近幾年隨著信息及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展,我國(guó)對(duì)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)規(guī)模日益增大。數(shù)據(jù)中心的平穩(wěn)運(yùn)行,離不開(kāi)UPS系統(tǒng)的保障。UPS系統(tǒng)又叫“不間斷電源”,作用是保護(hù)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電不間斷,為計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供持續(xù)電力保障。
目前我國(guó)在數(shù)據(jù)中心建設(shè)中,UPS系統(tǒng)大多采用閥控密封鉛酸蓄電池作為后備應(yīng)急電源。閥控密封鉛酸蓄電池具有技術(shù)成熟、性價(jià)比高、使用維護(hù)方便、生產(chǎn)工藝成熟而且有環(huán)境友好、可再生等特點(diǎn),其中高功率鉛酸蓄電池更兼具有大電流輸出性能好、比能量高的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。高功率鉛酸蓄電池作為UPS系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分,其優(yōu)劣直接影響到UPS系統(tǒng)的可靠程度。
在影響UPS穩(wěn)定性和可靠性的諸多因素中,蓄電池漏液是最不可忽視的致命隱患。一旦蓄電池出現(xiàn)漏液,引起蓄電池組發(fā)生電氣短路,必然導(dǎo)致UPS直流電源系統(tǒng)輸出電壓瞬間跌落,引起負(fù)載設(shè)備掉電,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中斷故障,影響信息通信傳輸,如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和切斷電源,則會(huì)引起機(jī)房火災(zāi)事故。
高功率鉛酸蓄電池漏液原因分析
蓄電池在數(shù)據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中,不管是什么型號(hào)電池,或多或少都會(huì)有一些安全隱患問(wèn)題,諸如因?yàn)橹圃?、搬運(yùn)、運(yùn)輸、維護(hù)不當(dāng)、使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、安裝不好等問(wèn)題引起電池變形、漏液,而電池漏液是常見(jiàn)的安全隱患問(wèn)題。通過(guò)多年來(lái)的研究分析,主要是以下幾個(gè)原因?qū)е侣┮骸?
1、電解液
高功率鉛酸蓄電池為免維護(hù)電池，電池后期維護(hù)不需要添加電解液。在生產(chǎn)過(guò)程中一般采用貧液技術(shù)，正極產(chǎn)生的氧氣通過(guò)超細(xì)玻璃纖維隔板通道到達(dá)負(fù)極進(jìn)行復(fù)合吸收，如果電池內(nèi)部電解液量過(guò)多，壓力增加，導(dǎo)致復(fù)合通道受阻，則會(huì)增加蓄電池內(nèi)部氣體壓力，使電池在密封不良的地方產(chǎn)生漏液。
2、安全閥
安全閥是蓄電池調(diào)節(jié)氣體壓力的“節(jié)拍器”,在一定壓力下對(duì)電池起到密封的作用，可以防止電解液向外界溢出。當(dāng)蓄電池超過(guò)規(guī)定壓力后，安全閥自動(dòng)打開(kāi)放氣，造成安全閥漏液的原因一般有兩個(gè):
一是電池加酸量過(guò)多,電池處于富液狀態(tài),致使氧氣再化的氣體通道受阻,電池生成的氣體無(wú)法復(fù)合,內(nèi)部壓力增大后導(dǎo)致安全閥頻繁開(kāi)啟,氣體溢出安全閥后在電池外部遇冷,在安全閥周圍冷凝成酸液;
二是安全閥周圍橡膠墊老化,電池密封性能變化,造成開(kāi)閥壓力下降,安全閥長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)啟,酸霧冷凝成液體后造成漏液現(xiàn)象。
3、極柱端子
極柱漏液的現(xiàn)象在數(shù)據(jù)中心比較普遍,電池在運(yùn)行1年后,個(gè)別極柱端子就會(huì)產(chǎn)生漏液,往往運(yùn)行5年后,極柱端子漏液?jiǎn)栴}就非常嚴(yán)重了。電池漏液的關(guān)鍵原因就是極柱金屬與電池蓋密封膠配合不好,極柱端子在酸性環(huán)境中被氧氣腐蝕,電解液在內(nèi)部氣壓作用下,沿著腐蝕的路徑,流到端子表面產(chǎn)生漏液,這就是俗稱的爬酸現(xiàn)象。
4、電池槽蓋
目前電池槽蓋密封有環(huán)氧樹(shù)脂密封和熱封兩種方式。
