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摘要：该文简单介绍目前大功率短波发射机冷却系统原理，对美国大陆公司生产的420C型500KW大功率短波发射机原冷却系统水路原理和维护中存在的问题进行剖析、总结，针对这些问题提出并设计了设备更新和技术改造的解决方案，并总结冷却系统改造后取得的良好效果。总结了在冷却水路维护、改造中采用的方法、积累的经验供大家参考。
关键词：水路系统；原理；控制；改造；解决方案；效果
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编號：1009-3044（2017）18-0212-02
随着技术发展进步大功率短波发射机发射功率增大，工作效率增高，技术参数性能的提高，放大线路却越来越简单，为了保障设备的稳定可靠运行，对发射机的辅助设备的要求也在不断提高，例如对发射机的冷却系统稳定运行、故障率、维护水平就提出了新的要求。新型大功率短波发射机都采用了大功率放大电子管和真空可调电容、线圈等，这些器件在工作过程中随着功率的升高有着较高的耗散功率转化为热能，为了保证每个器件的工作性能和参数稳定，就要有效的冷却系统把这些热量尽快散发出去，降低器件的温度，而最有效方式就是水冷。所以一个设计合理、运行稳定可靠、维护方便的水路冷却系统对于一个大功率短波发射机稳定运行也起着至关重要的作用。我台就针对420C500KW发射机原冷却系统存在的问题进行了有效的改造和改进，本文总结这些问题的解决方案和改进方法。
1 420C500KW发射机冷却系统原理
1.1冷却系统原理
冷却水泵对水箱内冷却水加压送至发射机高末、高前电子管、真空电容、调谐线圈、灯丝整流器等发热器件，把这些器件产生的热量经过水路循环送至冷凝器，冷凝器通过强制风机对循环水降温后再回流至水箱，然后由水泵加压送至发射机，如此反复循环降低发射机各器件温度，起到冷却效果。
1.2冷却系统主要控制原理
由上面冷却系统的原理可以看出，冷却系统作为发射机系统的一个重要部分，主要包含了水泵的控制和冷凝器的控制。无论手动还是自动控制都是要发射机控制部分来送出控制信号，控制水泵的启动和冷凝器的工作与否，同时冷却系统把流量、水温及水泵、冷凝风机工作情况信号送回发射机控制单元，参与整部发射机的逻辑控制。
2原发射机冷却系统存在的问题
2.1内循环式水路
原冷却系统的管道是内循环式水路，在机器上方安装有注水箱。这种水箱设计没有专门的排气管道，冷却水路进水和排气共用一个管道，在每次维修清理水路或更换水泵后，需要补充水量大，增加了工作量并且造成一定的浪费，而且水路中气体排出缓慢，残存气体使水泵受力不均，容易造成循环水泵损坏和故障。另外水箱位置高对于日常维护和补水都带来不便。
2.2水泵工艺
原水泵为5.5KW立式泵，由于使用的是细轴，部分水泵轴所受力矩较大、易产生震动，从而造成轴承和密封垫等的磨损严重，在使用过程中常发生泵轴扭断的事故。还有水泵使用时间过长，转子轴承、密封圈由于长期运转磨损，会造成启动时不平衡；固定泵架的地脚螺栓松动，水路系统各管道的固定螺栓松动；水路系统内的空气没排干净，残存有气泡等都会在水路上产生震动，这些震动如果在水路某一点上形成谐振就很容易造成水路连接处的断裂漏水，造成故障事故。
2.3水泵安装
原采用的是立式泵，由于地面、水泵底座和连接铜管不能完全处于一个水平面上，而与循环水泵进水口和出水口是用铜管直接连接的，由于铜管刚性的原因，导致水泵启动时没有足够的缓冲力，使管道焊接接头处极易发生金属疲劳，强度降低，容易出现故障。在发生水泵电机等故障后更换元件和处理故障都增加了很大的难度。
