赵文强
上海上证数据有限公司，上海，200000
摘要：随着大型数据中心的建设成为一种趋势，其中的调试工程同样应引起重视。因此研究制定并掌握一些调试方法有利于快速有效的完成机电系统复杂的数据中心的调试工作，缩短调试工期，减少调试成本。
关键词：检查 调试 测量
正文：
1.项目背景介绍
某超大型数据中心总用地面积95999.8㎡，总建筑面积约227999.6㎡，净机房面积80000㎡，可安装20000台标准机柜。共由一个3.2万㎡的地下二层结构（即运维区），8栋数据中心机房，2栋柴发动力楼，1栋110KV总降压站，2栋生产辅助楼，2个埋地油罐区等共同构成。
本工程机电系统众多，涉及电气工程、弱电工程、安防工程、消防工程、暖通工程等，各专业调试时互相交叉制约，调试的综合性、复杂性较高。为确保最后的整体功能达到设计要求，需各专业调试人员紧密配合，将各专业调试工作综合在一起，形成一个有机的整体，互相配合、互相协调，来完成整个机电系统的调试工作，以确保工程的设计和施工成果得以充分体现。下面将以本工程的暖通工程调试方法为例，探讨研究超大型数据中心暖通工程的调试方法。
2.暖通空调专业调试
2.1调试标准及达到的要求
调试应符合下述规范及图纸要求：
1）合同要求：业主方及设计院施工图纸及标准。
2）《通风与空调工程施工验收规范》（GB50243-2016）。
3）《暖、卫、通风空调施工工艺标准手册》，上海市建设工程规范：《防排烟技术规程》。
4）《建筑电气工程施工质量验收规范》（GB50303-2015）。
5）《工业金属管道工程施工规范》（GB50235-2016）。
6）《建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范》（GB50242-2013）。
7）《智能建筑工程质量验收规范》（GB50339－2013）。
2.2调试工作内容介绍
暖通专业的实体完工后应进行风系统和水系统设备的单机试运转调试，待单机运转合格后进行系统平衡调试，系统平衡调试结束后进行无生产负荷的联合运转及调试，运转时间不小于24小时。
2.3暖通空调系统调试流程
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2.4空调系统调试
2.4.1风系统检查
1.空调设备及风机的检查
1）新风调节阀、回风调节阀、排风调节阀及防火阀的状态。检查并紧固所有紧固件。
2）确认风机底座上压弹簧减振器的固定板已卸下。
3）手动盘车拨动叶轮，检查是否转动自如，是否有刮、蹭等异常现象。
4）检查皮带传动系统或联轴器，使用推荐的皮带的张力。
5）检查过滤器及盘管的清洁状况。风机皮带轮和电机皮带轮是否在同一平面上。
6）电源线应正确连接，并且安全、紧固。风机与电机的轴承润滑油的注入状况。
7）确认叶轮的旋转方向正确，防护装置安全可靠以及安装基础、支架及风管连接状况。
2.管路系统的检查
1）管路及风口上风量调节阀是否处于完全开放位置，管路系统是否畅通。
2）软连接的安装及连接状态，末端的安装及末端风阀是否完全开放。
3）导流叶片制作工艺是否合适，风管连接部位的制作工艺是否合适。
4）防火阀是否处于完全开放位置，风管穿墙部位的建筑收口。测试孔位置确认好。
2.4.2测试方法
首先在主管路上依据开孔标准开测试孔，利用毕托管及微压差计等工具测试主管路的风压、风量、风速等主要数据。再利用风速仪、风量罩进行末端风口的风量测试，不断的调整风阀叶片的开度使各个支路和末端风口部位的参数接近或者达到理论设计值。而防排烟设备连接的管路的风平衡测试，在末端风口处利用风量罩进行风量的测试，并同时调节风机处的旁通阀的开度，当风口处的风量接近或者达到设计理论值时做好记录。
如下表所示。
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2.4.3设备单机试运转及测试
2.4.3.1空调机组单机测试
