天氣溫度對數(shù)據(jù)中心后備柴發(fā)的影響分析及應對措施
進入嚴冬，氣溫會越來越低，而數(shù)據(jù)中心大部分設備正常工作都需要在零度以上。柴發(fā)作為數(shù)據(jù)中心市電的重要后備和應急補充，低環(huán)境溫度會對柴發(fā)系統(tǒng)的運行造成嚴重的影響，那么面對寒冷天氣，數(shù)據(jù)中心后備柴發(fā)應該如何應對呢？
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溫度過低對柴發(fā)啟動和運行的影響
柴油發(fā)動機的每個工作循環(huán)由進氣、壓縮、做功、排氣四個行程。柴油機在進氣過程吸入的是空氣，在壓縮行程接近終了時，柴油經(jīng)噴油泵將油壓提高到10MPa以上，通過噴油器噴入氣缸，在很短時間內(nèi)與壓縮后的高溫空氣混合，形成可燃的混合氣。在燃燒的高壓氣體推動下，活塞向下運動并帶動曲軸旋轉(zhuǎn)而做功，廢氣經(jīng)過排氣管排入大氣。氣溫過低而無預防措施的情況下，將造成柴發(fā)啟動困難和啟動后輸出功率下降的影響。
1、柴油機氣缸壓縮終了時空氣溫度達不到啟動所要求的溫度，且氣缸內(nèi)壓縮空氣壓力也明顯低于啟動所要求的壓力，造成啟動困難；或啟動后帶載能力不足。
2、蓄電池最佳工作溫度為20～40℃，隨著環(huán)境溫度的降低，其大電流輸出能力也相應地下降，導致柴油機啟動系統(tǒng)功率下降；環(huán)境溫度較低時，機油黏度變大，各摩擦負之間阻力加大，使柴油機啟動轉(zhuǎn)速下降。上述兩個不利條件的疊加，更增加啟動難度。
3、當環(huán)境溫度過低，機油在氣溫較低時粘度較大，其流動性變差，不僅增加柴油發(fā)電機組的零件磨損，而且由于零件運動阻力增大，使機械功率損失增加，柴油發(fā)電機組的輸出功率就會降低。經(jīng)常性冷缸啟動加速磨損，將整體降低機器的負載能力。
?4、環(huán)境溫度過低，氣缸溫度就會很低，氣缸內(nèi)的水蒸氣就容易凝結(jié)在缸壁上，而柴油發(fā)電機燃燒時生成的二氧化硫遇到冷凝在缸壁上的水，就會變成強列的腐蝕劑粘附在缸壁上，因此缸壁表面就會受到強烈的腐蝕，導致其表面金屬組織疏松；當氣缸套與活塞環(huán)之間相互摩擦刮削時，會使腐蝕層表面疏松的金屬很快磨損脫落，或在缸套工作表面出現(xiàn)蝕點、凹坑。氣缸的損傷影響柴發(fā)的負載能力。
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低溫對柴油供應的影響
凝點與冷濾點
目前國內(nèi)應用的輕柴油按凝固點分為7個標號：10#、5＃柴油、0＃柴油、-10＃柴油、 -20＃柴油、-35＃柴油和-50＃柴油。?