環(huán)氧樹(shù)脂膠封漏液,主要是膠封控制條件較為嚴(yán)格,要求環(huán)氧膠配方和固化條件控制要好,否則會(huì)造成密封膠與殼體粘結(jié)處結(jié)合不好,形成漏液通道,造成電池漏液;
電池?zé)岱鈩t是將電池槽蓋塑料在特定的溫度和時(shí)間內(nèi),加熱熔化,如果加熱溫度和加熱時(shí)間控制好,且密封處干凈無(wú)污染,密封是非?？煽康?。通過(guò)解剖分析,一般發(fā)生漏液現(xiàn)象的電池,電池槽蓋熱熔層存在蜂窩狀砂眼,在內(nèi)部氣體壓力下,酸霧隨著氧氣通過(guò)砂眼,產(chǎn)生漏液。
高功率鉛酸蓄電池漏液的預(yù)防措施
要解決鉛酸蓄電池組漏液的問(wèn)題,最核心的是確保鉛酸蓄電池的質(zhì)量,如保證蓄電池電解液量在一個(gè)合理的范圍,確保電池外殼的密封性,以及保證電池槽蓋密封的有效性等。在源頭上控制漏液是最重要的方式,也是電池廠家最基本的責(zé)任。
當(dāng)然,任何產(chǎn)品都很難做到100%的良品率,因此通過(guò)一些附加的方法來(lái)預(yù)防電池漏液造成危害也有了一定的現(xiàn)實(shí)意義。通常,數(shù)據(jù)中心用戶防止蓄電池漏液引起短路危害,主要采取以下一些措施。
1、絕緣墊
數(shù)據(jù)中心安裝絕緣墊是最簡(jiǎn)單有效地防止高功率鉛酸蓄電池短路的一種方法,其一般放置在電池和電池架承重梁的中間,通過(guò)在電池底部增加絕緣墊的方法,使電池漏液產(chǎn)生的電解液堆積于絕緣墊上,而不是電池架上,防止電池漏液流出的腐蝕性液體與電池底部的金屬架間導(dǎo)通引起電氣短路,安裝示意圖如圖1所示。
該措施實(shí)施方便,對(duì)于立式安裝的電池具有一定作用,但也有局限性:一是若電池漏液量大,絕緣墊也不能完全承接所有液體,液體流到下層架子或電池上,造成架子腐蝕以及電氣短路;二是電池為臥式安裝時(shí),由于絕緣墊只覆蓋電池部分面積,無(wú)法覆蓋到電池蓋與極柱范圍,電池漏液產(chǎn)生的酸液滴漏到下層電池及電池架上,造成架子腐蝕以及電氣短路;三是絕緣墊整張鋪設(shè),不利于上下層電池間散熱。
絕緣墊目前有阻燃橡膠墊和環(huán)氧樹(shù)脂板兩種材料。阻燃橡膠墊材質(zhì)為橡膠,材質(zhì)中添加阻燃劑達(dá)到阻燃的效果,橡膠墊因其具有高彈性,所以其抗震性能特別好;橡膠絕緣墊表面阻力大,安裝困難,散熱性能差,但價(jià)格比較便宜。
環(huán)氧樹(shù)脂墊采用的材質(zhì)為環(huán)氧板,又稱玻璃纖維布,是用環(huán)氧樹(shù)脂粘合而成加溫高壓制作,在中溫下機(jī)械性能高,在高濕下電氣性能穩(wěn)定,用來(lái)防止電池漏液引起的電氣短路,效果十分顯著。相對(duì)而言,環(huán)氧絕緣板表面光滑,安裝方便,但是價(jià)格比橡膠墊貴。
2、絕緣護(hù)套
在電池抗震鐵架每層鐵架構(gòu)件(承重梁)與電池殼體接觸部分上襯以塑料絕緣護(hù)套,將金屬承重梁全包裹,如圖2所示,其作用就是將電池與金屬電池架之間隔開(kāi),防止漏下的腐蝕性液體將電池與架間導(dǎo)通,發(fā)生電氣短路。絕緣護(hù)套也可以叫做U型卡槽或承重梁護(hù)套,一般設(shè)計(jì)成U形卡在電池承重梁上。材質(zhì)選阻燃PVC、ABS或PP等塑料材質(zhì),光滑、耐磨、抗壓力好,安裝方便。且不影響電池上下層通風(fēng)散熱。缺點(diǎn)是不能承接液體,液體量大會(huì)流到下層電池上產(chǎn)生腐蝕。絕緣護(hù)套需要根據(jù)承重梁形狀專門定制開(kāi)塑料模具。
3、防漏液托盤
為避免電池漏出的腐蝕性液體影響其它架或電池,在電池底部設(shè)計(jì)一托盤,將整個(gè)電池完全托住,其長(zhǎng)寬尺寸比電池長(zhǎng)寬稍大些,電池漏出的酸液能隨著電池槽體流入防漏液托盤內(nèi);托盤厚度設(shè)計(jì)要有一定的強(qiáng)度以承受電池重量;托盤內(nèi)底部設(shè)計(jì)導(dǎo)流筋條,使電解液向托盤四處擴(kuò)散,避免一處電解液沉積過(guò)多,使電池長(zhǎng)期浸泡在電解液中;托盤材料采用阻燃ABS或其它阻燃塑料材料,保證托盤的阻燃性能,可以一定程度上阻止電池因電氣短路引發(fā)的燃燒。缺點(diǎn)是針對(duì)每個(gè)型號(hào)電池要專門定制塑料模具。防漏液托盤安裝示意圖如圖3所示。
結(jié)論
近年來(lái),因鉛酸蓄電池漏液引起的數(shù)據(jù)機(jī)房事故并不少見(jiàn)，漏液對(duì)整個(gè)系統(tǒng)安全運(yùn)行造成的危害十分嚴(yán)重。所以在數(shù)據(jù)中心機(jī)房日常維護(hù)中，了解鉛酸蓄電池漏液現(xiàn)象造成的危害、產(chǎn)生的原因及應(yīng)對(duì)措施是非常有必要的。本文詳細(xì)分析了鉛酸蓄電池漏液產(chǎn)生的原因，并重點(diǎn)基于蓄電池漏液已形成的情況下，對(duì)蓄電池漏液提出了幾種預(yù)防的措施，以期對(duì)數(shù)據(jù)中心的安全運(yùn)行提供一些幫助。
