420C型500KW短波發(fā)射機冷卻系統(tǒng)改造

張云鶴

摘要：該文簡單介紹目前大功率短波發(fā)射機冷卻系統(tǒng)原理，對美國大陸公司生產(chǎn)的420C型500KW大功率短波發(fā)射機原冷卻系統(tǒng)水路原理和維護中存在的問題進行剖析、總結(jié)，針對這些問題提出并設(shè)計了設(shè)備更新和技術(shù)改造的解決方案，并總結(jié)冷卻系統(tǒng)改造后取得的良好效果?？偨Y(jié)了在冷卻水路維護、改造中采用的方法、積累的經(jīng)驗供大家參考。

關(guān)鍵詞：水路系統(tǒng)；原理；控制；改造；解決方案；效果

中圖分類號：TP311 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）18-0212-02

隨著技術(shù)發(fā)展進步大功率短波發(fā)射機發(fā)射功率增大，工作效率增高，技術(shù)參數(shù)性能的提高，放大線路卻越來越簡單，為了保障設(shè)備的穩(wěn)定可靠運行，對發(fā)射機的輔助設(shè)備的要求也在不斷提高，例如對發(fā)射機的冷卻系統(tǒng)穩(wěn)定運行、故障率、維護水平就提出了新的要求。新型大功率短波發(fā)射機都采用了大功率放大電子管和真空可調(diào)電容、線圈等，這些器件在工作過程中隨著功率的升高有著較高的耗散功率轉(zhuǎn)化為熱能，為了保證每個器件的工作性能和參數(shù)穩(wěn)定，就要有效的冷卻系統(tǒng)把這些熱量盡快散發(fā)出去，降低器件的溫度，而最有效方式就是水冷。所以一個設(shè)計合理、運行穩(wěn)定可靠、維護方便的水路冷卻系統(tǒng)對于一個大功率短波發(fā)射機穩(wěn)定運行也起著至關(guān)重要的作用。我臺就針對420C500KW發(fā)射機原冷卻系統(tǒng)存在的問題進行了有效的改造和改進，本文總結(jié)這些問題的解決方案和改進方法。

1 420C500KW發(fā)射機冷卻系統(tǒng)原理

1.1冷卻系統(tǒng)原理

冷卻水泵對水箱內(nèi)冷卻水加壓送至發(fā)射機高末、高前電子管、真空電容、調(diào)諧線圈、燈絲整流器等發(fā)熱器件，把這些器件產(chǎn)生的熱量經(jīng)過水路循環(huán)送至冷凝器，冷凝器通過強制風(fēng)機對循環(huán)水降溫后再回流至水箱，然后由水泵加壓送至發(fā)射機，如此反復(fù)循環(huán)降低發(fā)射機各器件溫度，起到冷卻效果。

1.2冷卻系統(tǒng)主要控制原理

由上面冷卻系統(tǒng)的原理可以看出，冷卻系統(tǒng)作為發(fā)射機系統(tǒng)的一個重要部分，主要包含了水泵的控制和冷凝器的控制。無論手動還是自動控制都是要發(fā)射機控制部分來送出控制信號，控制水泵的啟動和冷凝器的工作與否，同時冷卻系統(tǒng)把流量、水溫及水泵、冷凝風(fēng)機工作情況信號送回發(fā)射機控制單元，參與整部發(fā)射機的邏輯控制。

2原發(fā)射機冷卻系統(tǒng)存在的問題

2.1內(nèi)循環(huán)式水路

原冷卻系統(tǒng)的管道是內(nèi)循環(huán)式水路，在機器上方安裝有注水箱。這種水箱設(shè)計沒有專門的排氣管道，冷卻水路進水和排氣共用一個管道，在每次維修清理水路或更換水泵后，需要補充水量大，增加了工作量并且造成一定的浪費，而且水路中氣體排出緩慢，殘存氣體使水泵受力不均，容易造成循環(huán)水泵損壞和故障。另外水箱位置高對于日常維護和補水都帶來不便。

2.2水泵工藝

原水泵為5.5KW立式泵，由于使用的是細軸，部分水泵軸所受力矩較大、易產(chǎn)生震動，從而造成軸承和密封墊等的磨損嚴重，在使用過程中常發(fā)生泵軸扭斷的事故。還有水泵使用時間過長，轉(zhuǎn)子軸承、密封圈由于長期運轉(zhuǎn)磨損，會造成啟動時不平衡；固定泵架的地腳螺栓松動，水路系統(tǒng)各管道的固定螺栓松動；水路系統(tǒng)內(nèi)的空氣沒排干凈，殘存有氣泡等都會在水路上產(chǎn)生震動，這些震動如果在水路某一點上形成諧振就很容易造成水路連接處的斷裂漏水，造成故障事故。

