全面整理如何管好数据中心水处理系统(下)

维持整个循环水系统的水量平衡和矿物质平衡,使循环水水质符合运行标准,降低PUE、WUE,是数据中心运维的重点工作。

在循环冷却水中,由于蒸发而浓缩的物质含量与补充水中同一物质含量的比值,或指补充水量与排污水量的比值,或循环水的电导率与补水电导率的比值。

冷却循环水浓缩倍数对补水和排水量的影响

可以看出,提高冷却水的浓缩倍数的好处:

一.提高冷却水的浓缩倍数,可降低补充水用量,节约水资源;

二.提高冷却水的浓缩倍数,可降低排污水量,从而减少对环境的污染和废水的处理量;

三.提高冷却水的浓缩倍数,可以适当节约水处理剂的消耗量,从而降低冷却水处理的成本;

四.节水量随着浓缩倍数的提高而降低,当浓缩倍数在4以上的时候,再提高浓缩倍数,收效甚微。

而过多地提高冷却水的浓缩倍数,会使冷却水中的硬度、碱度太高,水的结垢倾向增大。因此,既要保证冷却水的处理效果,必须控制好冷却水的浓缩倍数,通常,对于中央空调冷却水的浓缩倍数一般控制在4~5为佳。

a.E=R×ΔT×1.8×Ef/1000;

b.B=E/(C-1);

c.M=E+B=CxE/(C-1);

d.HTI=0.693V/B;

缓蚀剂类型

阳极缓蚀剂

阴极缓蚀剂

吸附膜型缓蚀剂

高浓度正磷酸盐

低浓度正磷酸盐

TTA(铜缓蚀剂)

钼酸盐

锌盐

BZT(铜缓蚀剂)

亚硝酸盐

有机磷

硅酸盐

铬酸盐

聚磷酸盐

磷酸钙

解读:

正磷酸盐(Na3PO4)适用于碱性环境(Ph>8);

锌盐一般常用的是ZnSO47H2O在阴极表面因pH升高而形成氢氧化锌沉淀,由于单靠锌盐不能形成致密的保护膜,故很少单独使用,但它能与多种缓蚀剂复合,使缓蚀效果大大提高;

聚合物的阻垢作用包括螯合作用、晶格畸变作用、抑制生长、胶粒分散。螯合作用是由于聚合物与溶液中的阳离子螯合而降低了溶液中微溶盐的过饱和度,从而抑制了垢的形成。晶格畸变作用是聚合物在垢的形成过程中吸附在晶核或微晶上,占据一定的位置,阻碍和破坏了晶体的正常生长,减慢晶体的生长速率,从而减少了垢的形成。抑制作用是聚合物在晶体的生长过程中吸附在微晶的活性生长点上,减慢甚至完全抑制了晶体的生长,使微晶不能长大从水中沉淀出来。胶粒分散是聚合物可吸附在水垢的颗粒表面,显著增加其表面电位。因此,增大了颗粒间的静电排斥,达到分散稳定胶体的作用。胶粒吸附聚合物后,会产生一种新的斥力位能—空间斥力位能,并且由于聚合物中亲水基团的水合作用也会增加胶粒间的空间排斥作用,因此起到了稳定作用。

常见的阻垢剂及分散剂有:络合剂、聚磷酸盐、磷酸酯、膦酸盐、膦羧酸、聚羧酸、天然分散剂(木质素、丹宁、淀粉和纤维素)、聚氨基聚醚基甲叉膦酸、POCA(膦酰基羧酸)等。

类别

品种

氯基杀生剂

氯气、次氯酸钠溶液、固体次氯酸钙、二氯及三氯异氰尿酸、二氯二甲基海因

溴基杀生剂

溴化钠/氯气、次氯酸钠、臭氧、溴/氯溴、稳定性溴溶液、固体释溴物、溴化钠、氯化异氰尿酸

二氧化氯

运输易爆炸,现场发生

过氧化物

过氧化氢与过氧乙酸

臭氧

现场发生

氧化性杀生剂和非氧化性杀生剂的联合使用可明显地提高杀生效果,这也是日常工作中常用的方式。分散剂能把杀死的微生物尸体分散到水中,以及能把污泥从金属表面剥离,露出下面未死的微生物,以利杀生剂进一步杀生。因此分散剂可显蓍提高杀生剂的杀生效果。微生物对杀菌剂具有抗药性,其原因是微生物细胞膜发生了变化,使杀生剂不能透入,或者微生物发生了遗传基因突变,产生了免疫力,因此应过一段时期便更换杀生剂品种,以保证杀生效果。

腐蚀抑制剂按其控制的腐蚀反应分为阳极型、阴极型和混合型三种类型。阳极抑制剂经化学吸附过程被吸附在金属表面,本身形成一层膜,或与金属离子反应后形成膜。阴极抑制剂使金属形成它本身的金属氧化物保护膜。阴阳抑制剂与水中可能变成腐蚀产物的成分发生反应。

