尹鵬博

（國(guó)家廣播電視總局二〇二四臺(tái)，黑龍江佳木斯，154025）

1 水冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

發(fā)射機(jī)在工作時(shí)輸入功率的大部分轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉β瘦敵觯杂?0%～40%的輸入功率轉(zhuǎn)變成無(wú)用功率，通常以熱能的形式積累在電子管的屏極或真空電容的內(nèi)部，僅僅通過(guò)風(fēng)冷系統(tǒng)不易排出且熱傳遞效率較低，水冷是一個(gè)最佳冷卻方式。高純度的蒸餾水具有較高的比熱容通過(guò)熱交換可以帶走大量的熱能且蒸餾水電阻率很高（接近2MΩ甚至更高）在高頻、高電壓、大電流條件下也不會(huì)引起設(shè)備打火。如圖1所示，發(fā)射機(jī)水冷系統(tǒng)用于冷卻所有的大功率元器件，有整個(gè)末級(jí)，驅(qū)動(dòng)級(jí)電子管，調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)和真空電容。冷卻水泵將水箱中的軟化水分別送到電子管蒸發(fā)鍋、射頻調(diào)諧器件，燈絲整流器等部分。射頻末級(jí)電子管的出水經(jīng)冷凝器流回水箱，其它元器件的出水直接流回水箱。

圖1 水冷單元框圖

2 超蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)基本原理

DF500A型短波發(fā)射機(jī)末級(jí)電子管TH576屏極的冷卻采用超蒸發(fā)冷卻方式，超蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)與基本蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)不同，它屬于強(qiáng)制水冷系統(tǒng)。超蒸發(fā)冷卻式電子管工作時(shí)，水套內(nèi)的水被電子管屏極耗散的熱量加熱至沸騰，蒸汽由屏極的窄槽內(nèi)噴射出來(lái)，與冷卻水混合并立刻被冷卻水所冷凝，由于控制了冷卻水溫度低于水套內(nèi)壓力下的沸騰溫度，故水套內(nèi)不會(huì)汽化而產(chǎn)生蒸汽泡，水套出口流出的是熱水而不是蒸汽。因此，超蒸發(fā)冷卻的過(guò)程是：電子管屏極將水加熱而沸騰汽化，又立即被冷卻水所冷凝，所以超蒸發(fā)冷卻過(guò)程是水→汽→水連續(xù)相變的熱交換過(guò)程。這種冷卻方式具有很高的熱交換率，同時(shí)在很大程度上保證了電子管的安全。

3 強(qiáng)制風(fēng)冷式冷凝器

強(qiáng)制風(fēng)冷式冷凝器一種熱交換裝置，又稱(chēng)橫式單位散熱器，如圖2所示，冷凝器內(nèi)部結(jié)構(gòu)由多排帶有散熱翅片的銅管組成，采用軸流通風(fēng)機(jī)強(qiáng)制吹風(fēng)冷卻在水冷系統(tǒng)中起著排出熱量的作用。對(duì)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，要求冷凝器具有優(yōu)良的冷卻能力和較小的污染。冷凝器內(nèi)的水路管道都應(yīng)由銅管制成，如采用其它金屬（如鋼和鋁）管時(shí)，不僅散熱效率低，容易產(chǎn)生腐蝕和沉淀水垢，水源受到污染后水阻下降，造成泄漏電流增大[1]，進(jìn)而使整個(gè)系統(tǒng)的散熱效果受到影響，射頻網(wǎng)絡(luò)還極容易產(chǎn)生打火過(guò)荷等問(wèn)題，降低發(fā)射機(jī)的穩(wěn)定性。

圖2 強(qiáng)制風(fēng)冷式冷凝器示意圖

DF500A型發(fā)射機(jī)冷卻系統(tǒng)的回水溫度要求不超過(guò)60℃，并保證一定的安全系數(shù)。因此，應(yīng)按冷凝器標(biāo)稱(chēng)的熱負(fù)荷額定值的50%左右來(lái)設(shè)計(jì)使用，以滿(mǎn)足冷卻條件的需求，DF500A型發(fā)射機(jī)正常運(yùn)行狀態(tài)下，屏極損耗約為，60～75kW。冷卻系統(tǒng)采用的BW-800/SR特種空調(diào)作為冷凝器，單機(jī)制冷量為80kW，以“兩主一備”的方式運(yùn)行，滿(mǎn)負(fù)荷冷卻量為160kW，按照熱負(fù)荷額定值的50%，也完全滿(mǎn)足冷卻需求。

4 發(fā)射機(jī)水質(zhì)要求及水路清洗

4.1 發(fā)射機(jī)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)中，冷卻水要有較高的純度，即高的電阻率和低硬度，與金屬材料（包括絕緣材料）接觸時(shí)化學(xué)穩(wěn)定性要高，沒(méi)有腐蝕性，以及在工作溫度范圍內(nèi)熱特性和電特性良好，這對(duì)冷卻系統(tǒng)中的內(nèi)循環(huán)尤其重要。