2.3水泵安裝

原采用的是立式泵，由于地面、水泵底座和連接銅管不能完全處于一個水平面上，而與循環(huán)水泵進水口和出水口是用銅管直接連接的，由于銅管剛性的原因，導(dǎo)致水泵啟動時沒有足夠的緩沖力，使管道焊接接頭處極易發(fā)生金屬疲勞，強度降低，容易出現(xiàn)故障。在發(fā)生水泵電機等故障后更換元件和處理故障都增加了很大的難度。

2.4管道設(shè)計

使用的管道是直徑63厘米的非標(biāo)管，由于受地形所限管道彎頭較多影響整個水路流量，另外以前所使用的焊接方式大多為錫焊，原來使用的熱交換器又為91年生產(chǎn)的1.5KW風(fēng)機，冷卻效果不好，水溫過高，隨著使用年限增加，氧化腐蝕嚴重經(jīng)常出現(xiàn)開裂漏水故障。

2.5水泵切換

冷卻系統(tǒng)主用水泵和備用水泵控制主要通過發(fā)射機控制單元送來控制信號直接控制接觸器動作啟動，主備用被的切換需要時間比較長，如果一個水泵出現(xiàn)故障的話，在倒換主備用泵的過程中，必須停機后才能切換到備用水泵，這樣水泵出現(xiàn)故障，就會導(dǎo)致發(fā)射機較長時間的停播事故。冷凝器的啟動也是通過簡單的接點控制，冷卻合上時不論水溫高低所有的冷凝器全部運行，不能做到精確控制。

3發(fā)射機冷卻系統(tǒng)改造方案和達到的效果

針對以上原發(fā)射機冷卻系統(tǒng)存在的問題，我們采取了以下幾點重要設(shè)備跟新和技術(shù)改進方法。

3.1開放式水路

把原來內(nèi)循環(huán)式水路改為開放式水路，就是把原來處于機器上方的高位小水箱改為地面上使用的開放式大水箱，水箱上加裝了檢測水位的玻璃管、高低水位探頭，并在水箱上安裝了用閥門管控的補水管。水路檢修和加水后，不用進行排氣，氣體會沿著管道向水箱中排出，通過聽水泵運轉(zhuǎn)聲音和觀察壓力表指示變化就可以判斷氣體排放情況，節(jié)省了循環(huán)排氣的時間，也減少了循環(huán)水泵空轉(zhuǎn)的危險，延長了水泵的使用壽命。

3.2水泵換型

用兩臺功率更大的9.2KW、流量為每小時25立方的臥式替換原有的立式水泵，并且在水泵底座下加裝一個鋼板水平底座，同時把水泵和冷卻水路連接的部分改為新式軟連接、接頭和密封墊。

3.3水泵安裝

水泵替換后可以方便的調(diào)整水泵的水平度，保證了水泵的水平度，克服了地面不平影響水泵轉(zhuǎn)子的平衡，增加了泵體與底座的牢固度，基本消除了水泵在運行時由于離心力所引起的震動，最大限度地保證了電機的轉(zhuǎn)子工作在平衡狀態(tài)，使得循環(huán)水泵運行時降低振動噪聲及軸承的磨損，增加電機運行的壽命，并且減少了由于水泵的振動而引起水泵基座的共振，從而也保護了冷卻水路的安全。endprint

3.4管道設(shè)計

使用管道為直徑67厘米的標(biāo)準管替換原來的非標(biāo)管，并采用空中吊裝，把管道安放在橋架里，即提高了美觀度，又減少彎頭的使用量，增大了水路流量。所有焊接處改為銀釬焊，提高了管道的耐壓性、耐腐蝕性。同時在管道中加裝溫度表、新式數(shù)字流量計、提高了值班巡視過程中的直觀度，又增加了冷卻系統(tǒng)安全性。

