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弱电工程施工过程中常用的机柜你了解多少?

机柜

机柜

机柜一般是冷轧钢板或合金制作的用来存放计算机和相关控制设备的物件,可以提供对存放设备的保护,屏蔽电磁干扰,有序、整齐地排列设备,方便以后维护设备。机柜一般分为服务器机柜、网络机柜、控制台机柜等。

机柜-作用及用途

很多人把机柜看作是用来装IT设备的柜子。机柜是柜子,但并不仅仅如此。对于计算机本身而言,机柜同样有着和UPS电源重要的辅助作用。一个好的机柜意味着保证计算机可以在良好的环境里运行。所以,机柜所起到的作用同样重要。现在可以说,只有有计算机的地方,几乎都存在机柜的身影。机柜系统性地解决了计算机应用中的高密度散热、大量线缆附设和管理、大容量配电及全面兼容不同厂商机架式设备的难题,从而使数据中心能够在高可用的环境下运行。

目前,机柜已经成为计算机行业中不可缺少的用品,在各大机房都能看到各种款式的机柜,随着计算机产业的不断突破,机柜所体现的功能也越来越大。机柜一般用在网络布线间,楼层配线间,中心机房,数据机房,网络机柜,控制中心,监控室,监控中心等。

机柜-基本类型及结构

常见机柜颜色有白色、黑色和灰色。(其中又分很多种类型,如橘纹、细沙纹等);机柜的材质一般有铝型材的机柜,有9折型材的机柜,有十六折型的机柜,有冷轧钢钢板的机柜,还有热轧钢板的机柜。钢板材料、涂层材料、加工工艺决定了机柜的稳定性。一般它的长常用的是600,800mm 宽常用的是600,800,1000mm 高度常用的是42U,36U,24U。

早期所用的机柜大都是用铸件或角钢经螺钉、铆钉连接或焊接成机柜框架,再加由薄钢板制成的盖板(门)而成。这种机柜的体积大、笨重、外形简陋,已被淘汰。随着晶体管、集成电路的使用和各种元件、器件的超小型化,机柜的结构也向小型化、积木化方向发展。机柜已由过去的整面板结构发展成为具有一定尺寸系列的插箱、插件结构。插箱、插件的组装排列方式分水平排列和垂直排列两类。机柜材料普遍采用薄钢板、各种断面形状的钢型材、铝型材及各种工程塑料等。机柜的框架除用焊接、螺钉连接外,还采用粘接工艺。

机柜机柜按构件的承重、材料及其制造工艺的不同,可分为型材和薄板两种基本结构。

①型材结构机柜:有钢型材机柜和铝型材机柜两种。钢形材机柜由异型无缝钢管为立柱组成。这种机柜的刚度和强度都很好,适用于重型设备。由铝合金型材组成的铝型材机柜具有一定的刚度和强度,适用于一般或轻型设备。这种机柜重量轻,加工量少,外形美观,得到广泛应用。

②薄板结构机柜:整板式机柜,其侧板为一整块钢板弯折成形。这种机柜刚度和强度均较好,适用于重型或一般设备。但因侧板不可拆卸,使组装、维修不方便。弯板立柱式机柜的结构与型材机柜相似,而立柱则由钢板弯折而成。这种机柜具有一定的刚度和强度,适用于一般设备。

根据需要机柜还装有机柜附件。其主要附件有固定或可伸缩的导轨、锁紧装置、铰链、走线槽、走线架和屏蔽梳形簧片等。

机柜-技术要求

①应具有良好的技术性能。机柜的结构应根据设备的电气、机械性能和使用环境的要求,进行必要的物理设计和化学设计,以保证机柜的结构具有良好的刚度和强度以及良好的电磁隔离、接地、噪声隔离、通风散热等性能。此外,机柜应具有抗振动、抗冲击、耐腐蚀、防尘、防水、防辐射等性能,以便保证设备稳定可靠地工作。

