簡(jiǎn)述500 k W短波發(fā)射機(jī)冷卻系統(tǒng)組成及其工作原理

高俊鵬

（國(guó)家廣電總局 五九四臺(tái)，陜西 咸陽(yáng) 712000）

0 引言

TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)是THALES公司生產(chǎn)的大功率短波發(fā)射機(jī)。該機(jī)技術(shù)工藝先進(jìn)，自動(dòng)化程度高，發(fā)射機(jī)保護(hù)系統(tǒng)比較齊全，并且非常靈敏，對(duì)發(fā)射機(jī)設(shè)備和人身安全都起到了很好的保護(hù)作用。冷卻系統(tǒng)的保護(hù)則是本發(fā)射機(jī)非常重要和級(jí)別較高的保護(hù)發(fā)射機(jī)內(nèi)部元器件，如電子管、真空電容等重要元器件的重要措施。

1 冷卻方式

TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)，輸出功率大，在滿調(diào)幅、滿功率工作時(shí)，發(fā)射機(jī)內(nèi)部元器件，如電子管本身的輸出功率可達(dá)750kW左右，要釋放出大量的熱能，此時(shí)電子管機(jī)箱內(nèi)的熱量如得不到充分的冷卻和擴(kuò)散，將會(huì)使電子管和一些真空器件受到損壞。為保護(hù)設(shè)備，發(fā)射機(jī)的射頻機(jī)箱采用了三種冷卻方式：一是，水循環(huán)冷卻，把電子管、真空電容、電感上的熱量通過(guò)循環(huán)水帶到冷凝器室降溫；二是，低壓風(fēng)冷卻，它是通過(guò)一個(gè)風(fēng)機(jī)把射頻機(jī)箱外的冷空氣抽入機(jī)箱，冷空氣進(jìn)入射頻機(jī)箱后，使機(jī)箱內(nèi)的熱空氣通過(guò)射頻機(jī)箱頂部的網(wǎng)孔散出；三是，高壓風(fēng)冷卻，在發(fā)射機(jī)加全燈絲時(shí)，通過(guò)射頻機(jī)箱內(nèi)的一個(gè)高壓風(fēng)機(jī)對(duì)高末級(jí)電子管管座進(jìn)行冷卻。

因此要確保500kW發(fā)射機(jī)安全穩(wěn)定高效的運(yùn)行，首先必須確保發(fā)射機(jī)冷卻系統(tǒng)回路的正常工作，其具有非常重要的地位。所以必須對(duì)發(fā)射機(jī)冷卻回路相關(guān)部分有十分清楚的認(rèn)識(shí)和理解，下面就發(fā)射機(jī)冷卻系統(tǒng)回路作簡(jiǎn)要描述。

2 冷卻系統(tǒng)的組成和工作原理

發(fā)射機(jī)冷卻系統(tǒng)指直接連接到發(fā)射機(jī)及其內(nèi)部部件的風(fēng)、水冷卻系統(tǒng)，它包括低壓風(fēng)冷系統(tǒng)、高壓風(fēng)冷系統(tǒng)和水冷系統(tǒng) 。

2.1 低壓風(fēng)冷系統(tǒng)

低壓風(fēng)冷系統(tǒng)——用來(lái)冷卻發(fā)射機(jī)的射頻機(jī)箱、控制機(jī)箱和PSM機(jī)箱。根據(jù)當(dāng)?shù)販囟取h(huán)境條件，可選擇從室外進(jìn)風(fēng)的新風(fēng)模式或從室內(nèi)進(jìn)風(fēng)的循環(huán)風(fēng)模式。發(fā)射機(jī)的射頻機(jī)箱、控制機(jī)箱和PSM機(jī)箱采用低壓風(fēng)冷系統(tǒng)進(jìn)行冷卻的。根據(jù)當(dāng)?shù)販囟取h(huán)境條件可以選擇新風(fēng)、混合風(fēng)或循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)。外界空氣中灰塵度高的地區(qū)選擇循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)，以保證機(jī)房的密封性，并且室內(nèi)要有空調(diào)等制冷設(shè)備。低壓風(fēng)機(jī)柜內(nèi)裝有風(fēng)百葉、過(guò)濾網(wǎng)和通風(fēng)機(jī)等，是組裝完整的組件。風(fēng)機(jī)抽進(jìn)來(lái)的冷風(fēng)通過(guò)風(fēng)筒向射頻機(jī)箱和PSM機(jī)箱送風(fēng)，根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)的要求，要在機(jī)房墻上的進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口加裝防雨和防塵的保護(hù)裝置。

