数据中心UPS、柴油发电机系统维保攻略

尽管我国市政供电系统已具备较高的可靠性，但在面对自然灾害、意外事故、限电政策等不可控因素时，仍存在供电中断的风险。

为确保数据中心关键设备的持续稳定运行，国标A级和Uptime Tier IV均明确建议或要求数据中心配置备用电源系统。目前，不间断电源UPS和柴油发电机系统是最常见的备用电源解决方案，可有效保障数据中心在突发情况下的供电可靠性。

UPS电池和柴油发电机系统虽长期处于待机状态，但其可靠性直接关系到关键业务的连续性，因此必须建立完善的维保机制，确保每个环节都处于最佳工作状态。

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不间断电源（Uninterruptible Power Supply，简称UPS），被誉为“数据中心的充电宝”，是一种由整流器、逆变器（UPS本体）、蓄电池、开关等组合而成的电源设备。

UPS不仅能在市电中断时切换为备用电源，确保负载设备持续稳定运行，还能通过整流和逆变系统屏蔽电源波动、滤除谐波干扰，为负载设备提供纯净、稳定的电压。

在UPS主路双变换工作模式下，市电输入后首先经过整流器，将交流电转化为直流电。随后，系统对直流电进行智能分配：其中约15%-20%的电力用于给蓄电池充电，以维持其最佳储能状态；剩余80%-85%的电力则被输送至逆变器，重新生成纯净的交流电，为数据中心的关键负载提供持续稳定的电力。‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

当市电供应中断时，UPS系统能够在0~4ms内完成切换，由蓄电池立即释放储存的直流电。该直流电通过逆变器的高效转换，持续输出符合设备要求的交流电，确保数据中心的关键负载实现零中断运行，有效避免因电力中断导致的系统宕机风险。‍‍‍‍

（1）UPS功率模块故障：环境温度或湿度异常、电容老化或损坏等情况可能导致UPS功率模块发生故障，使负载设备直接断电。此外，UPS功率模块故障还可能引发输出电压波动，影响蓄电池的充电管理，造成过充或欠充现象

（2）UPS输出过载：负载率过大、线路短路等会触发过载报警。过载状态下，UPS内部电子元件会承受超额电流和热量，可能造成UPS功率模块烧毁，同时也会导致输出电压波形畸变，影响供电质量

（3）UPS旁路单元异常：环境温湿度过高、电阻过热失效、开关器件损坏等因素会造成UPS旁路单元工作异常，引发非计划性切换动作。在紧急情况下，如果无法有效切换至旁路电源，将直接威胁负载设备的供电安全，增加系统宕机风险

（4）UPS蓄电池电压/内阻异常：电解液干涸、电池内部短路等因素会导致UPS蓄电池电压和内阻异常，影响UPS系统的整体性能和使用寿命。电压异常将导致电池储能容量下降，无法保证设计要求的供电时间；内阻异常则会引起电池发热，可能导致鼓包、漏液等安全隐患

（5）UPS机架间并机线异常：并机线连接松动、接触不良、内部线路断裂等故障会引发系统告警。在正常运行状态下，并机系统可实现N+X冗余，若单台UPS发生故障，其余UPS可通过并机线共同支持负载，确保持续供电。若并机线出现异常，将导致该冗余功能失效

（6）UPS控制板/通信故障：控制板固件未及时升级或通信模块故障可能导致UPS误报警或无法进行远程监控

（7）UPS散热风扇故障：散热风扇积尘或轴承老化会导致UPS内部温度过高，可能触发过热保护停机

使用热成像仪检测UPS运行环境温度

（1）月度维保

• 监测房间温湿度，确认通风良好，清除设备表面及周边杂物

• 记录UPS运行状态及主要参数，确认各UPS负载分配均匀，单机负载率在安全合理范围内，避免长期高负载运行

• 检查各主要板件、器件的安装和连接情况，以及输入、输出配电线路和蓄电池连接线缆状态，确保无老化、破损、过热、虚接；检查各板件LED指示灯状态，确认运行指示正常

• 检查UPS控制面板告警记录，分析历史故障代码

• 检查蓄电池端子是否有变色、腐蚀情况，保持蓄电池表面洁净无尘

• 检查并机线是否松动、损坏

• 检查各风扇运转是否正常

（2）季度维保

• 测量供电线路绝缘电阻，如参数过低则说明存在漏电风险，应及时更换

• 检查蓄电池外观，排查漏液、遗酸、鼓包、变形等异常情况，检查并处理连接端子接触不良、氧化和松动等情况

• 测量每节蓄电池的内阻、电压和温度参数，检查并记录电池两端的电压，确认无电池内部短路现象

• 对电池进行浅放电测试并做好放电记录，确保无过电流放电、过电压充电情况，确认滤波电容温升正常、外观完好；放电结束后，验证蓄电池是否能在规定时间内完成充电

• 使用电池监控系统（BMS）记录每节电池的电压、内阻及温度，生成电池健康度报告

• 检查UPS及并机系统的各种参数和功能，确保符合设计要求

（3）年度维保

• 检查各主回路开关触点情况，确保无烧坏痕迹

• 依次关断每台UPS的输入、输出、电池和旁路开关，确认各电缆连接良好

• 对电池进行核对性容量测试并做好放电记录，确认各母线、电缆插头、滤波电容和输出隔离变压器的温升符合运行要求，还要确保电池组放电容量达到额定容量的80%以上，否则需更换整组电池