抑制剂的选用与冷却水系统的设计参数、水的成分、金属的类型、应力、清洁程度、水流速度以及水处理所要达到的程度、pH值、溶解氧含量、盐、悬浮物成分等。

选用耐蚀材料的换热器,采用耐蚀材料制成换热器防止冷却水系统中金属腐蚀的优点是运行时的技术管理比较简单、方便;缺点是换热器的价格较贵,投资较大。

智能加药机可以解决的问题:

a.缓蚀阻垢剂在线监测药剂浓度与控制投加;

b.氧化性杀菌剂在线控制投加;

c.pH在线监测;

d.电导率在线监测与控制排污(温度补偿);

e.金属(碳钢/铜/)腐蚀速率在线监测;

f.通量在线监视;

g.药剂随水流进入系统,避免任何药剂腐蚀;

h.互联网站在线监测运行数据的记录和超出限值报警;

i.现场报警;

以下是智能加药机附图:

其操作界面:

通过以上可以看出,数据中心使用智能加药机可以实现的功能更加齐全,设备可以根据检测到得水质数据自动调整加药量和排污量,更有利于运维人员对水质精确控制。

选择专业的水处理药剂供应商,是确保循环水水质的首要条件。药剂供应商应根据所服务项目的供水水质情况、系统用水量情况来配置药剂,并根据系统运行情况,制定切实可行的药剂使用方案、排污方案、浓缩倍数指标。供应商应定期对循环水水质进行检测,出具检测报告,根据检测报告数据,及时与运维人员沟通,决定是否调整运行方案,确保运行水质达标。

运维人员应参与日常的水质检测,对循环水的电导率、TDS(溶解性固体总量)、PH值等数据进行检测,计算循环水的浓缩倍数并进行分析,了解当前水质的变化情况,判断水质变化对制冷系统设备造成的影响。

同时运维人员需每日记录药剂的添加量及投放量、冷凝器小温差的数据、排污量和补水量以及冷机的负载率,将这些数据做成曲线图,观察各数据的变化趋势,结合水质检测报告,判断设备运行是否正常,投放的药剂量是否合理。

大约有80%及以上的数据中心没有排污计量装置,有多数数据中心虽然有补水计量装置,但是从未记录,或是每月记录一次,所以,在没有计量装置的条件下,水处理结果的评价结果基本上以水处理检测报告为主,这其中就忽略了实际用水量、排污量及蒸发量,因此对于水处理厂商的服务需要借鉴的数据很少,对于管理水处理系统也带来不便。运维人员需要建立用水量统计表,通过计量补水量和排污量,从而算出蒸发量,定期对数据进行归纳整理和分析,有效管理系统运行。

以下是加药系统日常巡检内容:

巡检项

巡检内容

巡检标准

配电箱电源

电源指示灯状态

指示灯亮

控制屏界面

有无告警

无告警

电导率控制排污设定值

设定值符合当前水质运行标准

控制屏界面各参数

符合厂商推荐值及日常运行标准值

加药泵

运行时检查状态是否正常

加药状态正常

未运行时检查是否有跑冒滴漏及药剂锈蚀加药泵现象

无跑冒滴漏,无锈蚀

药剂桶

药剂桶液位高低

液位在厂商建议范围及日常运行标准范围之内

排污阀

检查排污阀状态

排污时确认阀门为打开状态

排污计量表

检查排污计量表状态

排污计量数值准确合理

进水管路过滤网

检查过滤网是否脏堵

过滤网无脏堵现象

以下是加药系统维护内容

维护项

维护内容

外观检查

清洁药罐外观清洁无积灰

清洁计量泵外观清洁无积灰

检查外接管和接头无泄漏

清洁控制柜外观清洁无积灰

控制柜维护

对控制柜内清洁

检查内部接线端子无松动缺失

检查管路及元件接口无渗漏

电气绝缘监测是否正常

运行状态检查

更换滤芯

检查药罐药剂液位高于最低限位;

对系统水取样化验水质

在智能加药设备控制箱控制屏选择“状态显示”界面;

在控制屏“状态显示”界面下,选择“手动”模式,分别“手动”开停检查阻垢泵、灭藻泵、排污泵,运行无异常

检查正常后,在控制屏“状态显示”界面下还原选择“自动”模式

以下是加药设备常见的故障原因分析及处理办法

加药设备常见故障及处理方法

故障现象

原因分析

处理方法

电导率偏高

1、无自动排污;2、冷却系统无自动补水;

3、电导率探头不准确;

1、检查排污阀是否为自动,检查设备是否有流量,检查排污设置区间是否正确,将排污阀打到手动检测是否能正常开启关闭;

2、检查冷塔补水是否在正常,如出现补水中断,会造成系统电导率逐步升高,此时应立即关闭排污,向系统补水;

3、持手持电导率仪检测手否有偏差,检查电导率探头处是否有积气现象,放气后如果不能恢复,应联系厂家校正,如电导率如果偏差不大,可单点校正,偏差过大检查探头是否脏污并清理后校正;

电导率偏低

1、排污过量;

2、系统补水溢流;

1、检查电导率设定区间,检查排污阀是否关闭,手动测试排污阀关闭功能是否正常,如果电磁阀关不住应及时隔离加药设备,防止系统大量排污造成系统亏水及药剂含量降低;