2.4管道设计
使用的管道是直径63厘米的非标管，由于受地形所限管道弯头较多影响整个水路流量，另外以前所使用的焊接方式大多为锡焊，原来使用的热交换器又为91年生产的1.5KW风机，冷却效果不好，水温过高，随着使用年限增加，氧化腐蚀严重经常出现开裂漏水故障。
2.5水泵切换
冷却系统主用水泵和备用水泵控制主要通过发射机控制单元送来控制信号直接控制接触器动作启动，主备用被的切换需要时间比较长，如果一个水泵出现故障的话，在倒换主备用泵的过程中，必须停机后才能切换到备用水泵，这样水泵出现故障，就会导致发射机较长时间的停播事故。冷凝器的启动也是通过简单的接点控制，冷却合上时不论水温高低所有的冷凝器全部运行，不能做到精确控制。
3发射机冷却系统改造方案和达到的效果
针对以上原发射机冷却系统存在的问题，我们采取了以下几点重要设备跟新和技术改进方法。
3.1开放式水路
把原来内循环式水路改为开放式水路，就是把原来处于机器上方的高位小水箱改为地面上使用的开放式大水箱，水箱上加装了检测水位的玻璃管、高低水位探头，并在水箱上安装了用阀门管控的补水管。水路检修和加水后，不用进行排气，气体会沿着管道向水箱中排出，通过听水泵运转声音和观察压力表指示变化就可以判断气体排放情况，节省了循环排气的时间，也减少了循环水泵空转的危险，延长了水泵的使用寿命。
3.2水泵换型
用两台功率更大的9.2KW、流量为每小时25立方的卧式替换原有的立式水泵，并且在水泵底座下加装一个钢板水平底座，同时把水泵和冷却水路连接的部分改为新式软连接、接头和密封垫。
3.3水泵安装
水泵替换后可以方便的调整水泵的水平度，保证了水泵的水平度，克服了地面不平影响水泵转子的平衡，增加了泵体与底座的牢固度，基本消除了水泵在运行时由于离心力所引起的震动，最大限度地保证了电机的转子工作在平衡状态，使得循环水泵运行时降低振动噪声及轴承的磨损，增加电机运行的寿命，并且减少了由于水泵的振动而引起水泵基座的共振，从而也保护了冷却水路的安全。 3.4管道设计
使用管道为直径67厘米的标准管替换原来的非标管，并采用空中吊装，把管道安放在桥架里，即提高了美观度，又减少弯头的使用量，增大了水路流量。所有焊接处改为银钎焊，提高了管道的耐压性、耐腐蚀性。同时在管道中加装温度表、新式数字流量计、提高了值班巡视过程中的直觀度，又增加了冷却系统安全性。
新式软连接采用的是金属软管主要由波纹管、网套和接头组成。它内管是具有螺旋形或环形波形的不锈钢波纹管，波纹管外层的网套，是由不锈钢丝或钢带按一定的参数编织而成，网套是软管安装在压力管路中的主要承压件，同时对波纹管起护套作用，使用的软管按管道所通介质的腐蚀性选择适用的不锈钢牌号，即可保证软管的耐蚀性及水泵的平衡问题，也解决了水路随着冷却水泵一起振动的问题。加装这些新式软管做到了冷却水路和循环水泵匹配，使水泵的振动在软管处得以很好消化，而不带动冷却水路的铜管一起振动。软管两端的接头或法兰是用于水路管道的接头或循环水泵相配套的，为了提高法兰连接处的安全性，采用聚四氟乙烯垫替换原有的橡胶垫进行密封，更加耐用、耐老化、耐腐蚀。
3.5更换冷凝器
用四台无锡嘉龙机电换热设备厂生产的KLQ-15型冷却柜替换原来的冷凝器柜，控制上用XMTA-J400W型四通道智能温控仪控制冷凝柜的启动与否。
