一、數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施綜合測試概念
嚴(yán)格意義上的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施綜合測試是指從“圖紙設(shè)計審查、設(shè)備選型審查、工廠測試見證、到貨檢查見證、單機測試、單系統(tǒng)測試、聯(lián)合系統(tǒng)測試”等一個完整的測試驗證過程。
在國內(nèi)，“圖紙設(shè)計審查、設(shè)備選型審查、工廠測試見證、到貨檢查見證”這四個階段一般由于項目時間緊張、業(yè)主的重視及理解程度被忽略掉了，而更側(cè)重于“單機測試、單系統(tǒng)測試、聯(lián)合系統(tǒng)測試”等環(huán)節(jié)。實際上，以上七個步驟完整的執(zhí)行完畢對項目的順利交付及后續(xù)穩(wěn)定運行是有非常大的幫助的。
一般來說，綜合測試是由業(yè)主聘請的經(jīng)驗豐富的第三方專業(yè)測試機構(gòu)主導(dǎo)，項目的各承建方、設(shè)備供應(yīng)商、設(shè)計院、管理公司、監(jiān)理等各單位配合執(zhí)行的一項系統(tǒng)工程。第三方專業(yè)測試機構(gòu)通常提供測試所需要的各種儀器、儀表、工具、測試用假負(fù)責(zé)、測試方案、測試流程等，并主導(dǎo)具體的測試過程。各承建方、供應(yīng)商對自己承擔(dān)的施工安裝、設(shè)備性能、調(diào)試質(zhì)量負(fù)責(zé)，在執(zhí)行測試時由其提供設(shè)備專用工具并進(jìn)行具體的設(shè)備及系統(tǒng)操作，在發(fā)現(xiàn)安裝問題、設(shè)備質(zhì)量問題、調(diào)試等其他問題時及時進(jìn)行整改，以便支持后續(xù)綜合測試計劃。設(shè)計院對設(shè)計意圖、設(shè)計圖紙負(fù)責(zé)，遇到問題時需參與解決。甲方、管理公司、監(jiān)理需見證測試過程，并召集各方參與測試并解決測試過程中發(fā)現(xiàn)的問題。
綜合測試的核心是通過假負(fù)載模擬“數(shù)據(jù)中心正常運行時、故障運行時”的各種狀態(tài)是否與設(shè)計意圖符合，包括驗證施工質(zhì)量、設(shè)備質(zhì)量、調(diào)試質(zhì)量、各種邏輯功能等。使用的假負(fù)載以機架位假負(fù)載為宜，具有可調(diào)功率的能力。根據(jù)不同的設(shè)計，機架式假負(fù)載也存在不同的形式。如按高度可分成2U、3U、4U的假負(fù)載，按假負(fù)載風(fēng)扇的不同形式可分為可調(diào)風(fēng)扇假負(fù)載、不可調(diào)風(fēng)扇假負(fù)載，按電流不同形式可分為交流交付在、直流假負(fù)載等。
綜合測試?yán)碚摳敿?xì)的介紹在第三節(jié)中詳述。
二、數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施綜合測試在國內(nèi)的發(fā)展概況
綜合測試在美國、歐洲是一種常規(guī)性的測試，在數(shù)據(jù)中心、醫(yī)療系統(tǒng)、艦船等關(guān)鍵設(shè)施都會進(jìn)行綜合測試，甚至在辦公樓項目中也會進(jìn)行，是一種社會上普遍接受的驗證項目實施正確性的技術(shù)性措施。
在國內(nèi)，直到2008年底世紀(jì)互聯(lián)公司對其自有項目進(jìn)行了國內(nèi)第一次綜合測試，2009年初百度公司對其自有項目進(jìn)行了更深入、更完整的綜合測試。這兩次綜合測試的執(zhí)行均引入國外的專家資源，可以說是國內(nèi)綜合測試發(fā)展的開端。
最近幾年，綜合測試的理念越來越被數(shù)據(jù)中心業(yè)主重視，已經(jīng)有越來越多的項目進(jìn)行了各種不同程度的綜合測試。特別在互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)、金融行業(yè)有更深入的接受程度。在這兩個行業(yè)里，進(jìn)行過嚴(yán)格意義上綜合測試的數(shù)據(jù)中心項目在運營期往往有更好的穩(wěn)定性與業(yè)務(wù)連續(xù)性。
綜合測試的理念在數(shù)據(jù)中心行業(yè)已經(jīng)扎根發(fā)芽，未來會有更多的業(yè)主接受這種嚴(yán)謹(jǐn)理念，行業(yè)中也會涌現(xiàn)出更多的專業(yè)測試機構(gòu)。在其他重要的領(lǐng)域，如重要會議、醫(yī)療機構(gòu)等的機電系統(tǒng)也已經(jīng)開始涉足綜合測試。
未來，需要在綜合測試的標(biāo)準(zhǔn)制定、推廣、測試機構(gòu)的培育、業(yè)主的認(rèn)識上下更多更大的功夫，推進(jìn)行業(yè)迅速發(fā)展，以便關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施得到良好的交付與穩(wěn)定的運行。
三、數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施綜合測試方法論
1.綜合測試可以給我們解決哪些問題?
