PSM50-D型短波發(fā)射機(jī)冷卻系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

白生亮 李 芳

1.2.內(nèi)蒙古新聞出版廣電局839臺(tái) 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010050

大功率短波發(fā)射機(jī)工作時(shí)，發(fā)射管、槽路線(xiàn)圈、變壓器、電阻等將產(chǎn)生和散發(fā)很大熱量，為確保元器件和電路的正常工作，需要采用強(qiáng)制冷卻方式加以排除。839 臺(tái)原使用的PSM50-C 型短波發(fā)射機(jī)，采用的冷卻系統(tǒng)，分為水冷和風(fēng)冷兩部分。水冷部分由水泵、水箱、風(fēng)-水熱交換器和檢測(cè)裝置等組成；風(fēng)冷部分由風(fēng)機(jī)、風(fēng)道、除塵裝置、風(fēng)壓接點(diǎn)和備份風(fēng)機(jī)等組成。

1 水冷系統(tǒng)與風(fēng)冷系統(tǒng)的區(qū)別

水冷系統(tǒng)為開(kāi)式循環(huán)系統(tǒng)，是供高末管陽(yáng)極與槽路線(xiàn)圈冷卻用的。它采用串并聯(lián)循環(huán)冷卻方式，最后是由外部風(fēng)-水熱交換器完成。由水泵將水壓送到主水路后再分為兩路，其中一路從蒸發(fā)鍋進(jìn)出之后就進(jìn)入回水路；而另一路則先進(jìn)入槽路線(xiàn)圈，再進(jìn)入蒸發(fā)鍋，出來(lái)之后也進(jìn)入回水路，所以這里的水路有并有串。從蒸發(fā)鍋出來(lái)的水為高溫水，進(jìn)入冷凝器進(jìn)行熱交換，由軸流式風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫風(fēng)冷來(lái)降低水溫。

系統(tǒng)的水泵、水箱和風(fēng)-水熱交換器，一般是安裝在機(jī)房外，也有的將水泵、水箱安裝在高頻機(jī)箱內(nèi)。為確保末級(jí)管的工作安全，在進(jìn)入末級(jí)管之前的水路中，安裝有過(guò)濾器、流量開(kāi)關(guān)和測(cè)溫、測(cè)壓、水質(zhì)檢測(cè)等裝置。在水泵的進(jìn)水路上設(shè)有高位水箱，以保證水泵停止運(yùn)行時(shí)末級(jí)管蒸發(fā)鍋能注滿(mǎn)水。

風(fēng)冷系統(tǒng)是采用正壓式風(fēng)冷和負(fù)壓式風(fēng)冷、集中送風(fēng)和分散送風(fēng)相結(jié)合的方式。正壓式風(fēng)冷為送風(fēng)，負(fù)壓式風(fēng)冷為抽風(fēng)。而風(fēng)冷系統(tǒng)中的集中送風(fēng)，共經(jīng)10路風(fēng)道，用來(lái)冷卻高末管V2 與高前V1 管的燈絲和機(jī)內(nèi)的其它發(fā)熱器件與裝置。分散送風(fēng)，如PSM 調(diào)制器組件的2 組風(fēng)冷。另外，G 裝置和整流電源柜上部有抽風(fēng)裝置，這是負(fù)壓式風(fēng)冷方式

而最近841 臺(tái)引進(jìn)一臺(tái)PSM50-D型的短波發(fā)射機(jī)，高末級(jí)采用成熟的100kW等大功率發(fā)射機(jī)所廣泛采用的雙同軸腔體技術(shù)，滑動(dòng)短路板實(shí)現(xiàn)換頻粗調(diào)諧，短路板移動(dòng)時(shí)，用氣動(dòng)方式將觸點(diǎn)打開(kāi)，通過(guò)短路板底部軸承及導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)無(wú)磨損電感調(diào)諧。去除了原來(lái)槽路線(xiàn)圈冷卻系統(tǒng)，需要進(jìn)行水冷的部位主要是電子管。它的冷卻系統(tǒng)也分為水冷系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)冷系統(tǒng)。風(fēng)冷系統(tǒng)改進(jìn)的是高頻機(jī)柜中采用整體風(fēng)冷循環(huán)設(shè)計(jì)，為了減少進(jìn)入機(jī)器內(nèi)部的灰塵及其他雜質(zhì)，從而減少由于雜質(zhì)造成的放電距離縮短等情況的發(fā)生，該發(fā)射機(jī)內(nèi)部風(fēng)冷采用閉式循環(huán)冷卻，即用于冷卻電子管管座及腔體的熱空氣從機(jī)器上部出來(lái)經(jīng)過(guò)側(cè)面的風(fēng)水交換器后，溫度得以降低，然后再?gòu)碾娮庸艿撞窟M(jìn)入，進(jìn)而繼續(xù)冷卻電子管管座及腔體。水冷卻系統(tǒng)，高末級(jí)電子管采用去離子水冷卻，而且只采用一次循環(huán)系統(tǒng)，最大改進(jìn)是簡(jiǎn)化水冷系統(tǒng)。采用獨(dú)立水冷柜模式（850×1600×2000mm），將水泵、水箱、制水裝置、風(fēng)水交換器及控制保護(hù)裝置集成在一個(gè)機(jī)柜內(nèi)，精確計(jì)算水流量，水壓，絕緣管長(zhǎng)度，做到占地面積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，噪音低等特點(diǎn)。冷卻系統(tǒng)集成機(jī)柜如圖1所示。水流量確定：根據(jù)120kW發(fā)射機(jī)放大器4CW150000E 工作狀態(tài)可知，陽(yáng)極功耗為45kW，在計(jì)入一定余量的前提下，取陽(yáng)極功耗為60kW，進(jìn)出水口溫差（該參數(shù)由外部冷卻形式具體確定）Δt=10℃，根據(jù)算得所需流量為：5.3m3/h。