②应具有良好的使用性和安全防护设施,便于操作、安装和维修,并能保证操作者安全。

③应便于生产、组装、调试和包装运输。

④应合乎标准化、规格化、系列化的要求。

⑤造型美观、适用、色彩协调。

机柜-分类

随着计算机与网络技术的发展,机柜正成为其重要的组成部分。数据中心的服务器、网络通信设备等IT设施,正在向着小型化、网络化、机架化的方向发展。而机柜,正在逐渐成为这个变化中的主角之一。常见的机柜可分为一下几种:

按功能分 :防火防磁柜,电源柜、监控机柜、屏蔽柜、安全柜、防水机柜、保险柜、多媒体控制台、文件柜、、壁挂柜

按适用范围 :户外机柜、室内机柜、通信柜、工业安全柜、低压配电柜、、电力柜、服务器机柜

扩展分类 :控制台、电脑机箱机柜、不锈钢机箱、监控操作台、工具柜、标准机柜、网络机柜

服务器机柜简介

在IDC机房内,机柜一般指的是服务器机柜。

服务器机柜

为安装服务器、显示器、UPS等19″标准设备及非19″标准的设备专用的机柜,服务器机柜,用来组合安装面板、插件、插箱、电子元件、器件和机械零件与部件,使其构成一个整体的安装箱。服务器机柜由框架和盖板(门)组成,一般具有长方体的外形,落地放置。它为电子设备正常工作提供相适应的环境和安全防护。这是仅次于系统级的一级组装。不具备封闭结构的机柜称为机架。

服务器机柜具有良好的技术性能。机柜的结构应根据设备的电气、机械性能和使用环境的要求,进行必要的物理设计和化学设计,以保证机柜的结构具有良好的刚度和强度以及良好的电磁隔离、接地、噪声隔离、通风散热等性能。此外,服务器机柜应具有抗振动、抗冲击、耐腐蚀、防尘、防水、防辐射等性能,以便保证设备稳定可靠地工作。服务器机柜应具有良好的使用性和安全防护设施,便于操作、安装和维修,并能保证操作者安全。

服务器机柜规格:

服务器机柜在机柜的深度、高度、承重等方面均有要求。高度有2.0米、1.8米、1.6米三种高度;宽度为800mm、700mm或600mm三种;深度为700mm、800mm和900mm三种。

可以配置: 专用固定托盘、专用滑动托盘、电源支架、地脚轮、地脚钉、理线环、理线架、L支架、扩展横梁等。主体框架、前后门、左右侧门可以快速拆装。

固定托盘:用于安装各种设备,尺寸繁多,用途广泛,有19″标准托盘、非标准固定托盘等。常规配置的固定托盘深度有440mm、480mm、580mm、620mm等规格。固定托盘的承重不小于50KG。

滑动托盘: 用于安装键盘及其他各种设备,可以方便地拉出和推回;19″标准滑动托盘适用于任何19″标准机柜。常规配置的滑动托盘深度有400mm、480mm两种规格。滑动托盘的承重不小于20KG。

配电单元: 选配电源插座,适合于任何标准的电源插头,配合19″安装架,安装方式灵活多样。规格:6插口。参数:~220V,10Amp。

理线架: 19″标准理线架。可配合任何一种TOPER系列机柜使用。12孔理线架配合12口、24口、48口配线架使用效果最佳。

理线环: 专用于TOPER 1800系列和TOPER Server系列机柜使用的理线装置,安装和拆卸非常方便,使用的数量和位置可以任意调整。

L支架: L支架可以配合机柜使用,用于安装机柜中的19″标准设备,特别是重量较大的19″标准设备,如机架式服务器等等。

盲板: 盲板用于遮挡19″标准机柜内的空余位置等用途,有1U、2U……等多种规格。常规盲板为1U、2U两种。

扩展横梁: 专用于TOPER 1800系列和TOPER Server系列机柜使用的装置,用于扩展机柜内的安装空间之用。安装和拆卸非常方便。同时也可以配合理线架、配电单元的安装。形式灵活多样。