1）测量AHU的电机和风机皮带轮、轴尺寸及两轴之间的距离、皮带松紧度。
测试仪器：钢卷尺。
2）将控制柜开关在工频时，先点动检查风机是否正转，如不正确，则检查电源相位，进行调整。
测试仪器：数字式万用表。
3）以上内容确认好后全速启动机组，初步判断机组运行噪音、振动等情况是否正常。机组正常运行后，测量电机运行电流，将其与额定电流进行比较。待机组运行2小时后，测量其轴承外壳温度，滑动轴承不大于70℃，滚动轴承不大于80℃。
测试仪器：电流表，振动位移计，红外温度计。
4）监测空调机组风机和电机的转数、各段的阻力损失及风机进风口的风压。
测试仪器：手持电子计数式转速表，电子微压差计，毕托管。
5）将末端风口全开，在与设备连接的主管道上测量机组的送风量，风压。核实风机风量、风压、电流是否符合空调箱风机性能曲线。
测试仪器：数字式万用表，电子微压差计，毕托管，叶轮风速仪。
6）由于单机调试时，系统管路和末端还未调平衡，所以单机测试的机组总风量、风压、电流可能与设计值不一致，出现这种情况，并不是机组本身性能问题。只要核实空调箱总风量、风压符合性能曲线即可。一般而言，考虑到系统漏风量，在管路风阀、末端风口全开的情况下，设备的实测总风量要略大于设计总风量。
7）检测加湿器管道上的电磁阀，检查开闭动作是否正常。
测试仪器：数字式万用表。
8）手动启动静电除尘器，观察其工作状态是否正常。
测试仪器：数字式万用表。
2.4.3.2风机盘管单机测试
1）确认系统检查工作完毕，设备接线无问题。
2）开启风机盘管出口处的风阀。
3）开启风机盘管，首先点动，观察风机启动时有无刮擦等异常声音，振动是否异常。
4）测试风机盘管各项控制功能工作是否正常，包括制冷、制热、送风等模式转换等。
5）测试风机盘管运行时的噪音值，与设计值进行对比，核实噪音是否超标。此项测试也可在噪音测试时统一进行测试。
6）测试风机盘管运行时电流、电压，与设计值及铭牌值进行核对。
2.4.3.3湿膜式恒湿机组调试
调试流程：设备送电检查-打开阀门通水-设备开机-温湿度风速设置-检测送回风温度-检测机房温湿度并记录，具体操作如下：
（一）加湿除湿器操作
1、加湿除湿器断电；
2、加湿除湿器加电；
3、湿度设定值高于当前湿度值20%；
4、湿度设定值低于当前湿度值20%；
（二）加湿除湿器故障和报警
1、湿度设定值高于当前湿度值20%；
2、关闭加湿除湿器电源开关；
3、打开加湿除湿器电源开关，使设备恢复运行；
4、断水报警；
5、接水盘水位超高报警；
6、模拟漏水到漏水传感器；
7、恢复湿度设定点。
功能测试程序结束，出具调试调试报告，根据具体测量参数调节恒湿机参数。
2.4.3.4直接膨胀式新风机组调试
1）调试前的检查工作：
1、检查机组的安装位置、减震措施、风管接口方向、周围检修空间；
2、检查机组电气接线、电源线径、机载负荷、电路图、控制器、传感器、接线端子、接地等；
3、检查机组冷媒系统压力、过滤网、风阀的开关。
2）调试中的工作：
1、机组接通电源，检查机组强电、弱点通电情况；
2、主机接通电脑，开启调试系统；
3、打开风管中的风阀，开启风机试运行，检查机组运行情况，检测风机运行电流；
4、开启主机，检测压缩机、风机运行电流，调节变频风机风量，调节膨胀阀开启度，主机运行调整、压缩机的自动加载、卸载等。
3）调试的收尾工作：
1、系统数据整理，调试报告填写等；
2、与安装、物业的交底，设备的操作说明，操作使用手册的培训等。
2.4.3.5双路冷冻水源精密空调机组调试
一、电气回路检测
1）送电前：1、紧固所有接线端子，确保接线连接可靠；
2、测量强电部分所有部件的内阻值（相间及对地），确保正常；
3、测量弱电部分所有部件的内阻值，确保正常（保险管、电磁阀等）。
2）送电后：1、测量强电三相电压、对地电压；
2、测量弱电电压，根据电压决定是否调整变压器抽头，确认控制板电压在24V左右。
3）测量风机电流
二、控制回路检测
断开机组各部件对应断路器，闭合总隔离开关和控制断路器，检测控制电压24V±10%范围内。