(1)排除設(shè)計不合理問題
目前，國內(nèi)數(shù)據(jù)中心行業(yè)設(shè)計圖紙的錯漏碰缺問題較多，是行業(yè)的普遍現(xiàn)象。導(dǎo)致此問題的主要原因是：1)行業(yè)發(fā)展快，項目周期緊，留給設(shè)計院出圖的時間不多;2)行業(yè)最近幾年發(fā)展較快，具備很強專業(yè)能力的設(shè)計院和工程設(shè)計人員比較稀缺，缺乏實際經(jīng)驗的積累與設(shè)計效果的驗證。
另外一個方面，針對數(shù)據(jù)中心項目，業(yè)主單位或者機電顧問單位的設(shè)計審核能力也不足以應(yīng)對機電設(shè)計問題。綜合測試專業(yè)機構(gòu)具備較多項目的測試經(jīng)驗，通過大量項目的測試積累了很多實際經(jīng)驗，可以通過其的設(shè)計審核提前發(fā)現(xiàn)眾多問題，避免在實際實施及運行維護(hù)時出現(xiàn)設(shè)計問題。有些問題可以在實施過程中調(diào)整，有些不具備調(diào)整的空間。
(2)排查施工質(zhì)量問題
與設(shè)計問題類似，國內(nèi)針對數(shù)據(jù)中心項目的優(yōu)質(zhì)的施工單位較少，施工問題非常的多，大多數(shù)項目都會排除出數(shù)百、上千個施工質(zhì)量問題。根據(jù)過往數(shù)據(jù)統(tǒng)計，施工質(zhì)量問題在所有問題中起碼占50%以上。
這些施工質(zhì)量問題包括：電纜壓接不實、電纜型號錯誤、電纜接錯、控制電纜虛接、未按圖紙及規(guī)范施工、成品保護(hù)不到位、電氣設(shè)備內(nèi)存有施工廢料、電纜沒有規(guī)范的編號、電氣設(shè)備定值設(shè)置錯誤、未完成調(diào)試、設(shè)備參數(shù)設(shè)置錯誤等等各種各樣的問題，不一而足。這些問題往往會帶來災(zāi)難性的后果，有些問題甚至讓運維人員無從下手。如電纜壓接不實，當(dāng)負(fù)載較低時不會發(fā)生問題，當(dāng)負(fù)載越來越高存在燒毀電纜的可能;再如，控制電纜虛接，在設(shè)備發(fā)送控制信號時可能產(chǎn)生時靈時不靈的現(xiàn)象。這些細(xì)小的問題往往成為關(guān)鍵業(yè)務(wù)的巨大災(zāi)難。
施工質(zhì)量的檢查需要全面地進(jìn)行，通過核對圖紙檢查施工情況，通過專業(yè)設(shè)備檢測各種施工質(zhì)量。
(3)排查設(shè)備質(zhì)量問題
設(shè)備在設(shè)計、生產(chǎn)、運輸、安裝等各個階段均可能存在問題，很多性能及功能性的問題通過調(diào)試時無法排查出來的，如不在交付之前發(fā)現(xiàn)真正的問題，在實際使用時往往在負(fù)載越來越高時帶來災(zāi)難性的后果。根據(jù)過往的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，設(shè)備質(zhì)量問題往往占20-30%的比例。
這些問題諸如：設(shè)計錯誤，關(guān)鍵元器件的批量質(zhì)量問題，元器件焊接松動，運輸過程中元器件損壞，設(shè)備真實容量不足等等。
綜合測試可通過模擬設(shè)備真實負(fù)載來檢驗設(shè)備的標(biāo)稱性能及功能是否達(dá)標(biāo)。
(4)驗證系統(tǒng)能力
由于數(shù)據(jù)中心電氣系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)的復(fù)雜性，在工程調(diào)試階段往往無法驗證機電系統(tǒng)的真實能力，如系統(tǒng)容量、系統(tǒng)聯(lián)動能力、故障模式等。
通過模擬假負(fù)載，將系統(tǒng)真實運行起來，可以檢驗機電系統(tǒng)的真實能力，避免運行期的各種莫名其妙的故障。
2.完整的綜合測試過程
完整的綜合測試包括以下7個過程，在項目實施時盡量全部實施。如不具備條件，可根據(jù)實際情況縮減，但是后三個過程是不可缺少的。這7個過程是順序的過程，不可前后顛倒。以下每個步驟都需要有詳細(xì)的審查計劃或測試流程，檢查完成需要有詳細(xì)的報告。
(1)設(shè)計審核