安装螺母(方螺母): 适用于任意一款TOPER系列机柜,用于机柜内的所有设备的安装,包括机柜的大部分配件的安装。

键盘托架: 用于安装标准计算机键盘,可配合市面上所有规格的计算机键盘;可翻折90度。键盘托架必须配合滑动托盘使用。

调速风机单元: 安装于机柜的顶部,可根据环境温度和设备温度调节风扇的转速,有效地降低了机房的噪音。

调速方式: 手动,无级调速。

机架式风机单元: 高度为1U,可安装在19″标准机柜内的任意高度位置上,可根据机柜内热源酌情配置。

全网孔前门: 机柜前门全部为?3的圆孔,提高了机柜的散热性能和屏蔽性能。

高度可配合: 2.0米机柜、1.8米机柜、1.6米机柜。

网络机柜囊括服务器机柜,也是用来组合安装面板、插件、插箱、电子元件、器件和机械零件与部件,使其构成一个整体的安装箱。网络机柜主要是布线工程上用的,存放路由器交换机显示器 配丝架等等的东西,工程上用的比较多 . 一般情况下:网络机柜的深小于等于800mm,而服务器机柜的深大于等于800mm。网络机柜应便于生产、组装、调试和包装运输。服务器机柜应合乎标准化、规格化、系列化的要求。机柜造型美观、适用、色彩协调。

机柜配件-机柜冷却器

机柜的局部过热可以通过加装散热单无,增加风的流速和流量;也可通过在本柜内加装制冷设备;还可以能过增加机柜进口冷风的进风量。机柜冷却器,解决机柜内部的局部过热问题。

压缩空气流经涡旋管后变成冷、热两股气流。热气流通过涡旋管排气装置以稍高的压力排出,冷气流通过分流器导入机箱内的发热部位,降低并稳定机箱内部温度,而外界空气不会进入机箱。以低成本,性能可靠的涡旋管冷却器为核心部件,屏柜制冷器可将压缩空气温度降低45度。冷气流通过分流器导入屏柜内的发热部位同时在柜内形成正压,使外界空气不能进入,对屏柜进行有效的冷却和净化。那些小型紧凑的多功能电子控制系统、变速驱动系统、伺服系统和可编程序的逻辑控制系统等对热和污染是极端敏感的。过热造成这些敏感的电子电气元件失效, 数显系统误显示、控制系统漂移和系统在低于额定负荷的情况下误动作停车。 结果是因机器或生产线的经常停车而降低生产效率。风扇只能提供不充分冷却效果,而且经常把环境中的肮脏、潮湿、腐蚀的空气带入柜内,引起电器设备的损坏。 空调体积大、难于安装并且要经常维护,运行费用高。涡流制冷器没有运动部件的损耗, 仅使用一支内部涡流管将压缩空气转换成低压、均匀分布在屏柜之中的冷气。冷气流在柜内形成轻微的正压,可防止尘土或污染物的进入,特别适用于恶劣的工作环境。 从小型计算机控制柜、触摸屏控制板到大型电子屏柜, 涡流制冷器提供了高效的、可靠的,不会因热量和环境污染而造成故障停车的封闭保护。

工作原理

涡流管从压缩空气中产生涡流,并把它分成两股气流——一股是热气流,另一股是冷气流。压缩空气进入一个圆柱型涡流发生器,这个发生器比产生旋转气流的热(长)管相比要大些,接下来,旋转的气流被迫以1,000,000 rpm的旋转速度沿热管壁进入热管内部。在热管的终端,一小部分空气通过针型阀以热空气方式泻出。剩余的空气则以较低速度通过进入热管的旋转气流的中心返回。热的、较慢速度旋转的气流通过进入热管的快速旋转的气流。这股超速冷气流通过发生器中心并冷气排气口泻放冷气。