三、冷冻水系统检测
检查事项：
1、用户的供水水压和温度在合理范围内；
2、在开机之前，检查系统已经过压力检漏，确认机组没有漏水；
3、检查漏水检测装置工作是否正常；
4、表冷器上方的排气阀在开机时要打开排排气，直到有水喷出来。
向机组提供冷冻水，设定机组在冷冻水的模式下运行，机组稳定运行后测量冷冻水进出水温度；注意观察冷冻水进出水温度是否有一定的温差。
2.4.4系统风平衡调试
2.4.4.1送排风系统管路、末端及风平衡调试
1）确定系统上的阀门全开。
2）测量到各支管的风量，并做记录，分别求出各支管路风量与设计风量的比值。
测试仪器：电子微压差计，毕托管，或风速仪。
3）以比值最小的一个支管A为基准，开始调节其余支管阀门。适当减小下一处支管N阀门的开度，此时，A的比值发生变化，N的比值也发生变化。实时观察，当N的比值与A的比值一样时，支管N的阀门调节完成，在阀门调节手柄处进行标记。
测试仪器：电子微压差计，毕托管，或风速仪。
4）依次调节剩余的支管阀门，直至所有支管（实测风量与设计风量）的比值与基准支管A一致，支管道风量平衡调节完成。此时各支管实测风量与设计风量的比值应略大并接近1。
测试仪器：电子微压差计，毕托管，或风速仪。
5）对于每个支管的末端风口风量平衡，首先确定各末端风口处的阀门全开。
6）选定某个支管道，开始调节末端风口风量的平衡。测量每个末端风口处风量，计算每个末端风口风量与设计风量的比值。
测试仪器：风量仪，或叶轮风速仪。
7）以比值最小的风口A为基准，开始调节其余风口处的阀门。适当减小下一个风口N阀门的开度，实时记录A与N的比值，当它们一致时，风口N的阀门调节完成，在阀门调节手柄处进行标记。
测试仪器：风量仪，或叶轮风速仪。
8）依次调节剩余的风口处的阀门，直至此支管所以风口的实测风量与设计风量的比值一致，此支管的风口风量平衡调节完毕。依次调节其余支管处的风口，使所以风口风量平衡。
测试仪器：风量仪，或叶轮风速仪。
9）核查风口实测风量与设计风量的偏差，应不大于15%，如大于15%，对于变频风机，则调节风机频率，使末端风口实测风量与设计风量的偏差在15%以内。对于定频风机，则通过调节总管路上的阀门，使末端风口实测风量与设计风量的偏差在15%以内。
2.4.5空调水系统调试
2.4.5.1调试前的系统检查
系统检查工作分为管路系统的检查工作，设备的检查工作以及末端的检查工作。
1.管路系统的检查
1）检查系统是否按照最终设计图纸施工。
2）确认所有阀门的启闭状态是否合适。检查并紧固所有紧固件。
3）检查膨胀水箱的水位和过滤器及盘管的状况是否已清洗干净。
4）检查软接头的安装及连接状态是否达到运行要求。
2.设备的检查
a．水泵的检查内容
1）检查紧固螺栓是否拧紧，检查水泵基础及减振系统，检查轴承润滑油。
2）检查进出水管的压力及温度仪表是否安装到位，确认手动盘车轻便灵活，无卡阻。
3）检查叶轮与机壳的间距，确认是否装有传动带保护罩，确认电源系统无问题。
4）确认水泵电机与泵体轴承的同心度。
5）关闭出口阀门，开启进水阀，旋松电机支架里的排气阀对水泵进行排气。
6）排气完成后将水泵出水阀打开30%，准备试运行。
b．冷水机组检查内容
1）检查机组的基础及减振系统和进出水管的压力及温度仪表是否安装到位。
2）检查设备接线，确认电源系统无问题。检查机组控制箱及自控系统状况。
3）检查制冷剂的注入情况和导叶片的开启是否正常既设备保护装置。
c．冷却塔的检查内容
1）检查机组的基础及减振系统，确认浮球阀能够正常工作。
2）检查设备自身接线，确认电源系统无问题，检查自控系统状况。
3）检查承水盘是否清洁，系统补水状态，确认水盘水位满足冷却塔正常运行。
4）检查进出水管的压力及温度仪表是否安装到位。
系统检查完毕并且将问题解决后开始调试工作。
2.4.5.2设备单机试运转及测试
2.4.5.2.1水泵的单机试运转及测试
水泵单机测试项目如下：
1）确定系统检查工作完毕并已经将所有发现问题解决。