設(shè)計審核一般包括需求審核、方案設(shè)計審核、初步設(shè)計審核、施工圖審核、深化設(shè)計審核。
(2)工廠測試
所有重要設(shè)備均需進(jìn)行工廠測試，需要完整的驗證設(shè)備與訂貨技術(shù)要求的符合性，重要環(huán)節(jié)需要進(jìn)行試驗。如高壓柜需在工廠進(jìn)行邏輯測試，發(fā)電機需進(jìn)行帶載能力測試，自控系統(tǒng)需進(jìn)行自控邏輯測試。
工廠測試內(nèi)容非常之多，具有較好經(jīng)驗的專業(yè)測試機構(gòu)可以提供全套支持。進(jìn)行過全面工廠測試的項目可大大減少設(shè)備質(zhì)量問題，也可以避免做假的不良行為。
(3)到貨檢查
到貨檢查也是個不可獲缺的過程，設(shè)備在發(fā)貨、運輸時可能存在各種錯誤，如發(fā)錯設(shè)備，設(shè)備數(shù)量不足，運輸時損壞等。在這一過程中認(rèn)真檢查設(shè)備，可避免在安裝時出現(xiàn)的各種問題，避免由于錯誤導(dǎo)致的工期延期或者根本無法發(fā)現(xiàn)問題。
(4)安裝審查
安裝審查需要在安裝過程中進(jìn)行檢查，特別是對隱蔽工程(如電纜鋪設(shè)及壓接電纜)需要著力審查。在某個系統(tǒng)剛開始安裝時就需要審查安裝計劃、安裝的樣品，避免安裝完成時才發(fā)現(xiàn)安裝錯誤。
(5)單機測試
不管電氣設(shè)備還是空調(diào)設(shè)備都需要進(jìn)行單機測試，以便驗證設(shè)備的性能及功能。單機測試需要開啟假負(fù)載模擬真實情況時的負(fù)載及功能。
單機測試需要有詳細(xì)的測試方案及測試流程，每個測試步驟均需要嚴(yán)謹(jǐn)列明，并需要征得設(shè)備供應(yīng)商的同意。
單機測試完成，證明設(shè)備合格后可進(jìn)行單系統(tǒng)測試。
主要的單機測試包括：高壓柜、變壓器、低壓柜、不間斷電源、列頭柜、PDU、發(fā)電機、制冷機組、水泵、冷卻塔、空調(diào)機組、ATS轉(zhuǎn)換開關(guān)、蓄冷罐、變頻設(shè)備等的測試。
以下表格是UPS單機測試案例：
(6)單系統(tǒng)測試
單系統(tǒng)是指一個功能單元的集合，如一組并機的UPS系統(tǒng)、一套并機的發(fā)電機系統(tǒng)，一套冷凍水空調(diào)等。單臺設(shè)備合格不意味著單系統(tǒng)合格，需要進(jìn)行實際的驗證才能得到證明。
單系統(tǒng)測試需要在單機測試合格后進(jìn)行，需要對系統(tǒng)內(nèi)容的所有環(huán)節(jié)檢查合格后方可進(jìn)行。
單系統(tǒng)測試需要制定完整的測試方案及測試流程，每個步驟都需要得到工程實施單位及設(shè)備供應(yīng)單位的認(rèn)可，如遇到分歧需進(jìn)行討論以便達(dá)成共識。
單系統(tǒng)的測試方法主要是通過假負(fù)載模擬單系統(tǒng)真實運行時的各種狀態(tài)及故障模式時的各種狀態(tài)，通過一定時間的運行，驗證系統(tǒng)是否合格。
主要的單系統(tǒng)測試包括：高壓系統(tǒng)、低壓系統(tǒng)、不間斷電源系統(tǒng)、發(fā)電機系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、冷凍系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等的測試。
具體測試包括25%帶載、50%帶載、75%帶載、100%帶載，突發(fā)加減載，關(guān)閉冗余設(shè)備等。
在單機測試、單系統(tǒng)測試完成后，經(jīng)整改合格后方可進(jìn)行聯(lián)合測試。
以下是UPS并機系統(tǒng)測試案例：
(7)聯(lián)合測試
UPS電源測試主要目的是的UPS電源的實際技術(shù)指標(biāo)是否滿足使用要求，人們對于UPS電源測試通常是進(jìn)行穩(wěn)態(tài)測試和動態(tài)測試與常規(guī)測試這三類，但是除此之外，UPS電源的測試內(nèi)容還有其他種。