更换后单个冷凝柜的换热面积为230m2，使用的风机为4.0KW，流量为15000m3/h的低噪音外转子三相异步电动机，这样的改进大大增加了冷凝柜的散热面积、出风流量，提高了冷却系统的效率，增强了冷却效果，大大降低了发射机各器件温度、降低了设备噪音。四通道智能温控仪四个通道的启动温度可以从-50.0℃～150.0℃自由设置，通过连接在发射机出水管上的四个温度探头取样温度高低，控制输出控制接点开合控制冷凝柜的启动与否，控制上完全独立于发射机的控制，使得四部冷凝柜启动实现了精确温度控制，随发射机水温不同决定冷凝柜的启动数量，当水温低时降低冷凝风机的运行时间和运行数量，简化了发射机冷却系统控制线路、节约了能源、延长设备的使用寿命、降低冷却系统的故障率。
3.6控制升级
在水泵控制上加装XLR1-3000型智能软启动器，取代传统接触器直接起动，实现了水路系统的软启动、慢启动，降低了启动瞬间水路系统的冲击，保护了发射机各软管间的连接及水泵电机的正常运转。
4改造后冷却系统控制原理
冷却系统逻辑控制图见图1，从原理图中可以看到冷却水泵的启动只受发射机控制单元送来的“冷却合”控制信号控制，水泵的启动经过了软启动器控制，当水泵启动正常后通过旁路接触器旁路水泵电源，主备用泵切换通过一个刀闸控制。四台冷凝器的制只受四通道智能温控仪四个输出接点控制。冷却控制中水泵启动控制和冷凝器的控制完全独立，简化了控制线路，同时在系统中送出了风证实、高低水位信号、水流检测等控制信号去给发射机控制单元，参与发射机逻辑控制。简单完善的控制系统对于系统稳定运行提供了有力支撑，同时完备的检测信号使得维护人员能迅速判断和处理系统故障。
5小结
冷却系统是发射机正常工作不可缺少的部分，冷却系统出现的故障需要较长的处理时间，往往能导致发射机大的停播事故，所以通过对冷却系统的改造和维护，使它真正达到万无一失，才能保证优质的完成播音任务。为适应新的技术要求，冷却系统也朝着少维护，甚至免维护的方向发展，我们对于冷却系统的改造也是朝着便于维护或免维护、零故障、低耗能的方向努力。针对冷却系统存在问题的改造，减少了故障隐患，降低了系统故障率，方便了日常的维护、检修，降低了运行成本。以上是我对于我台420C型500KW短波发射机冷却系统存在问题和改进方案、效果的总结，供大家参考和提出宝贵建议。
关键词：水路系统；原理；控制；改造；解决方案；效果
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编號：1009-3044（2017）18-0212-02
随着技术发展进步大功率短波发射机发射功率增大，工作效率增高，技术参数性能的提高，放大线路却越来越简单，为了保障设备的稳定可靠运行，对发射机的辅助设备的要求也在不断提高，例如对发射机的冷却系统稳定运行、故障率、维护水平就提出了新的要求。新型大功率短波发射机都采用了大功率放大电子管和真空可调电容、线圈等，这些器件在工作过程中随着功率的升高有着较高的耗散功率转化为热能，为了保证每个器件的工作性能和参数稳定，就要有效的冷却系统把这些热量尽快散发出去，降低器件的温度，而最有效方式就是水冷。所以一个设计合理、运行稳定可靠、维护方便的水路冷却系统对于一个大功率短波发射机稳定运行也起着至关重要的作用。我台就针对420C500KW发射机原冷却系统存在的问题进行了有效的改造和改进，本文总结这些问题的解决方案和改进方法。
1 420C500KW发射机冷却系统原理
1.1冷却系统原理
冷却水泵对水箱内冷却水加压送至发射机高末、高前电子管、真空电容、调谐线圈、灯丝整流器等发热器件，把这些器件产生的热量经过水路循环送至冷凝器，冷凝器通过强制风机对循环水降温后再回流至水箱，然后由水泵加压送至发射机，如此反复循环降低发射机各器件温度，起到冷却效果。
1.2冷却系统主要控制原理
