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如何保护你的放映机,我们一起来探讨。

2017-05-10 09:01:03 点击数:

放映间不但是放置放映设备的空间,更是一个为放映设备和内部操作人员提供“舒适”“适宜”环境的系统。影城的放映间无论是多厅合用还是单厅独用通常都会放置有还音系统(音频解码器、功放、监听、时序电源等),放映系统(放映机、服务器、3D设备等)。一般为了能使得这些设备正常良好的运行,放映间都会配置有供电系统、散热系统、检测系统、网络通信系统以及必要合理的装修和空间布局。在众多设备中承载着放映任务的放映机应当是众多放映间设备中最昂贵的设备,也是对放映间环境要求最严格的设备。从设备类型上来看,放映机也属于电子电气设备中的一种,其中对环境要求和现有计算机机房也有着不少类似的地方,所以接下来我就结合现有的两个标准GB50174-2008《电子计算机机房设计规范》对A、B、C级机房的要求和JGJ 58-2008《电影院建筑设计规范》中对放映间的要求,来探讨放映机对放映间环境的具体要求。

放映间环境温度

有“需”才有“供”,放映机一般在说明书上对于自身运行的环境温度都会有描述,一般为放映机在开机满功率运行的情况下为10-35℃,但是这个温度范围是机器正常工作的范围,通常低于10℃或者高于35℃机器就有可能无法开启,或者运行中就会报错导致关机,并且变化幅度较大不稳定的温度也会造成环境温度无法控制,所以我们应当更恰当的理解其为放映机可运行的环境温度范围,并不等同于良好运行的环境温度范围,良好运行的环境温度范围是让放映机在这个环境中各个部件的使用寿命可能更加长久。在JGJ 58-2008《电影院建筑设计规范》中对放映机房温度的描述是16-20℃,在GB50174-2008《电子计算机机房设计规范》中对机房温度的描述是A-B级为23±1℃,C级为18-28℃,但是由于激光光源自身的工作温度比较低,所以NEC厂家统一建议放映机满功率运行时放映间内环境温度范围可以在20-25℃,如果放映机安装在高海拔地区,因为空气稀薄导致空气热传导效率降低的原因,放映的运行温度则可能要低于20℃。这样的温度范围:

1.保证了环境温度距离放映机报错或关机温度上下限(10-35℃)有一定的余量,即使温度变化浮动也会有一定的缓冲,给予放映员一定的处理时间,如降低光源功率、开启机器高转速模式、增加散热设备的散热量等;

2.温度稳定变化量较小,可以进一步减小放映机内部部件由于热量变化产生的应力变化程度;

3.在兼备上面两点情况下,尽量低的环境温度可以使得放映机吸入相对更冷的空气,大大提高了机器内部热交换的散热效率,使得放映机的散热效果更好,减少机器的热负荷,这点尤其是对于自排风放映机(无额外强制抽风系统)尤为明显。

温度的控制是放映间最重要的一个环节,良好的温度环境可以延长放映机的使用寿命,保证放映机的放映质量,同时降低放映机的故障率。

放映间空气相对湿度

空气相对湿度指空气中水汽压与饱和水汽压的百分比,一般用RH(Relative Humidity)表示,单位是%。例如我们通常所说的某机房相对湿度为60%,即指空气相对湿度。相对湿度的高低会影响人对环境感受的舒适度,例如:空气相对湿度过低(如冬天),干燥的空气容易夺走人体的水分,使皮肤干燥、鼻腔粘膜受到刺激,极易诱发呼吸系统病症。空气相对湿度过高(如夏天),体汗液不易排出,出汗后不易被蒸发掉,因而会使人烦燥、疲倦、食欲不振。

同样对于放映设备来说空气的相对湿度也会影响到设备的工作状态。放映间空气相对湿度过低时会使得空气变得十分干燥,空气中水分含量变少时,空气和物体表面的导电能力减小,十分容易积蓄足以击穿空气的电荷,这样就使得在干燥的空气中摩擦产生静电的概率大大增加。静电也同时会使得灰尘的附着率增加。

放映间空气相对湿度过高时,对电气设备的影响主要是绝缘强度、霉菌生长、金属腐蚀。

1.湿度对绝缘强度的影响。湿度偏高,降低了电气设备绝缘强度,空气中的水分附着在绝缘材料的表面,使电气设备的绝缘电阻降低,设备的泄露电流几率大大增加,造成绝缘击穿,产生电气故障;