• 测试并机系统主机和模块间并机功能，使用专业设备检测重要的或使用时间较长的并机线，修复或更换老化、破损的并机线

• 清除UPS风扇、风道和板件表面的灰尘

• 检查UPS保护接地装置与金属外壳的接地螺钉间的电气连接，检测UPS的输入端、输出端对地绝缘电阻

• 对UPS控制板进行固件升级，确保其与系统兼容性及运行稳定性良好

（4）深度维护

对于运行时间达到5-6年的UPS设备，其电容通常已达到或接近设计使用寿命。在电容温升测试中，若出现以下任一情况，应立即安排更换UPS电容：

• 单体电容温度高于85℃

• 同组电容温差超过10℃

• 电容容量下降超过20%

• 电容ESR（等效串联电阻）超标

建议定期使用红外热像仪扫描电容组，标注高温异常点，及时发现潜在问题。

柴油发电机系统主要由柴油发动机、发电机、控制系统、并机系统、供油系统、进排风系统、配电系统以及接地系统等关键部件构成。

（1）启动故障：蓄电池电量不足、燃油不足、燃油滤清器堵塞、喷油嘴故障、发动机活塞或曲轴故障等因素均可能导致柴油发电机无法正常启动，从而影响系统的连续供电能力，导致关键设备宕机

（2）运行功率不足：空气滤清器堵塞、机油泵故障、喷油正时不准确等因素会影响燃油燃烧效率，导致发动机输出功率下降，不仅影响供电质量，还会导致内部零部件承受异常压力，加速磨损，缩短发动机的使用寿命

（3）散热系统故障：冷却液泄漏、冷却水泵故障等会影响发动机散热效果，使发动机温度过高。高温会降低机械部件性能，影响燃油喷射精度和燃烧效率，造成动力输出下降，极端高温甚至可能引发火灾或爆炸事故

（4）机油压力异常：机油存量不足、机油滤清器堵塞、机油泵故障等会导致机油压力异常。当机油压力过低时，发动机运动部件将无法获得充分润滑，导致摩擦副表面出现干摩擦，加剧零部件磨损。当机油压力过高时，可能导致油管接头松动或油管破裂，造成机油泄漏

（5）排气系统故障：排气管堵塞或消音器损坏会导致废气回流，增加一氧化碳泄漏风险，危及设备运行安全和人员健康

（1）每日巡查

• 检查发电机机身是否有损坏、变形或渗漏，检查控制面板各仪表显示是否正常

• 确认各指示灯状态，如发现故障指示灯亮起，应立即根据操作手册进行故障诊断

（2）周度巡查

• 检查燃油箱油位，观察燃油是否有杂质或水分污染

• 检查燃油滤清器进出口压力差，如超出规定值应及时更换，确保燃油供应畅通

• 检查冷却液液位，建议使用符合要求的防冻液和蒸馏水混合液，防止低温时结冰

• 检查冷却水泵连接处是否有渗漏，运转时是否有异常噪音或振动

• 检查润滑系统机油油位，观察机油是否有乳化或变黑，检查机油滤清器是否有堵塞或损坏

• 肉眼观察排气管外观，检查是否有锈蚀、裂缝或漏气痕迹；记录排气背压值（参考厂商手册），若超出阈值，需及时清理排气管内的积碳

（3）月度巡查

• 检查蓄电池电解液液位是否高于极板，检查蓄电池电压和充电状态

• 检查发电机接线端子是否有松动或氧化

• 检查空气滤清器，如发现严重堵塞或损坏应及时更换

• 检查发电机、冷却水泵等部件的传动皮带或链条的张紧度

• 进行15分钟空载运行测试，监测机组运行参数，检查是否有漏油、漏水、漏气、漏电“四漏”情况

• 采集燃油样本，使用试纸等方法检测微生物污染情况（如菌落数）

（4）季度维保

• 检查喷油嘴喷雾形状、喷油压力和喷油均匀性

• 查看机油泵齿轮是否有磨损、泵体是否有泄漏，测量机油泵输出压力，使用压缩空气疏通各润滑点油道，确认油路畅通

• 使用内窥镜检查排气管内部积碳情况，若积碳严重，使用钢丝刷或化学清洗剂进行清理；检查排气管支架螺栓的紧固度，防止因振动导致螺栓断裂

（5）年度维保

• 使用内窥镜等工具检查发动机活塞、曲轴、连杆等核心部件的磨损情况，必要时进行维修或更换

• 不同品牌和型号的柴发在更换机油和机油滤清器的周期上可能存在差异，通常建议根据实际运行时长进行更换，或至少每两年更换一次（更换机油时，先预热发动机，便于旧机油顺畅排出；安装新的滤清器时，在密封垫上涂抹适量新机油，确保密封性良好；加入新机油后，确保油位在油尺规定范围内） 

• 柴发冷却液的更换频率也因品牌和型号而异，通常建议根据运行时长进行更换，或至少每两年更换一次（打开散热器底部的排水阀和发动机缸体排水塞，将冷却液排放干净，然后用清水冲洗冷却系统，直至排水清澈无杂质，再加入新的冷却液，并检查冷却系统是否有泄漏）；检查散热器的散热片是否有变形、堵塞，检查冷却风扇叶片和皮带是否有磨损 

• 测试发电机的过载保护、短路保护、欠压保护等保护功能，测量发电机定子绕组和转子绕组的绝缘电阻

• 检查并调整气门间隙（其大小会影响发动机的进气和排气效率）

• 在完成保养后，进行空载测试和负载测试，需带载运行1-6小时，观察机组运行参数，验证输出稳定性，确保设备运行状态正常