,对维护服务器设备稳定运行有着一定的借鉴价值.关键词:服务器;水冷散热器;防尘罩;网孔;监视;空调中图分类号:TM D
2、O I:/j c n k i d g j s S t u d yo nO p t i m a l S t r a t e g yo fC o o l i n gd o w na n dD u s tP r e v e n t i o nf o rS u b s t a t i o nS e r v e rWAN GC h e n g m a o,Z HAN G W e i,YUAN W e i,L I J i n j u n,J I J u n b i n(N RE l e c t r i cC o,L t d,N a n j i n g ,C h i n a)A b s t r a c t:
3、A sa n i m p o r t a n te q u i p m e n t i nt h es u b s t a t i o n,t h es e r v e rh a sa l w a y sh a dt h ep r o b l e m so f l a r g ed u s ta n dh i g ht e m p e r a t u r e,r e s u l t i n g i nag r e a t l y s h o r t e n e dh a r d w a r e l i f e a n da c o n t i n u o u s i n c r e a s e
4、 i n t h e f a i l u r e r a t e T h e c u r r e n t s i t u a t i o no f s u b s t a t i o ns e r v e rc o o l i n ga n dd u s tp r e v e n t i o n i ss t u d i e d T h r o u g h t h ed e v e l o p m e n to f s u c t i o ne x t e r n a l d u s t c o v e rw i t hm u l t i p l es h a p e so f s e r v
5、 e r s,w a t e r c o o l e dh e a td i s s i p a t i o ns y s t e mt r a n s f o r m a t i o n,m e s hs c r e e nc a b i n e td o o rr e p l a c e m e n t,s t a n d a r d i z e dm a n a g e m e n to f a i rc o n d i t i o n i n g i nt h ec o m p u t e r r o o m a n dm a n yo t h e rm e a s u r e s,t
6、 h e s ep r o b l e m sh a v eb e e ns o l v e dc e n t r a l l y T h e t e s t r e s u l t so f t h e k VX i a n n i n gs u b s t a t i o ns h o w e d t h a t t h e s em e a s u r e s c o u l de f f e c t i v e l ys o l v e t h ep r o b l e mo f s e r v e r c o o l i n ga n dd u s t p r e v e n t i
7、 o n,a n dh a d c e r t a i n r e f e r e n c e v a l u e f o rm a i n t a i n i n g t h e s t a b l eo p e r a t i o no f s e r v e re q u i p m e n t K e yw o r d s:s e r v e r;w a t e rc o o l i n gr a d i a t o r;d u s tg u a r d;m e s h;m o n i t o r i n g;a i rc o n d i t i o n i n g基金项目:国家电网有
8、限公司科技项目(编号 Q)收稿日期:引言变电站服务器设备灰尘和降温问题是困扰变电站多年且不易解决的问题,虽然采取了一些技术手段进行改善,但效果并不理想,服务器死机、重要硬件损坏、发热量高等现象层出不穷,已严重影响站端生产运行工作.本文对变电站服务器设备的防尘与降温问题进行分析,结合生产实际,提出“变电站降温防尘综合方案”,采取如下手段:研制“服务器多形状对吸式外置防尘罩”安装在服务器回风口处,使灰尘易观察与清洗,该防尘罩维护容易、成本低廉,适合各种形状的回风口,在服务器不停电的情况下即可快速完成技改工作;将原服务器“风冷散热系统”改造为“水冷散热系统”,使其散热效率大幅度提高的同时,降低风扇转
9、速,减小机箱噪声及灰尘摄入量;将原服务器“封闭屏柜门”更换为“网孔透气式屏柜门”,提高服务器设备散热效率及空调设备对服务器的冷却效果;通过“机房空调规范管理方案”,加强对机房空调的温度设定及安装方式的规范管理,缓解“机房局部过热现象”.降温与防尘现状问题分析降温与防尘问题相互关联,并不容易处理.根据现场实际,发现如下问题.风冷散热系统散热效率不高湖北电网变电站服务器设备大部分采用风冷散热系统,通过机箱内的散热风扇带动空气流动,从机箱回风口处吸入大量空气与C P U或显卡的散热片接触,带走热量,再从出风口处将热量排出.该方法虽然经济,但是服务器使用时间较长(普遍使用 年)、h不间断工作、空气分子