2、检查冷却系统补水是否存在过量溢流,过量补水会造成浓缩倍数变低,如果有应及时调整补水阀;

3、持手持电导率仪检测手否有偏差,检查电导率探头处是否有积气现象,放气后如果不能恢复,应联系厂家校正,电导率如果偏差不大,可单点校正,偏差过大检查探头是否脏污并清理后校正;

加药量过大

1、药桶及加药管路加药泵有渗漏;

2、设置变化;

1、检查药桶有无渗漏,检查加药管有无渗漏,检查加药泵进出口有无渗漏,如果有渗漏应及时关闭阀门,紧固接口,如不能解决,应报加药设备厂家;

加药量过低

1、药筒液位低;

2、加药泵有气堵;

3、设置改变;

4、加药阀门口堵塞

1、检查药桶液位是否正常,正常情况不应低于10cm,过低可能造成药液无法泵出;

2、检查加药泵有无气堵,加药时用手摸加药管,如果无力且声音发空,证明有气堵,应通过药泵放气阀排气;

4、如加药泵、液位及设置都没问题,检查加药管与循环水接口处有无堵塞,隔离加药设备后方可拆卸检查;

冷塔出现藻类

1、系统没运行;

2、杀菌剂药量不够;

1、检查设备有无运转,水不流动会造成杀菌剂消耗完,藻类滋生;

2、检查杀菌剂投加量是否充足;

近些年来,在工业水处理领域,物理性水处理已被证实是一种提高水质的有效方法,其不用化学药剂和盐的生态属性,被认为是新一代除垢技术的发展方向。但目前在数据中心领域还属于尝试阶段,并没大规模的应用项目。在此仅作简单介绍。

循环冷却水电化学处理设备是一种电化学脱盐设备,其作用机理主要是通过电化学系列反应,(包括电化学氧化反应、电化学还原反应、酸碱中和、离子平衡及极性水分子反应。)将水中的盐分和有害物质通过电化学氧化、改变水体局部区域酸碱性和电吸附沉淀等方法去除。系统特点:零加药、高效除盐、趋零排污。采取电化学技术时,在阴极附近形成局部碱性区域,使水体中大量存在的HCO3ˉ转化为CO32-,从而使得水体中水体中的Ca2+、Mg2+等结垢离子主动提前析出,最后采取定期清理方式处理析出水垢;而在阳极区域发生氧化反应,致使水体中的腐蚀离子Cl-被氧化后生成强氧化性的Cl2,Cl2和水反应生成具有强效杀菌灭藻功能的HClO,阳极水中积累过多的氯离子还可以通过设备分离去除,从而既能降低水体中Cl-浓度达到防腐蚀和杀菌灭藻的功效。不需要再添加药剂控制水质,排污数量少。

数据中心水处理系统看似微不足道,但其对于保证制冷系统的安全运行极为重要,一旦水处理管理不到位,一方面将会影响到制冷设备的正常运行,进而直至对于IT业务造成影响;另一方面会直接影响数据中心的PUE和WUE。所以,数据中心运维应将水处理系统的管理纳入绩效考核,提高运维人员对于水处理系统的重视程度,防患于未然。合理的利用水资源,是企业责任心和社会责任感体现,维护一个安全、稳定、节能绿色化的数据中心,也是所有运维人员的共同目标。

在实际运行中,应根据当地补水水质、循环水质以及系统运行水量况进行控制,以下是北京某项目现场循环水质控制的参考指标:

冷却循环水控制范围参考

项目

单位

范围指标

控制说明

电导率

us/cm

1600-1800

循环水浓缩倍数控制参考原水水质,目前原水电导率约560,钙硬度80,总碱度260,参照循环水钙硬+碱度≤1100,故最大浓缩倍数3.2倍左右,即最大1800左右,

PH(25℃)

-----

7.5-9.5

表明循环水PH范围,过低PH会有酸性腐蚀风险,过高PH同样存在碱腐蚀风险及结垢趋势增大

浊度

NTU

≤20

表明循环水的清澈程度,偏高可能由泥沙含量多引起

氯离子

mg/L

300

过高氯离子会腐蚀不锈钢,形成点蚀,板式换热器为不锈钢材质

总铁

≤1

钙硬度(以CaCO3计)

通常循环水结的垢是碳酸钙垢,即钙离子与碳酸根的析出。而总碱度通常是碳酸根,碳酸氢根,氢氧根之和,所以控制钙离子与碱度总量十分必要

总碱度(以CaCO3计)

≤600

钙硬度+总碱度(以CaCO3计)

≤1100

一般化学水处理药剂控制在此范围内,高于1100会加大控制难度

细菌总数

个/ml

≤100000

表明系统细菌总含量,过高细菌会有微生物黏泥产生,影响换热

缓蚀阻垢剂

Kg/天

7.5

每运行1套冷却系统投加7.5Kg/天,例如:运行2套系统=2*7.5=15Kg/天

杀菌灭藻剂

5

每运行1套冷却系统投加5Kg/天,例如:运行2套系统=2*5=10Kg/天

THE END
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