2）调整支路阀门开启状态，确保末端流量与一台水泵流量相匹配。
3）经水泵厂家现场再次检查认可后，准备启动泵。
4）单台点动水泵，检查电机的旋转方向是否正确。
5）所有水泵确认无反转后，开始单台启动泵。
6）判断水泵运行声音是否正常，测试噪声，确定是否在设备技术文件要求范围内。核查电流是否过载，试运行水泵不少于2小时，运行过程中，检查轴承温度是否正常。测量其轴承外壳温度，滑动轴承不大于70℃，滚动轴承不大于80℃。检查水泵进出口压力是否正常。
7）测试并记录以下数据：
——测试及纪录在其在正常操作条件下运行所产生的扬程（MPa）
——测试及纪录在其在正常操作条件下运行所产生的水流量（m3/h）
——测试及纪录在其在正常操作条件下运行所产生转速（rpm）
——进水水温（℃）
——出水水温（℃）
——在全流量、设计流量及无流量状态下的出水压头（MPa）
——在全流量、设计流量及无流量状态下的吸水压头（MPa）
——将测试结果标注在水泵的特性曲线上
——与原水泵设计的性能曲线作核对比较，以证实已达到设计的流量要求
——同时亦需纪录水泵电机的电流，以复核水泵功率符合设计要求
8）测试仪器：手持电子计数式转速表，红外温度计，流量计，数字式万用表，压力表。
9）以上问题无误后，进行下一台水泵的试运转与测试，测试项目同上。
2.4.5.2.2冷却塔的单机试运转及测试
单机测试如下项目：
1）确定冷却水塔已清洗干净，补水正常，其它无关塔的进出口阀门关闭。
2）开启要调试的冷却塔的进出口阀门，点动冷却塔风机，检查风机的旋转方向是否正确。
3）测定风机的电机启动电流和运转电流，不应超过额定值。风机正常后，启动一台冷却泵；确定冷却塔运行时本体应稳固、无异常振动，各类紧固件均无松动。
4）测试运行时噪音，结果应符合设备技术文件的规定，冷却塔风机与冷却水系统循环试运行不少于2h，运行应无异常情况。
5）测试并记录以下数据：
——正常操作条件下运行的水压降（MPa）
——测量每台冷却水塔-进水水温（℃）/出水水温（℃）
——风机转速（rpm）/水塔的噪音值（dB）
——记录并整理数据，并与设计及厂家所提供的数据复核
测试仪器：手持电子计数式转速表，流量计，数字式万用表，噪音仪，红外温度计。
6）以上问题无误后，进行下一台冷却塔的试运转与测试，测试项目同上。
2.4.5.2.3冷水机组的单机试运转及测试的步骤
单机测试项目
1）厂家对冷水机组已完成开机前的检查，真空，试压，补液，预热等一系列前期工作。冷冻主机完成绝缘测试，满足送电条件。
2）开启要调试的冷水机组的进出口阀门，启动一台冷却塔，并开启此塔的进出口阀门。
3）由主机厂商完成，总包配合，在保证有足够负荷条件下，主机完成冷媒的冲填，至正常工作压力。
4）在厂家的配合下启动冷水机组，并开启末端，带动负荷，调试主机。
5）检查冷水机组的各项参数。
——正常操作条件下运行的蒸发器和冷凝器侧的压力（MPa）
——正常操作条件下运行的冷冻水流量（m3/h），冷却水流量（m3/h）
——测量每台冷冻机组蒸发器和冷凝器侧的供水水温度（℃）和回水温度（℃）
——电动机功率（kW），电流（A）
——冷水机组的噪音值（dB）
测试冷冻水和冷却水流量、压力、温度及电流，应达到设计要求。
6）确定冷水机组运行时本体稳固、无异常振动，各类紧固件均无松动
7）测试运行时噪音，结果应符合设备技术文件的规定。
以上问题无误后，进行下一台冷水机组的试运转与测试。
所有测试结束后，要根据所测数据对冷水机组和冷却塔性能做出评价，用来判断设计、施工、设备选型的合理性及产品本身的质量水平，从而控制能量浪费、创造舒适环境、提高维护效率为今后设备的运行及保修提供可指导性的资料。
2.4.6.3管路冲洗及水力平衡调试
2.4.6.3.1管路系统冲洗
1）确认膨胀水箱和水处理设备已按设计要求安装完，并且是正确连接。通过屋顶层的膨胀水箱连接市政管网为空调系统补水，并在冷水机组两侧做旁通连接供回水管，隔离主机。并在地下室找一处管路低点作为冲洗的排水点，并确保排水点的排水畅通。