2.湿度对霉菌生长的影响。潮湿的空气有利于霉菌包子的生长。实验表明,温度为25-30℃,相对湿度为75-95%时,是霉菌繁殖的良好气候条件。如果空气不对流,将使得霉菌生长迅速加快。因此在湿度相同气温相等的情况下,室内设备长霉的概率要高于室外设备。电子产品中可能会含有一定的有机制品,这些有机制品表面有赃物就有可能形成霉菌,霉菌含有大量水分,当其覆盖在绝缘表面时会大大降低绝缘性,霉菌在代谢过程可能会产生酸性物质腐蚀导电金属,导致电阻增大,降低电子设备精度或造成故障;

3.湿度对金属的腐蚀影响。电气设备中的导电金属等部件受到腐蚀后,严重降低设备的性能和使用寿命,如空气中的水汽会造成电路板上的IC电路吸湿使得电路内部金属出现氧化现象腐蚀电路板和电路板上各个芯片的针脚等,例如:放映机板卡间连接的金手指接口部分等。

在GB50174-2008《电子计算机机房设计规范》中的要求是A-B级为45-55%(无结露状态),C级为35-75%(无结露状态)。我们建议放映间空气相对湿度尽量为45%-55%(无结露状态),必要时放映间应当配有控制湿度设备,从而保证相对湿度过低或者过高时不会对放映机产生不良影响,进一步延长放映机内部部件的使用寿命。

放映间空气洁净度

空气洁净度,一般定义为单位体积空气中以大于或等于被考虑粒径的粒子数量,单位体积空气中所含灰尘粒子数量越多,空气洁净度越差。

因为放映机与外部空间之间的热交换是通过空气完成的,所以一般放映机内部灰尘的堆积量以及速率都会受到放映间空气中灰尘含量的直接影响。即使现在的放映机都会在进风口配有各种各样的滤网对进入放映机内部的空气进行过滤,但是由于现有影城都普遍存在超寿命使用滤网,使用无认证滤网,不合规维护滤网,甚至不使用滤网等等现象,导致了放映间空气灰尘含量越多,放映机积灰的速率越来越快,数量越来越大。

对于那些内部没有做过密封防尘设计的放映机,通常灰尘侵入到放映机内部后,会附着在电路板和光学元器件上。当灰尘附着在光学元器件上时首先会导致光学器件光通量下降,使得放映画面出现亮度下降、对比度下降、画面局部偏色等影响观影质量的问题。其次光学器件一般都有一层镀膜结构,光学器件镀膜结构通常有着过滤颜色、增加光透过率和减小光反射率等功能,当灰尘颗粒附着在镀膜结构上时,会改变其膜结构表面的受热平衡,产生一定程度的热应力,这些热应力会使镀膜结构脱落或灼伤造成永久性损害。在这种情况下即使对用过一段时间的放映机内部光学器件上的灰尘进行彻底清洁,也不会把放映机的亮度提升至与原来新机一样的初装亮度水平。一般灰尘量越多,放映间温度越差,这种光学元器件膜结构加速衰老的现象越严重。

同样当放映机电路板上附着灰尘后会增加电路板上静电现象产生的概率,导致电路故障。当放映机内部机械运动结构附着灰尘也会加速磨损机械部件(如风扇轴承、镜头伺服电机等),减少这些机械运动部件的寿命。

那么我们可以看出保持放映间内空气洁净度就变得尤为重要,目前只有GB50174-2008《电子计算机机房设计规范》中对机房的灰尘等级做了要求,A、B级机房内空气含灰尘浓度,每升空气中大于等于0.5μm的尘粒数,应少于18000粒。虽然现在NEC放映机的生产工厂可以通过安装十万级或者万级的无尘车间来达到洁净环境的标准,但是过高的建设采购成本,使得这种标准无尘车间在普通影城几乎不可能推行,不过一般我们也可以通过以下几种实际可行的方式来尽量减少放映间内空气中的灰尘含量。

1.放映间不建议有临街开窗,即使有临街开窗,窗户上也要安装有过滤系统;

2.放映间严禁扬尘作业,其中包括装修施工,可能产生扬尘的清洁打扫等;

3.放映间应当避免相对负压差的产生,建议维持相对正压,放映间相对其外部空间(过道、走廊和大厅)气压过低,会导致外部空气大量涌入放映间带入大量灰尘;

4.放映间安装吊顶和地板,这样也可以尽量减少楼板掉灰和地面扬尘的可能性;