由上面冷却系统的原理可以看出，冷却系统作为发射机系统的一个重要部分，主要包含了水泵的控制和冷凝器的控制。无论手动还是自动控制都是要发射机控制部分来送出控制信号，控制水泵的启动和冷凝器的工作与否，同时冷却系统把流量、水温及水泵、冷凝风机工作情况信号送回发射机控制单元，参与整部发射机的逻辑控制。
2原发射机冷却系统存在的问题
2.1内循环式水路
原冷却系统的管道是内循环式水路，在机器上方安装有注水箱。这种水箱设计没有专门的排气管道，冷却水路进水和排气共用一个管道，在每次维修清理水路或更换水泵后，需要补充水量大，增加了工作量并且造成一定的浪费，而且水路中气体排出缓慢，残存气体使水泵受力不均，容易造成循环水泵损坏和故障。另外水箱位置高对于日常维护和补水都带来不便。
2.2水泵工艺
原水泵为5.5KW立式泵，由于使用的是细轴，部分水泵轴所受力矩较大、易产生震动，从而造成轴承和密封垫等的磨损严重，在使用过程中常发生泵轴扭断的事故。还有水泵使用时间过长，转子轴承、密封圈由于长期运转磨损，会造成启动时不平衡；固定泵架的地脚螺栓松动，水路系统各管道的固定螺栓松动；水路系统内的空气没排干净，残存有气泡等都会在水路上产生震动，这些震动如果在水路某一点上形成谐振就很容易造成水路连接处的断裂漏水，造成故障事故。
2.3水泵安装
原采用的是立式泵，由于地面、水泵底座和连接铜管不能完全处于一个水平面上，而与循环水泵进水口和出水口是用铜管直接连接的，由于铜管刚性的原因，导致水泵启动时没有足够的缓冲力，使管道焊接接头处极易发生金属疲劳，强度降低，容易出现故障。在发生水泵电机等故障后更换元件和处理故障都增加了很大的难度。
2.4管道设计
使用的管道是直径63厘米的非标管，由于受地形所限管道弯头较多影响整个水路流量，另外以前所使用的焊接方式大多为锡焊，原来使用的热交换器又为91年生产的1.5KW风机，冷却效果不好，水温过高，随着使用年限增加，氧化腐蚀严重经常出现开裂漏水故障。
2.5水泵切换
冷却系统主用水泵和备用水泵控制主要通过发射机控制单元送来控制信号直接控制接触器动作启动，主备用被的切换需要时间比较长，如果一个水泵出现故障的话，在倒换主备用泵的过程中，必须停机后才能切换到备用水泵，这样水泵出现故障，就会导致发射机较长时间的停播事故。冷凝器的启动也是通过简单的接点控制，冷却合上时不论水温高低所有的冷凝器全部运行，不能做到精确控制。
3发射机冷却系统改造方案和达到的效果
针对以上原发射机冷却系统存在的问题，我们采取了以下几点重要设备跟新和技术改进方法。
3.1开放式水路
把原来内循环式水路改为开放式水路，就是把原来处于机器上方的高位小水箱改为地面上使用的开放式大水箱，水箱上加装了检测水位的玻璃管、高低水位探头，并在水箱上安装了用阀门管控的补水管。水路检修和加水后，不用进行排气，气体会沿着管道向水箱中排出，通过听水泵运转声音和观察压力表指示变化就可以判断气体排放情况，节省了循环排气的时间，也减少了循环水泵空转的危险，延长了水泵的使用寿命。
3.2水泵换型
用两台功率更大的9.2KW、流量为每小时25立方的卧式替换原有的立式水泵，并且在水泵底座下加装一个钢板水平底座，同时把水泵和冷却水路连接的部分改为新式软连接、接头和密封垫。
3.3水泵安装
水泵替换后可以方便的调整水泵的水平度，保证了水泵的水平度，克服了地面不平影响水泵转子的平衡，增加了泵体与底座的牢固度，基本消除了水泵在运行时由于离心力所引起的震动，最大限度地保证了电机的转子工作在平衡状态，使得循环水泵运行时降低振动噪声及轴承的磨损，增加电机运行的寿命，并且减少了由于水泵的振动而引起水泵基座的共振，从而也保护了冷却水路的安全。 3.4管道设计