風(fēng)過(guò)濾網(wǎng)通過(guò)風(fēng)壓差開(kāi)關(guān)K70來(lái)監(jiān)測(cè)，如果過(guò)濾網(wǎng)堵塞嚴(yán)重，導(dǎo)致風(fēng)壓差增大而引起K70動(dòng)作，發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出 “風(fēng)過(guò)濾網(wǎng)堵塞”告警信息，說(shuō)明到發(fā)射機(jī)的冷卻風(fēng)量不足。射頻機(jī)箱內(nèi)進(jìn)風(fēng)口處安裝有風(fēng)量檢測(cè)開(kāi)關(guān)K131，如果低壓風(fēng)冷系統(tǒng)發(fā)生故障，K131斷開(kāi)，送出一個(gè)故障信號(hào)送到發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)，使發(fā)射機(jī)退到黑燈絲“AUX”狀態(tài)，故障信息顯示“低壓風(fēng)丟失”。新風(fēng)和循環(huán)風(fēng)調(diào)節(jié)控制器A17安裝在低壓配電柜A200中。在低壓風(fēng)機(jī)柜上的風(fēng)筒內(nèi)側(cè)裝有起保護(hù)作用的溫度傳感器K19，K19接入A200中的溫度控制器A17；A200面板上有“Fresh”（新風(fēng)）、“Cir”（循環(huán)風(fēng)）模式選擇開(kāi)關(guān) S17，在“Cir”模式下，溫度控制器A17會(huì)自動(dòng)控制風(fēng)百葉窗，使通風(fēng)柜的進(jìn)風(fēng)溫度保持在A17的預(yù)設(shè)溫度范圍內(nèi)。

低壓風(fēng)監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)K131的調(diào)整，用一塊板子蓋住低壓進(jìn)風(fēng)口的一半，開(kāi)啟風(fēng)機(jī)，來(lái)模擬風(fēng)量不足，調(diào)整K131到剛斷開(kāi)點(diǎn)，發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)送“低壓風(fēng)丟失”信號(hào)；去掉遮板，按“FIL”啟動(dòng)低壓風(fēng)機(jī)，故障信號(hào)消失。調(diào)整好后，要注意檢查K70應(yīng)在K131動(dòng)作前先斷開(kāi)，發(fā)出“過(guò)濾網(wǎng)堵塞”告警，提示要更換過(guò)濾網(wǎng)；避免由于過(guò)濾網(wǎng)堵塞風(fēng)量不足引起K131斷開(kāi)，發(fā)射機(jī)掉到黑燈絲“AUX”狀態(tài)。運(yùn)行低壓通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行受發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)控制，在“FIL”及更高狀態(tài)低壓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)。做功能測(cè)試時(shí)，可以通過(guò)低壓配電柜A200中的溫度控制器A17把溫度調(diào)到偏離原自動(dòng)調(diào)整值，來(lái)檢查A17的自動(dòng)控制風(fēng)百葉窗的功能，測(cè)試完成后應(yīng)恢復(fù)原設(shè)定值。

2.2 高壓風(fēng)冷系統(tǒng)

高壓風(fēng)冷系統(tǒng)——射頻末級(jí)電子管TH576的管座、驅(qū)動(dòng)級(jí)電子管CTK 12-1的管座和陰極阻尼電阻等重要器件用高壓風(fēng)冷卻，產(chǎn)生的熱量通過(guò)高壓風(fēng)強(qiáng)制風(fēng)冷方式散發(fā)出去。

首先，高壓風(fēng)機(jī)從射頻機(jī)箱內(nèi)抽風(fēng)，然后通過(guò)硬風(fēng)管和軟風(fēng)管送入射頻末級(jí)電子管座的氣室，管座里面的導(dǎo)向環(huán)把高壓風(fēng)進(jìn)行最佳分配；驅(qū)動(dòng)級(jí)的電子管座也是通過(guò)高壓風(fēng)冷得到有效的冷卻；高壓風(fēng)也通過(guò)軟風(fēng)管直接吹到阻尼電阻上來(lái)冷卻阻尼電阻；最后，變熱的高壓風(fēng)與低壓風(fēng)混合在一起通過(guò)射頻機(jī)箱頂?shù)木W(wǎng)孔排出射頻機(jī)箱。