5.对有新风系统的放映间需要安装多级新风过滤装置,保证引进新风空气的洁净度;

6.放映结束后,使用吸尘器和拧干的柔性布料对放映间和设备表面进行灰尘清洁,避免灰尘堆积和减小扬尘的可能性;

7.定期进行放映机厂家提供的放映设备深度清洁,例如NEC放映机厂家提供的光影服务(针对机器内部部件的现场清洁)和光亮服务(通过返厂对放映机光引擎进行彻底的清洁)从而保证放映机内部部件的运行状况良好;

8.按放映机厂家规定要求更换和维护滤网,保证放映机进风口的过滤效果;

9.不随意拆卸放映孔玻璃或者观察孔玻璃,保持放映间空气的独立性,避免影厅空气串扰到放映间。

切记,灰尘永远是放映机最大的敌人,避免灰尘侵入放映机内部是保证放映质量和放映机使用寿命的一个至关重要的因素。

放映间相对气压

相对气压指的就是放映间内部气压与放映间外部空间(走廊,楼梯等)气压之间的小大关系。当放映间外部气压值小于放映间内部气压时,我们通常会说放映间相对其外部空间成负压差,当放映间外部气压值大于放映间内部气压时,我们通常会说放映间相对其外部空间成正压差。

负压差:由于一般的放映间都可以通过开门,放映孔、观察孔、墙体和吊顶结构缝隙等与外界相同的地方进行空气流通,所以如果放映间内部相对外部空气气压过低就会造成外部空间的空气不断的流入到放映间内部,空气流入的同时空气中的灰尘也就被相应的带进了放映间内,此时负压差就会造成放映间内部空气灰尘含量变大,这样压差越大放映间进灰量就会越大,同时放映机和其他设备也会相应的把这些灰尘吸进机器内部,尤其在滤网更换不及时或不按照规范使用维护滤网的情况下。

正压差:当放映间内部相对外部空气气压较高时,就会使得放映间内部空气不断流入到外部空间,形成正压差使得气流由放映间内部流向外部空间,正压的形成主要是通过新风系统,不断的往放映间内注入空气,由于注入的空气也会带有灰尘,新风系统要安装有多级过滤设备,避免新风带入灰尘。

无论机房是否装有新风系统,只要是产生了负压差,外部空气被带入放映间内部,这些空气灰尘含量一般都无法得到很好的控制,所以放映间应当尽量避免负压差的产生。目前只有GB50174-2008《电子计算机机房设计规范》中对机房的相对压差做了要求,主机房与其他房间,走廊过道的正压差不应小于5Pa,与室外的正压差不应小于10Pa,所以我们也建议放映间与其他房间,走廊过道尽量维持正压差不应小于5Pa,对于室外不应小于10Pa。

放映间供电系统

放映机是一个机光电一体化的设备,主要是把电信号转换成光信号进行影像的显示,所以供电系统对于放映机的运行也是十分重要的。

我们从以下几方面来阐述下供电质量对放映设备的危害和影响:

第一:不稳定的电压和频率会使得放映机自动关机无法开启或者损坏放映设备。

第二:三相负载不平衡导致各相电压不对称,三相负载对称时,三相电流相等,所输出的电压是对称的;当三相负载不对称时,各相电流不一致,因此导致三相输出的电压不对称,造成电压不满足要求供电质量下降。

第三:零地电压过高主要有引起硬件故障;造成控制信号误码率的上升、丢包率增加、通信缓慢、传输速率降低、影响通信质量;还有可能导致服务器速度下降,网络交换速度降低,服务器无故关机等。

基于以上诸多危害,我们结合现有的两个标准GB50174-2008《电子计算机机房设计规范》和JGJ 58-2008《电影院建筑设计规范》中供电要求的规范,可以给出以下几点建议:

1.NEC放映机的供电电压要求主要是单相50Hz@220V和三相380V两种规格,电压偏移范围不宜大于±5%,频率偏移范围不宜大于±0.5,如果不能满足稳压和稳频的情况下建议配制不间断电源系统供电;

2.单相负荷应当均匀的分配在三相线路上,并使得三相负荷不平衡度小于20%;

3.零地电压小于等于1V;

4.放映间放映设备采用专用接地装置时,接地电阻值不应大于4Ω。采用共用接地装置时,接地电阻值不应大于1Ω;