水壓確定：電子管冷卻水的壓力主要取決于電子管內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式對(duì)水流產(chǎn)生的阻力以及整個(gè)管路系統(tǒng)的形式，在保證電子管陽(yáng)極表面溫度低于額定值（低于其沸點(diǎn)）的前提下，力求盡量減少冷卻水的壓力，一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)水套內(nèi)水壓達(dá)到3～3.5kg/cm3，能提高水的沸點(diǎn)，延緩水的沸騰，從而防止由于水的沸騰在電子管陽(yáng)極表面形成沸騰膜，燒毀電子管，在流量為5.3m3/h的情況下，電子管進(jìn)出水口的壓力損失為1.87kg/cm2，故選取電子管入口水壓為3.5kg/cm3，具體得根據(jù)實(shí)際管路確定。

絕緣管長(zhǎng)度的確定：由于電子管的陽(yáng)極處于高電位，而外部的熱交換器處于地電位，故電子管陽(yáng)極出入水口處應(yīng)加接兩段絕緣管道。其長(zhǎng)度由水的純度（電阻率ρ）及回水管道直徑，高壓對(duì)地的允許泄漏電流來(lái)確定，絕緣管為絕緣性能良好的硅膠管，管子內(nèi)徑為19 根據(jù)電氣要求可知，120kW陽(yáng)極電壓為15kV，水的電阻率為1MΩ.CM，允許泄漏電流為1 毫安，算得所需絕緣管的長(zhǎng)度為： 425CM， 故根據(jù)120kW 發(fā)射機(jī)整體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要求，選取的絕緣管長(zhǎng)度為1.5m左右，遠(yuǎn)滿(mǎn)足絕緣要求。

圖1 PSM50-D型短波發(fā)射機(jī)的水冷柜

進(jìn)水過(guò)濾要求：如果進(jìn)水含有雜質(zhì)，將嚴(yán)重縮短電子管的壽命，造成電子管的局部過(guò)熱，為此，在電子管冷卻水進(jìn)水端應(yīng)裝有不小于100目的過(guò)濾器。

冷卻系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，如表1所示：

表1 冷卻系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)參數(shù)

2 PSM50-D型短波發(fā)射機(jī)的冷卻系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

2.1 集成度高，占地面積小，便于機(jī)房布置，維護(hù)方便

優(yōu)化風(fēng)路及流量設(shè)計(jì)，合理的布局主要發(fā)熱器件，確保系統(tǒng)冷卻滿(mǎn)足大功率發(fā)熱機(jī)散熱要求。

2.2 陽(yáng)極冷卻水泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，散熱效率高

雙泵配置主備水泵通過(guò)單向閥自動(dòng)切換，系統(tǒng)可靠性高。系統(tǒng)里設(shè)有制水裝置，能夠提高水的電阻率，確保系統(tǒng)運(yùn)行安全。

2.3 采用國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平的低噪音風(fēng)-水交換器

低噪音風(fēng)-水交換器和同散熱能力的其他風(fēng)水熱交換器比較，系統(tǒng)噪音低10dB 左右。風(fēng)機(jī)采用低噪音大風(fēng)量空調(diào)，與PSM 風(fēng)機(jī)同型號(hào)，減少備件種類(lèi)。同時(shí)風(fēng)機(jī)布置在發(fā)射機(jī)內(nèi)，風(fēng)路優(yōu)化，冷卻效率高。

2.4 后門(mén)配大尺寸高效空氣過(guò)濾器，減輕吸入灰塵，更換簡(jiǎn)便

使室內(nèi)循環(huán)空氣質(zhì)量好，更有利減輕維護(hù)工作量。在今后的工作中，我們會(huì)取長(zhǎng)補(bǔ)短，改進(jìn)創(chuàng)新，把短波發(fā)射機(jī)維護(hù)工作做的更好！