2）在管路的适当部位安装短管。保证测试观察用仪表安装位置正确，且性能正常。现场调试工程师必须清楚系统运行时各部位压力表读数之范围。
3）逐层将各层水平管进出水阀门关闭，然后由膨胀水箱或补水泵补水，由下至上进行补水。在充水时注意管内气体的排放工作，排气的方法，可利用系统的各个高位的排气阀进行排气。
4）补水从总管开始，待总管满水后，应检查管路是否有泄漏。待总管满水正常后，再逐层逐路打开水平管阀门，使整个系统逐步灌满水。
5）先启动一个区域的循环水泵，检查该系统有无故障。若正常后再陆续启动其他区域的循环水泵，做类似的检查，确保水系统运行正常。
6）冷冻水的清洗工作，属封闭式循环清洗。可每l～2h排水一次，排水时可不关闭水泵，使排水和补水同时进行，注意压力的控制，反复多次，直至水质洁净为止。
7）彻底冲清管道以清除管道内的垢渍。同时在每个盘管设置旁通管，以避免在冲洗时，管网内的污垢被带入及积存在盘管内。完成初次冲洗后，应对过滤器内部进行清理，除去废渣。
8）对系统进行多次的冲洗，即泄水-补水-放气-循环-冲洗-排污，系统水质清洁为止。并同时请水处理设备厂家到场对水质进行检测，如果水的浊度小于浊度20FAU，即可进行下一道工序，至此管道冲洗工作完毕，保留净水。水系统冲洗完毕后，应拆除各临时措施，恢复正常。
2.4.6.3.2统计流量值
对于空调水系统，在流量平衡调试前，核实系统相关流量参数。至少应该包括以下数据：干管流量值，立管流量值，支管流量值，末端设备流量值，水泵及泵组流量值，压差平衡阀的压差值。
2.4.6.3.3管路系统的平衡调试
该工程所使用的静态平衡阀的调试方法如下：
1.准备工作：如图将一个复杂的系统进行模块分区。
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将系统进行模块分区后，就可以开始调试工作了，一般来说需从终端设备平衡阀模块进行调试，选择哪一个模块先开始都可以。
2.终端设备平衡阀模块的平衡调试
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1）将模块内各平衡阀设置为半开或其它预设定位置；
2）将仪器的测量针插入平衡阀上的测量嘴；
3）打开仪器，按仪器提示操作输入型号、流量、手轮开度等信息；
4）测量1号（无顺序限制，以1号为例）压降；
5）关断1号阀门，测量压降。
6）再打开1号阀门；
然后按1）到6）步骤测量下一个阀门；
将模块内所有阀门测量完毕后，选择仪器上的计算功能开始计算；
计算完毕后，可查阅各阀门手轮开度需设定参数；
将各阀门的手轮数值调到对应位置，本模块即调试完毕；
按相同步骤将其它模块调试平衡。
3.水平分支管平衡阀模块的平衡调试
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在完成各终端设备平衡阀模块的平衡调试工作后，因各模块内部已经建立了正确的比例关系，我们可以把每个终端模块看做一个大的设备；
按前述平衡步骤将各水平管调试平衡。
4.立管平衡阀模块的平衡调试
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2.4.6.3.4设备的联动及平衡调试
系统中所有单机试运行确定没有问题后，开始对设备进行联动调试。联动调试时电源应使用正式供电，并保证供电的稳定性和设备接线的正确性。
3.结论
近年来大型数据中心建设如雨后春笋般遍地开花，但每一个数据中心的机电核心系统，如暖通系统都是相似的，因此研究掌握一套暖通系统的调试方法同样可以推广应用到其他数据中心的调试工作中。
参考文献：
《全面水力平衡暖通空调水力系统设计与应用手册》 作者：罗伯特.柏蒂琼
《通风与空调工程施工验收规范》（GB50243-2016）
《暖通空调》 作者：陆亚俊、马最良、邹平华
《流体输配管网》 作者：龚光彩
《空调工程》 作者：黄翔、王天富、朱颖心