新式軟連接采用的是金屬軟管主要由波紋管、網(wǎng)套和接頭組成。它內(nèi)管是具有螺旋形或環(huán)形波形的不銹鋼波紋管，波紋管外層的網(wǎng)套，是由不銹鋼絲或鋼帶按一定的參數(shù)編織而成，網(wǎng)套是軟管安裝在壓力管路中的主要承壓件，同時對波紋管起護套作用，使用的軟管按管道所通介質(zhì)的腐蝕性選擇適用的不銹鋼牌號，即可保證軟管的耐蝕性及水泵的平衡問題，也解決了水路隨著冷卻水泵一起振動的問題。加裝這些新式軟管做到了冷卻水路和循環(huán)水泵匹配，使水泵的振動在軟管處得以很好消化，而不帶動冷卻水路的銅管一起振動。軟管兩端的接頭或法蘭是用于水路管道的接頭或循環(huán)水泵相配套的，為了提高法蘭連接處的安全性，采用聚四氟乙烯墊替換原有的橡膠墊進行密封，更加耐用、耐老化、耐腐蝕。

3.5更換冷凝器

用四臺無錫嘉龍機電換熱設(shè)備廠生產(chǎn)的KLQ-15型冷卻柜替換原來的冷凝器柜，控制上用XMTA-J400W型四通道智能溫控儀控制冷凝柜的啟動與否。

更換后單個冷凝柜的換熱面積為230m²，使用的風(fēng)機為4.0KW，流量為15000m³/h的低噪音外轉(zhuǎn)子三相異步電動機，這樣的改進大大增加了冷凝柜的散熱面積、出風(fēng)流量，提高了冷卻系統(tǒng)的效率，增強了冷卻效果，大大降低了發(fā)射機各器件溫度、降低了設(shè)備噪音。四通道智能溫控儀四個通道的啟動溫度可以從-50.0℃～150.0℃自由設(shè)置，通過連接在發(fā)射機出水管上的四個溫度探頭取樣溫度高低，控制輸出控制接點開合控制冷凝柜的啟動與否，控制上完全獨立于發(fā)射機的控制，使得四部冷凝柜啟動實現(xiàn)了精確溫度控制，隨發(fā)射機水溫不同決定冷凝柜的啟動數(shù)量，當(dāng)水溫低時降低冷凝風(fēng)機的運行時間和運行數(shù)量，簡化了發(fā)射機冷卻系統(tǒng)控制線路、節(jié)約了能源、延長設(shè)備的使用壽命、降低冷卻系統(tǒng)的故障率。

3.6控制升級

在水泵控制上加裝XLR1-3000型智能軟啟動器，取代傳統(tǒng)接觸器直接起動，實現(xiàn)了水路系統(tǒng)的軟啟動、慢啟動，降低了啟動瞬間水路系統(tǒng)的沖擊，保護了發(fā)射機各軟管間的連接及水泵電機的正常運轉(zhuǎn)。

4改造后冷卻系統(tǒng)控制原理

冷卻系統(tǒng)邏輯控制圖見圖1，從原理圖中可以看到冷卻水泵的啟動只受發(fā)射機控制單元送來的“冷卻合”控制信號控制，水泵的啟動經(jīng)過了軟啟動器控制，當(dāng)水泵啟動正常后通過旁路接觸器旁路水泵電源，主備用泵切換通過一個刀閘控制。四臺冷凝器的制只受四通道智能溫控儀四個輸出接點控制。冷卻控制中水泵啟動控制和冷凝器的控制完全獨立，簡化了控制線路，同時在系統(tǒng)中送出了風(fēng)證實、高低水位信號、水流檢測等控制信號去給發(fā)射機控制單元，參與發(fā)射機邏輯控制。簡單完善的控制系統(tǒng)對于系統(tǒng)穩(wěn)定運行提供了有力支撐，同時完備的檢測信號使得維護人員能迅速判斷和處理系統(tǒng)故障。

5小結(jié)

冷卻系統(tǒng)是發(fā)射機正常工作不可缺少的部分，冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)的故障需要較長的處理時間，往往能導(dǎo)致發(fā)射機大的停播事故，所以通過對冷卻系統(tǒng)的改造和維護，使它真正達到萬無一失，才能保證優(yōu)質(zhì)的完成播音任務(wù)。為適應(yīng)新的技術(shù)要求，冷卻系統(tǒng)也朝著少維護，甚至免維護的方向發(fā)展，我們對于冷卻系統(tǒng)的改造也是朝著便于維護或免維護、零故障、低耗能的方向努力。針對冷卻系統(tǒng)存在問題的改造，減少了故障隱患，降低了系統(tǒng)故障率，方便了日常的維護、檢修，降低了運行成本。以上是我對于我臺420C型500KW短波發(fā)射機冷卻系統(tǒng)存在問題和改進方案、效果的總結(jié)，供大家參考和提出寶貴建議。endprint