選用不同標號的柴油應主要根據(jù)使用時的氣溫決定。比如在0°C凝固的柴油稱之為0號柴油，在-10°C凝固的柴油稱之為-10號柴油，在-20°C凝固的柴油稱之為-20號柴油，在-35°C凝固的柴油稱之為-35號柴油，在-50°C凝固的柴油稱之為-50號柴油眾號：通信電源技術(shù)? 與你在一起）。需要注意的是，這個凝點并不是柴油完全凝固成固體了，而是柴油失去流動性了。
柴油的構(gòu)成成分復雜，與純化合物的液體不同，有一個影響到實際使用的指標叫冷濾點。冷濾點是指在規(guī)定條件下，當柴油通過過濾器每分鐘不足20ml時的最高溫度（即流動點使用的最低環(huán)境溫度）。
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柴油凝點與冷濾點指標 |
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標號 |
凝點 |
冷濾點 |
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0#柴油 |
0℃ |
4℃ |
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-10#柴油 |
-10℃ |
-5℃ |
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-20#柴油 |
-20℃ |
-14℃ |
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-35#柴油 |
-35℃ |
-29℃ |
因此，并不是在凝點之上的柴油都可以使用，在冷濾點的溫度下，柴油雖然仍然是液體，但液體中會凝結(jié)出一個個的小晶粒，這個晶粒無法通過柴油濾清器。所以，柴油的選擇必須高于冷濾點。對照上表，最低氣溫在4℃以上地區(qū)選擇 0號柴油，最低氣溫在-5℃以上地區(qū)選擇-10號 柴油， 最低氣溫在-14℃以上地區(qū)選擇-20號柴油，最低氣溫在-29℃以上地區(qū)選擇-35號柴油，最低氣溫在-44℃以上地區(qū)選擇-50號柴油。根據(jù)當?shù)氐淖畹蜌鉁睾侠磉x擇柴油的標號，既不要過度節(jié)約也不要浪費。按當?shù)刈畹蜌鉁剡x擇柴油，常用的場景如下表：
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5#柴油 |
適合最低溫在8℃以上地區(qū) |
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0#柴油 |
適合最低溫在4℃以上地區(qū) |
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-10#柴油 |
適合最低溫在-5℃以上地區(qū) |
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-20#柴油 |
適合最低溫在-14℃以上地區(qū) |
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-35#柴油 |
適合最低溫在-29℃以上地區(qū) |
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-50#柴油 |
適合最低溫在-44℃以上地區(qū) |
備注 ： 按以上最低適用溫度使用時，仍會有10%被凍住的風險率
3
預防措施
數(shù)據(jù)中心后備柴發(fā)一般設定為自動啟動，停電時即全速啟動，無怠速啟動過程。啟動后轉(zhuǎn)速和電壓正常后并機、帶載，整個過程要求在30秒之內(nèi)完成眾號：通信電源技術(shù)? 與你在一起）。秋冬季節(jié)溫度低，若經(jīng)常性冷缸啟動，必然造成設備嚴重磨損，甚至在電池性能不佳的情況下也可能啟動失敗?；谇笆龅牡蜏叵虏涣加绊?，需要采取必要的應對措施。
1、循環(huán)水電加熱裝置 ：數(shù)據(jù)中心的柴發(fā)一般均配備了循環(huán)水電加熱裝置，氣缸和潤滑油常年保持在35-55℃之間，利于需要應急時能立即全速啟動且啟動后帶載能力達到設計要求。
2、根據(jù)當?shù)刈畹蜏剡x擇柴油標號 ：對照表格的柴油冷濾點，按當?shù)刈畹蜏剡x擇相應標號。如上海地區(qū)最低溫為-5℃左右，選擇-10#柴油。
對于放置在室外的柴發(fā)，應更全面考慮低溫對整個輸油路徑的影響。除了需要根據(jù)往年最低溫選擇柴油標號外，對于室外輸油管裸露部位、室外臨時油箱等 采取保溫防護措施，防止出現(xiàn)突發(fā)的突破溫度下限的情況。
3、關(guān)注啟動蓄電池 ：蓄電池最佳工作溫度為20～40℃，隨著環(huán)境溫度的降低，其輸出能力也相應地下降，導致柴油機啟動系統(tǒng)功率下降；同時環(huán)境溫度較低時，機油黏度變大，各摩擦負之間阻力加大，疊加了啟動難度（公眾號：通信電源技術(shù)? 與你在一起）。必要時需對蓄電池進行保溫，保證能正常充電且有足夠的輸出電流，從而保證有足夠的啟動系統(tǒng)功率。
根據(jù)有關(guān)資料，0℃時鉛酸蓄電池損失約30%的容量，對于室外環(huán)境的柴發(fā)更需要重視，對于容量下降明顯的在冬天之前及時更換新的啟動電池。
4、環(huán)控系統(tǒng)覆蓋： 對于柴發(fā)本體的加熱裝置或缸體溫度設置監(jiān)控點，加熱系統(tǒng)故障或加熱器保險絲熔斷導致無法加熱的，能及時得到處置。啟動電池和臨時油箱 宜設置溫度監(jiān)控，也可本地放置溫度計便于巡檢時進行檢查。
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