在射頻末級(jí)電子管TH576的管座旁安裝了一個(gè)風(fēng)量檢測(cè)開(kāi)關(guān)K132，例如當(dāng)風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，K132斷開(kāi)，送出“高壓風(fēng)丟失”故障信號(hào)到發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)，使發(fā)射機(jī)切換到“AUX”狀態(tài)。風(fēng)量檢測(cè)開(kāi)關(guān)K132的設(shè)定值，風(fēng)量檢測(cè)開(kāi)關(guān)K132在出廠前測(cè)試階段已調(diào)在1.4 K Pa的工作位置，實(shí)際維護(hù)工作中可用一塊擋板遮蓋住高壓風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口的大半部分，把K132調(diào)到剛斷開(kāi)的位置。

在發(fā)射機(jī)綜合機(jī)箱中的配電板上，必須調(diào)整到風(fēng)機(jī)名牌上的額定電流值工作（1.9A）。高壓風(fēng)機(jī)是直接通過(guò)發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行操作的，當(dāng)按“FIL”鍵時(shí)啟動(dòng)高壓風(fēng)機(jī)。高壓風(fēng)機(jī)故障時(shí)，高壓風(fēng)接點(diǎn)K132斷開(kāi)，它會(huì)向控制系統(tǒng)發(fā)出“高壓風(fēng)丟失”故障信號(hào)，使發(fā)射機(jī)切換到“AUX”狀態(tài)。

2.3 水冷系統(tǒng)

指內(nèi)部水冷系統(tǒng)，射頻末級(jí)電子管、驅(qū)動(dòng)電子管大型真空電容、調(diào)諧線和功率模塊、VHF濾波器等所有大功率熱耗器件都采用蒸餾水冷卻。

水冷系統(tǒng)指發(fā)射機(jī)內(nèi)部冷卻系統(tǒng)。水冷系統(tǒng)用于冷卻所有大功率元器件，包括射頻末級(jí)、射頻驅(qū)動(dòng)級(jí)電子管V1、調(diào)諧線和真空電容。因?yàn)樗魅腚娐吩膸щ姴课唬灾荒苁褂煤V物質(zhì)很低的水（非常低的水導(dǎo)值），如蒸餾水。水冷回路設(shè)計(jì)成一個(gè)封閉回路，熱量通過(guò)風(fēng)水熱交換器散發(fā)出去。水冷回路中裝有離子交換器，用來(lái)提高水阻值；水導(dǎo)值通過(guò)一個(gè)水導(dǎo)測(cè)量裝置來(lái)監(jiān)測(cè)。

冷卻單元是一次冷卻回路的核心部分，包括水泵、水箱、閥門(mén)、流量表、水壓表和溫度傳感器、一個(gè)細(xì)銅網(wǎng)過(guò)濾器和一個(gè)離子交換器，整個(gè)系統(tǒng)的功能都被監(jiān)測(cè)，所有重要的監(jiān)測(cè)裝置（流量計(jì)、水位監(jiān)測(cè)、水導(dǎo)測(cè)量）都帶有指示，可透過(guò)門(mén)上的玻璃看到。

水泵將水箱中的蒸餾水送入射頻末級(jí)電子管蒸發(fā)鍋、調(diào)諧線、真空電容和末級(jí)電子管座，在水泵的出水管上裝有一個(gè)水壓表和一個(gè)細(xì)銅網(wǎng)過(guò)濾器。發(fā)射機(jī)中功耗最大的部分是末級(jí)電子管，其它線路中的功耗只占很小的比例，射頻末級(jí)電子管的出水經(jīng)風(fēng)水熱交換器和一個(gè)流量計(jì)K122流回水箱，其它冷卻回路的回水經(jīng)一個(gè)流量計(jì)直接流回水箱。末級(jí)電子管的進(jìn)、出水水溫用溫度接點(diǎn)K111、K112監(jiān)控；離子交換器用來(lái)提高凈化水水質(zhì)，水導(dǎo)測(cè)量單元用來(lái)監(jiān)測(cè)水質(zhì)。除水壓表外，其它監(jiān)測(cè)設(shè)備都裝有輔助接點(diǎn)，接入發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)，如果水流量不足或溫度過(guò)高，會(huì)關(guān)掉發(fā)射機(jī)。