5.电源线应当尽量远离弱电信号线,避免由于铺设不当引起的干扰,如果无法远离,建议安装必要的屏蔽设施。

放映间静电防护

静电产生:通常当原子失去或得到一个电荷时就会开始带正电或者负电,一般摩擦都可以改变物体的电荷分布。物体所携带的净电荷突然释放,这个过程称为静电放电即ESD(Electro-Static discharge)。

一般静电放电过程都是通过两个不同材质的物体接触后再分离产生的,我们通常所说的摩擦也是一种接触后分离的过程,大部分电子元器件的静电破坏电压都在几十至几百伏,而在干燥的环境中由于人活动摩擦产生的静电可达几千伏到几万伏,也就是我们看到的电火花。静电对电子元气件来说是致命的,通常会造成完全失去功能,间歇性失去功能,或者存在潜在损伤等等问题。

在放映间中人体活动是静电产生的一个很大原因,人体活动多时放电的次数非常多。实际上人体不能直接感知静电,除非发生静电放电(ESD),但是发生静电放电人体也不一定有电击感,因为人体感知静电放电电压为2KV-3KV,但是对于电子元器件来说几十至几百伏也是非常致命的,所以静电对电子元器件的损伤具有隐蔽性。静电放电对于电子元器件的损伤也可以是多次电击累加造成的,所以静电对电子元器件的损伤具有潜在性的。由于静电放电造成的电子元器件故障通常因为早期引发或引发不明,并且也很难分析出来原因,很容易被认为是其他原因造成的故障,所以静电对电子元器件的损伤也具有复杂性。但是如果我们可以尽量避免静电放电过程的产生,就可以使得我们的放映设备大大的减小由于静电导致的故障发生的几率,从而减少设备停映和设备故障的维修成本。

我们一般会通过三种方式来预防控制静电:接地、中和、屏蔽。

1.使用防静电地面、防静电鞋/袜子,目的是把静电从脚导入到大地中去;

2.佩戴防静电手环带并接地,目的是把静电从手导入到大地中去;

3.对电子元器件进行防静电包装,目的是对被包装的电子元器件进行静电隔离;

4.机房内的导体都要与大地做可靠的连接,不得有对大地绝缘孤立的导体存在。

以上几种方式都可以起到有效的防静电作用,避免静电对放映机电子元器件伤害是降低放映机故障率的一个很重要的手段。关于静电地板的铺设和静电防护要求和标准可以参考GB50174-2008《电子计算机机房设计规范》中静电防护内容。

放映间散热系统

放映间的散热系统是一个综合系统,这个系统决定着放映间温度的同时,同样也会影响放映间的压差、空气洁净度、相对湿度、静电产生几率等诸多参数。

前面说到了NEC放映机开机运行时要求的放映间环境温度在20-25℃,但是如果想要达到这样的温度还需要对放映间内散热系统进行一定设计和配置。很有可能由于前期预估不足或者设计不合理出现散热量不够、放映间内局部温度过高(温度差异过大)等结果。下面我们就来看下散热系统的分类和设计配置散热系统的建议。

目前影院经常采用的散热方式有两种,一种是压差排风散热系统,另一种是冷空气弥漫式散热。

压差排风散热系统主要是利用产生的空气压差把热源发出来的热量快速的从热源所处空间抽到另外一个独立空间中,从而保证热源所处空间热量不会滞留和辐射到空间内其他部分,最典型系统就是有氙灯放映机和排风系统的放映间。压差大小、风量以及风路设计会直接影响整个压差排风散热系统的效率。

冷空气弥漫式散热主要是利用一套制冷设备,向热源所处空间不断补充较低温度的冷空气,并和被热源散发出来热量所加热的热空气进行中和从而降低空间内大部分空气的温度,最典型的系统就是有分体式空调的房间(包括家用分体式空调和商用多联机分体式空调)。