发热和灰尘、潮湿、危险易爆或腐蚀物质使工业控制电气系统出现故障

1、过热将使得产线在额定负载下经常跳闸

2、敞开式散热使得灰尘聚积,并增大噪音,违反OSHA标准

3、阻塞的空气过滤装置必须经常清洗或更换

4、过热使电子测量、秤重、计数或记录仪器读数错误

5、使用氟利昂的制冷器无法在食品行业使用

6、使用氟利昂的制冷器在工厂环境恶劣或高温环境中损坏的非常快

7、电气类的空调会产生冷凝水损坏箱体内部元件

8、电气类的空调会产生振动损毁箱体内部元件

应用范围

1、可编程控制器、工业精密控制微机系统的冷却及环境屏蔽

2、大功率电源中整流、变流元件的散热降温,高频电源系统的降温

3、发动机控制中心、电气系统微机保护中心的冷却

4、继电器控制面板、敏感液晶显示屏的冷却、恒温

5、数控加工中心电子控制装置的冷却

6、CCTV镜头的降温及灰尘、水汽的吹除

7、电气机箱的降温、恒温及污染、防暴等危险环境中的环境屏蔽、隔离

8、激光器壳体的降温,光电传感器的降温,光电镜头的降温、清洁

9、电子称的冷却带恒温器的电气机箱冷却装置套件

机柜-正确选择方法

遵循下面的检查顺序,就能选出既符合你装置优先顺序 ( 包括平安性、耐久度、兼容性和是否易于装卸 ) 又不会超出你预算的机柜。最先考虑的应是平安性。将执行关键任务的 IT 设备装进能上锁的机柜里会让网络管理员倍感轻松,这样也限制了能够打开机柜的人数。

物理要求

列出所有装在机柜内的设备和它完整的丈量数据:高、长、宽、重量。这些设备的总高度将最终决定可以把多少设备装进机柜。显然,高的机柜能装进更多的设备,而且更省地方。

当然尽量利用机柜的高度不是唯一的考虑,机柜的后部也有很大的地方可以利用。这就是要丈量机柜深度的原因。选择较深的机柜,可以把两套设备面对面地装进去,从而装置更多的设备。采用上述方式可在机柜中装入两排设备,一排从机柜的前门装卸,另一排从后门装卸。机柜应有可调节的位置。计算完了机柜空间 ( 以 “ U 或 1.75 英寸为单位 ) 之后,还要考虑房间的大小。不会愿意看到塞满机柜后不久就发现还要再装进一些设备。一旦你把机柜买来并安装完,这些多出的设备往往就出现了所以,作为一条基本原则,机柜高度要多出 20% 30% 以备系统扩充。这些空间也改善了设备的通风条件。 装有支架的设备不需要考虑宽度,因为它按机柜的宽度设计的但对于不能安支架的服务器及其他外设,宽度是不能忽视的。

由于设备的总重量往往不轻,所以要选一个能装大约 1500 磅的机柜,也就是说,要选受力结构好的牢固的机柜。机柜里面,设备重量决定选择的滑动架是规范的还是加重的也决定其它一些附件的选择。选能 100% 兼容所有服务器的机柜,要符合或超过所有 OEM厂商的第三类支架规范。如果你希望装置塔式或是桌面设备,滑动架和安装附件是必需的。

由于装置中包括网络电缆、电信电缆和电源电缆,需要购买钩环带或带齿的带子来有效地把电缆有序的固定在机柜里面。如果机柜带有电缆管理模块使电缆可以直接固定在垂直装置轨内,则再好不过。无论哪种情况,机柜内部的上壁和侧壁应当有足够多的固定环 ( 来保护电缆 ) 也可以通过把机柜底板上抬,以便下面走线。

机柜档次

虽然机柜看上去都差不多一个样,但细分起来根据其用处的不同还是有几种类型,罕见的就是用于布线的机柜和用于安放服务器的机柜,用于布线的机柜一般是用来放置多台终端交换机,因此会有很多的网线需要接出,机柜不方便弄个门,于是这种机柜看上去更像机架,也有机柜生产厂家就把这种产品称为布线架;另外用于放置服务器的机柜就肯定是有门有锁的因为要保护里面的贵重设备,所以比较高贵的路由器、防火墙一般也是放在这种机柜里面。

拿服务器机柜来说,还有档次之分:这种就是普通的服务器机柜,玻璃门,服务器机柜的散热风扇有四把,装置在机柜的顶部,主要用作通风散热用途,为机柜内部提供良好的恒温环境,机柜底部是镂空的用于通风散热。这种机柜顶部的服务器散热效果非常好,但是中低部的服务器散热就不太理想。

上面这种机柜就是相对高端的服务器机柜,通过前后门上密密麻麻的风孔进行通风散热,因此机房空调的冷气可以很好的分布到机柜内每一台服务器周围,整个机柜的散热效果都不错,而且这种机柜用料讲究,防腐防锈、承重能力也比较强。