UPS電源的測試一般包括穩(wěn)態(tài)測試和動態(tài)測試和常規(guī)測試三類。穩(wěn)態(tài)測試是在空載、50%額定負(fù)載以及100%額定負(fù)載條件下，測試輸入端和輸出端的各相電壓、線電壓、空載損耗、功率因數(shù)、效率、輸出電壓波形、失真度以及輸出電壓的頻率等。動態(tài)測試一般是在負(fù)載突變(一般選擇負(fù)載由0%~100%和由100%~0%)時，測試UPS輸出電壓波形的變化，以檢驗UPS的動態(tài)特性和能量反饋通路。常規(guī)測試是測試其過載能力和檢測蓄電池。
對于一臺UPS來說，進(jìn)行上述3項內(nèi)容的測試就可以了，但對于大批生產(chǎn)的UPS還必須進(jìn)行專項測試。專項測試可用抽樣的方式進(jìn)行，其內(nèi)容有：
(1)在額定負(fù)載為超前及滯后兩種情況下，觀測UPS電源輸出的穩(wěn)壓效果。
(2)小負(fù)載條件下的效率測試。在25%~35%的額定負(fù)載(滯后)條件下，質(zhì)量好的UPS電源，效率可超過80%。
(3)頻繁操作試驗。此項試驗包括頻繁起動與頻繁轉(zhuǎn)換。
①頻繁起動的目的在于檢驗?zāi)孀兤�、鎖相環(huán)、靜態(tài)開關(guān)和濾波電容的動態(tài)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。其方法是起動UPS電源，當(dāng)逆變器起動成功，有輸出電壓和輸出電流，并且達(dá)到技術(shù)要求后，帶負(fù)載運行;然后減去負(fù)載，停機，再起動UPS電源。這樣連續(xù)多次操作。
�、陬l繁切換試驗。主要是檢測轉(zhuǎn)換時供電有無斷點，在線式UPS電源是不應(yīng)該出現(xiàn)斷點的。
(4)充電器的起動試驗。為了保護(hù)蓄電池，避免充電器起動時對電網(wǎng)的沖擊，一般UPS的充電器起動，均有限流起動功能，充電器由起動到正常運行的過渡過程，時間一般在10s以上，電流一般限定在蓄電池容量的1/10。
(5)不帶蓄電池加載試驗。UPS電源不帶蓄電池時，UPS只具有穩(wěn)壓功能。不帶蓄電池情況下加負(fù)載，可以檢驗整流器的動態(tài)性能。一般要求在20ms內(nèi)保證輸出電壓恢復(fù)到(100±1)%以內(nèi)。對于這一功能，不同UPS有不同的設(shè)計。
(6)高次諧波測試。一般UPS的高次諧波分量總和小于5%，可用諧波分析儀來測試。良好的UPS能全部濾掉11次諧波以下的全部諧波，而且波形很穩(wěn)。選用UPS也應(yīng)盡量選用不含11次諧波以下諧波的UPS。
(7)輸出短路試驗。此種試驗一般不予進(jìn)行，以防損壞UPS電源設(shè)備。這是因為有的UPS的輸出短路保護(hù)功能不夠完善。對于具有旁路電源的UPS，進(jìn)行輸出短路測試時，必須在斷開旁路電源的情況下進(jìn)行。否則當(dāng)輸出短路時，UPS電源會在限流的同時，將負(fù)載切入旁路電源，會燒斷旁路電源保險絲來進(jìn)行保護(hù)。這樣，既看不出輸出短路保護(hù)的限流情況，還將燒毀旁路電源的保險絲，是應(yīng)該避免的。
UPS電源的測試內(nèi)容還可有，如溫升保護(hù)性能試驗、工作溫度試驗、振動試驗、耐壓試驗、蓄電池再充電試驗、高溫試驗、高濕試驗、可靠性試驗和不同性質(zhì)的負(fù)載試驗等等。作為一個產(chǎn)品正式生產(chǎn)，尤其是批量生產(chǎn)時，上述內(nèi)容都有必要測試。但作為用戶對產(chǎn)品的鑒定和驗收，一般進(jìn)行靜態(tài)測試、動態(tài)測試和常規(guī)測試就可以了。
聯(lián)合測試指數(shù)據(jù)中心所有機電系統(tǒng)作為一個整體進(jìn)行測試，通過全額假負(fù)載模擬真實運行時的各種運行狀態(tài)及故障模式時的各種狀態(tài)。進(jìn)行全額假負(fù)載投入的成本非常大，如無法獲得高額預(yù)算可減少假負(fù)載的數(shù)量，但不能少于25%的帶載量。
聯(lián)合測試在綜合測試中具有最高的技術(shù)含量，是驗證整個系統(tǒng)所有功能的最佳測試方法。
聯(lián)合測試需要所有的實施單位、設(shè)備供應(yīng)商到場執(zhí)行操作，需要按嚴(yán)格修訂的操作票執(zhí)行每一個步驟。操作票需要和各方達(dá)成共識。 |
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