使用管道为直径67厘米的标准管替换原来的非标管，并采用空中吊装，把管道安放在桥架里，即提高了美观度，又减少弯头的使用量，增大了水路流量。所有焊接处改为银钎焊，提高了管道的耐压性、耐腐蚀性。同时在管道中加装温度表、新式数字流量计、提高了值班巡视过程中的直觀度，又增加了冷却系统安全性。
新式软连接采用的是金属软管主要由波纹管、网套和接头组成。它内管是具有螺旋形或环形波形的不锈钢波纹管，波纹管外层的网套，是由不锈钢丝或钢带按一定的参数编织而成，网套是软管安装在压力管路中的主要承压件，同时对波纹管起护套作用，使用的软管按管道所通介质的腐蚀性选择适用的不锈钢牌号，即可保证软管的耐蚀性及水泵的平衡问题，也解决了水路随着冷却水泵一起振动的问题。加装这些新式软管做到了冷却水路和循环水泵匹配，使水泵的振动在软管处得以很好消化，而不带动冷却水路的铜管一起振动。软管两端的接头或法兰是用于水路管道的接头或循环水泵相配套的，为了提高法兰连接处的安全性，采用聚四氟乙烯垫替换原有的橡胶垫进行密封，更加耐用、耐老化、耐腐蚀。
3.5更换冷凝器
用四台无锡嘉龙机电换热设备厂生产的KLQ-15型冷却柜替换原来的冷凝器柜，控制上用XMTA-J400W型四通道智能温控仪控制冷凝柜的启动与否。
更换后单个冷凝柜的换热面积为230m2，使用的风机为4.0KW，流量为15000m3/h的低噪音外转子三相异步电动机，这样的改进大大增加了冷凝柜的散热面积、出风流量，提高了冷却系统的效率，增强了冷却效果，大大降低了发射机各器件温度、降低了设备噪音。四通道智能温控仪四个通道的启动温度可以从-50.0℃～150.0℃自由设置，通过连接在发射机出水管上的四个温度探头取样温度高低，控制输出控制接点开合控制冷凝柜的启动与否，控制上完全独立于发射机的控制，使得四部冷凝柜启动实现了精确温度控制，随发射机水温不同决定冷凝柜的启动数量，当水温低时降低冷凝风机的运行时间和运行数量，简化了发射机冷却系统控制线路、节约了能源、延长设备的使用寿命、降低冷却系统的故障率。
3.6控制升级
在水泵控制上加装XLR1-3000型智能软启动器，取代传统接触器直接起动，实现了水路系统的软启动、慢启动，降低了启动瞬间水路系统的冲击，保护了发射机各软管间的连接及水泵电机的正常运转。
4改造后冷却系统控制原理
冷却系统逻辑控制图见图1，从原理图中可以看到冷却水泵的启动只受发射机控制单元送来的“冷却合”控制信号控制，水泵的启动经过了软启动器控制，当水泵启动正常后通过旁路接触器旁路水泵电源，主备用泵切换通过一个刀闸控制。四台冷凝器的制只受四通道智能温控仪四个输出接点控制。冷却控制中水泵启动控制和冷凝器的控制完全独立，简化了控制线路，同时在系统中送出了风证实、高低水位信号、水流检测等控制信号去给发射机控制单元，参与发射机逻辑控制。简单完善的控制系统对于系统稳定运行提供了有力支撑，同时完备的检测信号使得维护人员能迅速判断和处理系统故障。
5小结
冷却系统是发射机正常工作不可缺少的部分，冷却系统出现的故障需要较长的处理时间，往往能导致发射机大的停播事故，所以通过对冷却系统的改造和维护，使它真正达到万无一失，才能保证优质的完成播音任务。为适应新的技术要求，冷却系统也朝着少维护，甚至免维护的方向发展，我们对于冷却系统的改造也是朝着便于维护或免维护、零故障、低耗能的方向努力。针对冷却系统存在问题的改造，减少了故障隐患，降低了系统故障率，方便了日常的维护、检修，降低了运行成本。以上是我对于我台420C型500KW短波发射机冷却系统存在问题和改进方案、效果的总结，供大家参考和提出宝贵建议。