用户在对机柜的选购时应该考虑的因素:

可靠的质量保证

选择一款适合的服务器机柜和布线机柜非常重要,稍有疏忽,则可能导致巨大的损失。不管是哪一个品牌的产品,质量都是用户首先要考虑的环节。

承重保证

随着机柜内所放置产品密度的加大,良好的承重能力,是对一款合格机柜产品的基本要求。不符合规格的机柜,可能因为机柜品质差劣,不能有效妥善保护机柜内的设备,结果可能会影响整个系统。

温度控制系统

机柜内部有良好的温度控制系统,可避免机柜内产品的过热或过冷,以确保设备的高效运作。机柜可选择全通风系列,可配备风扇(风扇有寿命保证),在炎热的环境下可安装独立空调系统,在严寒环境下可安装独立加热保温系统。

抗干扰及其它

一款功能齐备的机柜应提供各类门锁及其它功能,例如防尘、防水或电子屏蔽等高度抗扰性能;同时应提供适合附件及安装配件支持,以让布线更为方便,同时易于管理,省时省力。

售后服务

企业所提供的有效服务,以及所提供的全面设备保护方案,可为用户的安装、维护带来巨大的便利。

在数据中心的机柜解决方案除了兼顾以上几点,还应该考虑线缆布局、电源分配等方面的设计,才能保证系统的良好运行和升级的方便。

配电系统

机柜如何应对电源密度的上升?随着机柜内IT高密度安装趋势的日益显著,机柜能否发挥其应有效能,配电系统成为关键环节。合理的电源分配直接关系到整个IT系统的可用性,而且是整个系统能否发挥其应有效能的重要基础环节,而这也是过去被很多机房管理人员忽视的问题。由于IT设备日益小型化,机柜内设备安装的密度不断增加,以1台7U的刀片式服务器为例,1台大约需要3kVA的配电,而1台42U高的机柜可能安装多达8台这样的服务器,其配电总需求量将达到24kVA。这就对机柜内配电系统提出了严峻的挑战。与此同时,输入、输出端口的增多,也对配电系统安装的可靠性提出了很高的要求。再考虑到目前大多数服务器双电源供电的需求,更使得机柜内电源分配越来越繁杂。

合理的机柜电源分配系统的设计,则应遵循以可靠性设计为核心,专门针对机柜系统设计,与配电系统充分协调、无缝配合的原则,同时要考虑安装的方便性,以及智能化管理、适应性强、便于操作与维护等特点。机柜的配电系统,应使电源更接近负载,以减少电源通路中的故障点。同时应逐步实现负载电流的本地及远程监控,以及电源分配的远程控制,使电源分配管理纳入机房整体的智能化管理体系中。

线缆布局

线缆出现问题怎么办?在规模巨大的机房里,在林立的机柜中穿行尚且困难,更别提快速寻找和维修出现故障的线路了。机柜的整体解决方案是否到位,机柜对于线缆的管理,将成为考察的关键环节之一。

从机柜内部线缆附设的角度看,今天的数据中心,机柜配置密度更高,容纳的IT设备更多,大量采用冗余配件(如佛山电器、存储阵列等),机柜内设备配置频繁变换,数据线和电缆随时增减。所以,机柜必须提供充足的线缆通道,能从机柜顶部、底部进出线缆。在机柜内部,线缆的敷设必须方便、有序,与设备的线缆接口靠近,以缩短布线距离;减少线缆的空间占用,保证设备安装、调整、维护过程中,不受到布线的干扰,并保证散热气流不会受到线缆的阻挡;同时,在故障情况下,能对设备布线进行快速定位。

我们在规划一个包含服务器、存储产品在内的数据中心时往往不会在意机柜、电源这些“细枝末节”,但在系统实际安装和使用中,这些配套设施同样对系统的可靠性有着举足轻重的影响。从价格看,机柜、机架从几千元到上万元不等,完全无法和内部设备的价值相比。由于机柜内部设备集中,决定了对机柜和机架的一些特别“苛刻”的指标要求,如果在选择的时候不加以注意,那么使用时带来的麻烦可能是巨大的。

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题图来自 Unsplash,基于 CC0 协议

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