制冷设备的制冷量、风路设计会直接影响整个冷空气弥漫式散热的效率。

以上两种方式的选择取决于放映机自身的散热方式,也取决于放映间的设计和实际现场情况。

按照NEC现有产品线来分主要分为需要外置强抽和自排风两种散热方式的放映机。

需要安装外置排风设备的放映机主要是NEC的氙灯产品NC1200C、NC2000C、NC2300S、NC3200S、NC3240S,这些产品可以配置有1.2KW-7KW氙灯光源,氙灯光源我们又称之为气体放电光源,它其实是一种致热发光光源,顾名思义就是依靠电能产生大量热的条件下,最后发出可见光,所以氙灯泡壳(石英结构)的工作温度(点亮状态)一般在800℃左右或更高,氙灯两端灯头的工作温度一般在200℃左右。也就是说氙灯在工作的时候会产生大量的热量,那么如果这些热量都不能及时从灯箱(放置氙灯的箱体)排出去的话,就会对氙灯本身和放映机造成极大伤害(炸灯、寿命降低),由于短时间产生热量太大,放映机由于体积空间限制,机器内部风扇已经无法完成散热工作了,所以这时候就需要增加一个额外的排风系统,及时抽走氙灯产生的热量,形成负压排风散热。负压排风系统一般都在放映机光源上部安装一个轴流风机或者离心风机(有时候会两个机器使用一个风机的两个抽风口,如果风机风量足够大的情况下),并且把风机抽回来的热量直接通过楼宇的排风管道排到放映间以外的空间(室外)。

对于这种方式的散热我们就可以理解为典型的压差排风散热,利用风机产生的压差及时抽走放映间内热源(放映机内发光的氙灯)所产生的热量排到放映间以外的空间,使得热源在放映间内滞留时间变短不会进行热传导放映间环境温度升高,并不会被放映机的入气口二次吸入机器内部导致放映机内部温度升高,采用氙灯光源的机器大多采用这种方式散热。但是压差排风散热系统也有一定的缺点,由于热量一定要被排到放映间以外的空间,所以整个放映间相对放映间外部的空间都会产生一定的负压差,这样就会为放映间带进大量的灰尘,为了避免这种情况,有些影城会配置一定进风量带过滤系统的新风设备,虽然在一定程度上保证了放映间的正压,但是会使得整个散热系统变的十分复杂,而且实际配置新风的放映机也为数不多。

另外在实际放映间里放映机光源也并不是放映间内唯一的发热源,机头的散热、镜头发出来的光、还音设备、UPS(不间断供电电源)、建筑物结构的传热、采暖设备、基础照明、放映员散热等等,这些发热源也会导致放映间内部温度升高,所以有些影城会同时配置合理数量和匹数的独立空调或者中央空调对放映间进一步进行制冷降温,保证机器进风口(灯泡和机头)温度保持在合理范围(20-25℃)这种方式也就是我们前面提到的冷空气弥漫式散热(通常放映间总制冷量要有15-20%的余量)。

对于NEC的NC1001C、NC1000C、NC1005C、NC1101L、NC1201L、NC1205L这些放映机则属于自排风放映机。这些放映机因为自身整机功耗小(NEC小2K激光放映机一般都在1KW左右、三色激光系列放映机功率在4-7KW左右)、光源工作温度较低,放映机自身排热量小,从而不需要安装外置排风系统,紧靠机器内部合理的散热结构即可以把内部热量全部排到机器外部,实现机器内部冷却。这种情况安装有自排风放映机的放映间一般可以直接采用冷空气弥漫式散热来降低放映间内环境温度。

在这里还有一点需要指出,当我们在使用冷空气弥漫式散热系统(空调制冷)时,必须要避免低温冷空气直接吹到设备的表面上或者一些其他的固体表面上,因为固体的比热一般比气体大,即二者传递相同热量,固体的温度变化要远快于空气,这样就会造成物体表面温度低于当前空气中的露点温度,这样即使空气相对湿度未达到100%时也会产生机器表面和内部结露的现象,发生电路短路,腐蚀等问题。

NC1001C、NC1000C、NC1005C、NC1101L、NC1201L、NC1205L、三色激光放映机等自排风放映机在实际安装中,放映间也可能会因为安装初期配置制冷设备制冷量不够无法起到散热效果,制冷设备位置距离放映机较远导致风路设计不合理,或者整个放映间空间太大导致制冷量不够等原因,迫使有些影城也会采用压差排风散热结合冷空气弥漫式散热两种方式综合进行散热降温。但是值得庆幸的是类似NEC的NC1101L、NC1201L、NC1205L系列放映机采用的是内循环冷却双腔体全密封设计,光引擎和光源全部被密封起来不与放映间空气直接交换流通,所以即使采用压差排风散热也可以大大减少灰尘对机器内部部件的污染。

综上所述,放映机是影院最昂贵的资产之一,它很大程度上决定了影院电影的最终放映质量,对于这样至关重要的设备,我们可以看到其对放映间环境的要求是严格并多样化的,良好的环境可以降低故障率、避免停映风险、减小机器的光衰、维持更好的放映画面质量、最终延长机器的使用寿命,把放映机对于影院的所产生的价值发挥到最大。

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