離子交換器，流過(guò)細(xì)銅網(wǎng)過(guò)濾器的水有一部分直接經(jīng)過(guò)離子交換器回到水箱，用以維持水導(dǎo)低于指定值。離子交換器用來(lái)保證冷卻水的高純度，其過(guò)濾筒內(nèi)的混合層離子交換器樹(shù)脂，分離出水中所有鹽質(zhì)成份、碳酸和硅酸。

水導(dǎo)測(cè)量單元，用水導(dǎo)測(cè)量單元實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和顯示水質(zhì)，它的測(cè)量傳感器K101安裝在電子管冷卻回路的回水管中,測(cè)量傳感器給出一個(gè)信號(hào)到水導(dǎo)測(cè)量單元A101,這個(gè)信號(hào)決定測(cè)量單元上顯示的水導(dǎo)值；水導(dǎo)測(cè)量值同時(shí)通過(guò)模擬輸出端送到發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)。

流量計(jì)K121—K127安裝在冷卻單元各個(gè)支路的回水管上，流量計(jì)玻璃管上的刻度用來(lái)指示水流量，且其內(nèi)部裝有一個(gè)可調(diào)節(jié)的磁力門(mén)限值開(kāi)關(guān)用于流量監(jiān)控，當(dāng)水流量不足低于門(mén)限值時(shí)，會(huì)通過(guò)發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)關(guān)機(jī)至“OFF”。

水位指示，水箱水位通過(guò)一根玻璃管來(lái)指示，同時(shí)用磁力開(kāi)關(guān)來(lái)監(jiān)測(cè)水位。當(dāng)水位過(guò)低時(shí)，玻璃管中浮棒內(nèi)的磁鐵會(huì)使水位過(guò)低開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。水位過(guò)低開(kāi)關(guān)接入發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)，發(fā)出告警信號(hào)；在玻璃管的上端裝有一個(gè)水位過(guò)高開(kāi)關(guān)，也接入發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)，用來(lái)指示水位過(guò)高情況。

溫度監(jiān)控，在水泵的出水管中（即發(fā)射機(jī)進(jìn)水）和射頻末級(jí)電子管的出水管中分別裝有一個(gè)溫度接點(diǎn)K111和K112。如果風(fēng)水熱交換器工作不正常,發(fā)射機(jī)進(jìn)水管中水溫越限時(shí)，溫度接點(diǎn)K111斷開(kāi)；過(guò)載時(shí)，電子管出水管中的溫度接點(diǎn)K112斷開(kāi)。燈絲電源整流器中的溫度接點(diǎn)K201用于監(jiān)控黑燈絲時(shí)的水溫，溫度高于92℃時(shí)K201斷開(kāi)。溫度接點(diǎn)K111、K112和K201是熱動(dòng)開(kāi)關(guān)，接入發(fā)射機(jī)聯(lián)鎖線，當(dāng)水溫超過(guò)額定溫度值時(shí),溫度接點(diǎn)斷開(kāi)，發(fā)射機(jī)關(guān)機(jī)到“OFF”狀態(tài)。水泵電源3Φ380VAC由發(fā)射機(jī)綜合機(jī)箱內(nèi)FS51、FS55供給，水導(dǎo)測(cè)量單元的230VAC電源由發(fā)射機(jī)綜合機(jī)箱內(nèi)FS32供給。發(fā)射機(jī)冷卻系統(tǒng)合指令同時(shí)合上水泵電源和水導(dǎo)測(cè)量單元電源，當(dāng)發(fā)射機(jī)切換到黑燈絲（AUX）狀態(tài)時(shí)，發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)會(huì)把水泵切換到低速運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

在日常發(fā)射機(jī)維護(hù)中，應(yīng)該熟悉以上冷卻系統(tǒng)回路知識(shí)，做到心中有數(shù)，切實(shí)做好發(fā)射機(jī)的日常維護(hù)工作，確保發(fā)射機(jī)安全可靠高效的運(yùn)行！