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1背景
随着运行时间的增加,通信设备的元器件不可避免地出现老化现象,故障率也会随着使用年限而逐渐上升。为基站通信设备提供可靠供电保障的通信电源也不例外,电源设备的更新/替换周期一般为10~12年。电源设备的更新/替换,不但需要较长时间的停站作业,影响用户感知,而且设备数量庞大,需投入大量的财力和人力。为此,需以更安全、更经济、更方便的方法实现老旧设备的升级改造。
2插框改造简介
传统的电源替换方案是把老旧电源整机移除,将新购的电源整机放置在原来电源的位置,再将原电源设备上的交流引入、蓄电池线、直流输出等线缆连接到新电源(如遇新机架接线端子变化导致原有线缆长度不够时,则需重新布放相关线缆)。而插框改造法无需移机也无需拆线,直接在老旧设备上将报废整流模块、监控单元替换成新子框、新模块和新单元,即可以实现设备的升级改造。(1)老旧设备中的可利用资源尽管老旧电源设备整机已达到10~12年的使用寿命,但其主要的老化部件为整流模块和监控单元等。而老旧设备的机架、铜排、线缆、空开等远未达到其25年的使用寿命,均可再利旧10~12年的使用周期。同时,铜排、机架、负载线缆等器件占整机的成本比重大,降低成本空间较大。(2)整流模块老整流模块体型较大,以艾默生HD4850-2C为例,其尺寸为245mm(高)×105mm(宽)×400mm(深),重量为9.2kg。随着产品革新,新技术使用,艾默生新型模块R48-2900模块的尺寸仅132.5mm(高)×88mm(宽)×287mm(深),重量≤3.5kg。新电源相对于老电源,体积缩小了2/3,重量降低了3/5,而模块效率却大大提高。由于新模块尺寸仅为老模块的1/3,为利用原老模块插槽空间进行新模块的插框改造提供可能。利用老旧机架中一排4个老旧模块的机框空间,可以设计出两排共10个新整流模块的新子框,相同的空间新机框容量提高了150%。(3)监控单元老的电源系统需要多块板件配合监控模块使用,才能形成一套监控系统。存在连接点多,故障率高,防雷效果差等缺陷。新型的监控单元已高度集成,且功能完善,运行稳定,故障率低。例如,艾默生的新型集采监控单元M522S,可以实现所有的交直流检测,接触器控制,参数修改,人机界面操作,电池管理,后台监控等。以嘉兴移动白云宾馆基站艾默生PS48600-2/50老电源插框改造试点为例,改造实物如图1所示。左边为改造前的报废电源机架,中间为定制机框、新整流模块和新监控单元,右边为升级改造后的电源机架。升级改造后的电源设备性能和指标均达到新采购电源的标准。
3改造操作
(1)定制机框、线缆首先,对老旧的PS48600-2/50设备进行机框测量,并按照测量结果设计一套定制的新电源模块插框、附件等,以便新插框能装入老机架内(原老整流模块的机框位置)。(2)改造步骤第一步:转移老旧模块并拆除旧机框。将第一排老旧模块逐一移至第二、三排,实现改造过程的不中断供电。然后,拆除腾空后的第一排老旧插槽和输入输出线缆。第二步:在已腾空的第一排原老旧插槽位置,安装定制的新插框,并连接完成插框后端输入输出线缆。原老旧机架一排4个老旧模块的空间,装入两排10个整流模块的新模块插框。第三步:拆除PSM-A老监控模块并安装M520S新监控模块。将监控模块后方的电缆拔出,做好电缆头的绝缘放于原处。拔出PSM-A监控模块,安装M520S新监控。第四步:整流模块割接。插入新整流模块R48-2900。此时新老模块同时工作,而后拔出老模块,负载自动转到新整流模块上。第五步:重复上述操作。将第二、三层模块插框拆除,并在腾空的空间中安装新的模块插框。通过以上5个步骤完成全部改造工作,负载成功转换到新模块,且改造过程通信电源始终保持供电状态,实现改造过程的不中断供电。
4分析与总结
(1)降低操作难度传统的电源替换工程工序较多,包括新设备搬运,负载线缆布放,老机架拆除,新设备装机和调试等。同时,传统的电源替换往往还存在机房和基站现场设备多、空间少,不便于操作等问题和困难。而插框改造很好地解决上述难题,不仅工序简单,而且对改造操作的空间要求也较小,只要机架前后有操作空间即可。同时,由于插框改造利旧原有机框,所以原有负载线缆均可以利旧,无需对电源交流输入、电池线及直流负载输出等线缆重新布放,大幅度降低施工难度。(2)提高工作效率传统电源替换工作量较大,需要10h左右的停站作业,由于改造期间对用户感知有较大影响,一般需白天近5h的设备搬运和线缆布放,00:00-05:00进行新老设备替换割接。整个施工过程约需10个工时,即每组(4~6人)每昼夜只能替换一套电源。由于插框改造实现了不断电改造,改造不受时间限制;同时改造工作量小,现场仅需2人施工即可,施工时间也缩短为4h左右,每组(2人)每天可以改造完成2套。对比传统替换方式,插框改造的工作效率提高了4~6倍。(3)降低改造成本传统电源替换是将投产10~12年的老旧电源整机全部报废,而被报废设备中的熔丝、铜排、空开等,均未达到其25年的使用年限。因部分老化件而报废整套设备,无疑是一种巨大的浪费。同时,新老电源的机架尺寸和内部结构往往存在巨大的差异,例如老电源是2m的机架,新电源是1.6m的机架;老电源的交流输入在机架顶端,而新型电源的交流输入在机架底端。因此,在新老电源整体替换过程中,原有交流输入、电池、负载输出等线缆往往因长度不够而无法利旧。原有的线缆被大量浪费,而新布放线缆又需要投入大量成本。插框改造则充分利用原有的各类线缆和机架、熔丝、铜排、空开等使用年限长的器件,在确保改造后的设备整体性能达到新设备指标要求的同时,实现老旧设备的低成本升级改造。传统的电源替换成本主要包括设计、设备购置、线缆、施工、搬运等成本。插框改造则不仅省去设计、设备购置、线缆、搬运的成本,而且由于改造操作简单,施工成本也大幅低于整机替换,降低成本的成效显著,如图2所示。电源整机更换和插框改造的成本对比如图3所示。以整机替换为例,一套电源模块5000元,新线缆3000元,新机架3500元,设备搬运、线缆布放、设备割接等费用5000元,总计约16500元/套;以插框改造为例,一套电源模块5000元,插框及材料约4500元,改造施工费2500元,总计约12000元/套。相比而言,插框改造一套电源比整机替换节省成本约4500元,成本下降了27%。
5结束语
在达到新设备同等性能和指标要求的情况下,插框改造法充分利用老旧设备中线缆、机架、熔丝、铜排、空开等长使用年限长的器件,大大降低设备和材料成本;同时,通过在线改造的方法,不仅实现不停电改造,消除对用户使用感知的影响,而且大幅减少了工作量,改造效率提高了4~6倍。2014年,嘉兴移动老旧整流设备的插框改造法在浙江移动得到大面积推广,升级改造范围也从艾默生一家扩大到艾默生、中恒、中达电通三个主要厂商,浙江移动首批整改的老旧设备数量就有2922套,节约投资近1315万元,经济效益显著。综上所述,插框改造是老旧通信电源升级改造的一次成功创新和探索,不仅“绿色环保”,而且“降本增效”。
作者:赵列 单位:中国移动通信集团浙江有限公司嘉兴分公司