水路中有一個(gè)水軟化器。在所有的時(shí)間它都保持蒸汽和水路系統(tǒng)水的純度。純蒸餾水進(jìn)入發(fā)射機(jī)冷卻系統(tǒng)后，就會(huì)被系統(tǒng)元件污染和電解。在銅管系統(tǒng)中，當(dāng)氧氣和二氧化碳進(jìn)入系統(tǒng)水中，將增強(qiáng)銅的溶解。它所附生的沉淀物質(zhì)如氧化銅會(huì)敷在管子的陽(yáng)極結(jié)構(gòu)上。這種氧化形成的速率取決于水系統(tǒng)陽(yáng)極運(yùn)行后的損耗。對(duì)水的腐蝕和電解將使水很快地惡化，其結(jié)果將最終形成水垢[2]?？梢杂脺y(cè)量水的電阻率作為確定電離污染是否超標(biāo)的標(biāo)尺。如果水的特定的電阻率跌落到200kΩ/cm3以下，可以肯定污染超過(guò)了。同樣如果水的PH值(酸堿度)超出6.8～7.2的范圍，就可以認(rèn)為水中保含有過(guò)量的污垢物質(zhì)。為了抵制沉淀氧化物的后果，可以定期更換水。

4.2 水路清洗維護(hù)

水冷系統(tǒng)的管道和裝置，如水路管線(xiàn)和冷凝器散熱翅片，即使采用高純度的蒸餾水，更換防腐電極，定期更換蒸餾水，樹(shù)脂循環(huán)，仍不能防止結(jié)垢和腐蝕。因此冷卻系統(tǒng)要定期清洗水垢。

4.2.1 易拆洗部分

冷卻系統(tǒng)中可拆卸的各種裝置，如絕緣水管、防腐電極、水路過(guò)濾器、過(guò)濾篩網(wǎng)，應(yīng)拆下單個(gè)進(jìn)行清洗。金屬表面結(jié)垢較輕的，可用細(xì)砂紙進(jìn)行打磨處理，再用清水沖洗干凈即可。如結(jié)垢較重時(shí)，可以用檸檬酸或10%的稀鹽酸溶液清洗水垢。由于酸性溶液腐蝕性較大，清洗后必須用熱水仔細(xì)和徹底將殘留酸溶液洗凈后才能使用。絕緣水管內(nèi)的橡皮墊圈和其它橡膠制品，不允許用酸性溶液進(jìn)行清洗，否則會(huì)將橡膠制品腐蝕出現(xiàn)密封不嚴(yán)出現(xiàn)漏水等問(wèn)題。

4.2 管路和不易拆卸的裝置

冷卻系統(tǒng)中管道和不易拆卸的大型裝置，如冷凝器，水箱、銅制水路管線(xiàn)等可整體進(jìn)行酸洗除垢，進(jìn)行酸洗前，首先要了解系統(tǒng)管道結(jié)垢的厚度和管道使用的金屬材料，以便根據(jù)情況來(lái)處理酸洗程度。清洗時(shí)間在常溫下不斷循環(huán)清洗3～4小時(shí)即可處理好。最后再用清水循環(huán)沖洗余酸廢液，干凈后即可投入使用。

為防止酸洗過(guò)度，除在酸洗過(guò)程中注意觀察去垢情況外，一般都加入適量的緩蝕劑，在酸洗槽內(nèi)加入緩蝕劑后就產(chǎn)生大量負(fù)離子，當(dāng)金屬體表面的氧化皮被清除后，基體表面便附著離子，形成一層保護(hù)層停止酸洗作用（即控制過(guò)酸洗），以減弱酸洗過(guò)程中對(duì)金屬的腐蝕而保護(hù)金屬表面。同時(shí)，由于緩蝕劑浮在酸液表面，所以能抑制酸霧揮發(fā)而減少酸液的消耗。

5 結(jié)語(yǔ)

在發(fā)射機(jī)的四大系統(tǒng)中，冷卻系統(tǒng)往往容易被大家，認(rèn)為它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有什么分析的必要性，也不需要特別的維護(hù)，其實(shí)發(fā)射機(jī)有很多故障都是因?yàn)槔鋮s系統(tǒng)存在或多或少的問(wèn)題，大家沒(méi)有引起注意。例如：發(fā)射機(jī)的水阻偏低就會(huì)導(dǎo)致發(fā)射機(jī)射頻末級(jí)出現(xiàn)打火、過(guò)流等問(wèn)題。本文通過(guò)水冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，超冷發(fā)冷卻原理，強(qiáng)制風(fēng)冷式冷凝器，發(fā)射機(jī)水質(zhì)要求及水路清洗四個(gè)方面對(duì)發(fā)射機(jī)水冷系統(tǒng)進(jìn)行介紹和分析，為大家在水冷系統(tǒng)中維護(hù)提供一些思路和方法。