10、比热容较低等导致了现场散热效率不高.灰尘覆盖硬件影响散热风冷散热系统通过空气散热的同时也将大量灰尘带入机箱,机箱内 的 灰 尘 也 严 重 影 响 机 箱 重 要 部 件 的 散 热效率.空调设备管理不当()空调安装位置不正确.变电站机房常采用柜机空电工技术系统解决方案调作为服务器冷却手段,置于机房墙角处,然而柜机风口比屏柜顶端低 c m以上,造成冷空气无法有效传递到其他屏柜,导致机房“局部过热现象”.()空调温度设定不当.湖北电网所有 k V变电站空调均设定为冬、夏,然而现场空调性能降低及人员未按要求执行等因素致使机房实际温度与设定温度不符.()空调老化,性能降低.站端空调设备是机房重要降温
11、手段之一,长期不间断运行,使用年限均在年以上,多数采用民用级空调设备,且未进行定期维护保养,性能大幅度降低,甚至空调设备损坏也未能及时察觉,导致机房温度整体升高.无远程温湿度监测手段目前,湖北电网所有 k V变电站已全面实行无人值守运行模式,而针对机房重要设备的温湿度却没有远程监视手段,机房温湿度异常时无法及时察觉与处理,使机房出现温度过高、冷凝水严重等现象,导致服务器设备发生各种故障.现行防尘手段不佳目前,服务器防尘主要采取以下途径,但实际效果均不理想.()集中组屏防尘方式.将服务器设备通过装入封闭屏柜的方式进行集中管理,然而封闭的屏柜封闭灰尘的同时也影响了服务器风冷散热系统的空气摄入及热量
12、排出,造成服务器主板温度超过 ,远超过行业标准的,温度升高同时也造成服务器C P U占用率增加,不利于服务器稳定运行.()清洗液带电清洗.采用一种绝缘的带电清洗液在不停电的情况下对机箱内部进行清洗.然而,该方法不仅昂贵且由于操作空间狭小的原因,在操作过程中常出现服务器电源拉松造成机器非正常失电而对硬件造成损坏等严重事故.另外,该方法是建立在灰尘已大量摄入机箱内部,对主板、C P U、显卡、内存等重要设备造成影响的前提下进行清理,治标不治本,效果不好,不经济且易造成服务器非正常失电事故.()内部防尘网除尘.各服务器设备厂家对高端服务器才有防尘网设计,变电站的服务器大部分为低端服务器设备,并无防尘
13、网设计.防尘网通常置于机箱内部,无法在服务器不停电的情况下进行拆除与清洗,且灰尘状态不易查看,当灰尘堵塞防尘网时,对服务器散热效率造成严重影响.变电站降温防尘综合方案为能集中解决服务器防尘与降温的问题,使服务器设备安全可靠运行,提出以下措施.服务器对吸式多形状外置防尘罩的研制根据现有外置防尘罩技术的缺点,研制出最适合服务器设备的防尘罩.现有外置防尘罩技术缺点分析()细节性不足.生产厂家对防尘网各组件的材质交代不清楚,工艺流程细节不具体,导致制作出的成品的质量难以保证,影响产品使用寿命.()便捷性不足.不能快速安装及拆除并进行水洗操作(散热孔防尘罩用铁丝网制作,遇水易锈蚀).另外,没有一个防尘罩
14、边框拉手便于防尘罩拆除.()适用范围局限.所有市面上吸附式防尘罩只有一层磁铁,该防尘罩只能吸附在铁质的机箱上,而很多机箱的回 风 口 为 塑 料、铝 等 非 铁 材 质,这 样 就 无 法 使 用 防尘罩.()仅适用于简单外形.市面上的外置式防尘罩都是规则图形,如正方形、长方形及圆形等,且都是经典尺寸,而市面上很多计算机的机箱回风口形状为异形(弧形、扇形等),这样市场的局限性导致外置式防尘罩无法量产,致使异形回风口的机箱没有合适的外置防尘罩.制作方法本文介绍一种计算机对吸式多形状外置防尘罩的制作方法,相比市面上的防尘罩,增加了一个对吸式软磁性边框底座,以此适用于各种材质计算机机箱的安装,实现防
15、尘罩的快速安装与拆除,易清洗(可实现水洗).另外,针对任何形状回风口,提出一种简便方法,能实现较为精确的外置防尘罩制作,以避免由于市场的局限性而无法量产的尴尬.防尘罩结构如图所示.软磁片;防尘网;软磁片;软磁片;揭条;揭条图防尘罩结构图制作步骤如下.步骤,拓出回风口具体尺寸.用一张白纸配合铅笔,将计算机回风口尺寸较为精确地拓在纸上.步骤,绘制防尘罩尺寸图.在已拓好的计算机回风口图形的纸上,根据回风口的需要,适当选取距离各边 mm(小于mm可能吸力不足,大于 mm可能影响美观及造成吸力过强)的宽度绘制防尘罩的边框尺寸,并在防尘罩的一端(根据实际情况尽量选择有角的地方)绘制一个揭条以便于防尘罩的拆
16、除.步骤,摆放软磁片位置.将软磁片(加有磁粉的橡胶片,厚度为 mm,一面有磁性,另一面无磁性)无磁面朝下,有磁面朝上;将软磁片有磁面与软磁片有磁面实现完整对吸(注意极性的方向,若是极性方向错误,则无法实现完整对吸,可换个左右方向);将软系统解决方案电工技术 磁片无磁面完整贴合在软磁片无磁面上方.步骤,防尘罩边框剪裁.将防尘罩尺寸图粘于软磁片有磁面上,按防尘罩的图纸进行整体裁剪.软磁片作为底座,不需要揭条,将揭条部分剪去.步骤,防尘网的粘合.将孔径为 mm或 mm(孔径过小会影响回风效率,孔径过大会影响除尘效率)P C材质(P C材质耐高温及抗老化能力相比P V C材质强,且同样有对灰尘的静电吸附效果)防尘网安装在软磁片及软磁片的无磁面间,用防水的万能胶粘合.剪去多余的防尘网.步骤,防尘罩的安装.将软磁片做成的边框的无磁面用质量优良的双面胶(可用M品牌)或万能胶固定在计算机回风口的边框处;再将做好的防尘罩软磁片的有磁面与底座软磁片的有磁面实现对吸式安装.防尘罩各部件材质()软磁片.软磁片材质为各向同性单面多极橡胶磁(在橡胶中加入磁铁粉,一面有磁性,另一面没有磁性),厚度在 mm(软磁片的
