船舶電氣設備水冷系統研究與開發

韓廣俊

摘 要：隨著科學技術在我國的不斷提升與發展，電氣設備的體積在不斷的減小，相關設備的性能在不斷的增加，設備運行的速度也在不斷的提升。但是，電氣設備在我國船舶中應用時仍舊會出現很多的問題，造成相關的水冷系統無法進行正常的使用。尤其是在能耗、散熱及噪音方面存在著極大的問題。據此，需要針對其中所存在的問題，對船舶電氣設備進行有效的改造，并研發出新的技術來有效的控制與改善船舶電氣設備水冷系統，提升電氣設備在船舶水冷系統運行過程中的效率。

關鍵詞：船舶電氣設備；水冷系統；研究與開發

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.232

0 引言

近年來隨著我國科學技術的發展，船舶電氣設備中的相關電氣元件以及核心技術也有了進一步的提升與發展。同時，電氣設備中的相關電器元件及芯片的發熱功率得到了進一步、有效的提升。尤其就造成了船舶電氣設備中相關芯片所發散的熱量較多，但是船舶對電氣設備的散熱性能較低，導致散熱的效果較差等。此外，在船舶電氣設備的運行過程中還會產生其他方面的問題。據此，就需要針對船舶電氣設備在運行過程中出現的問題進行有效的改進，進而提升船舶電氣設備水冷系統的有效發展。

1 船舶電氣設備水冷系統的優勢

與傳統的船舶電氣設備中應用風扇來進行散熱的方式相比較，利用水冷系統來對船舶電氣設備進行散熱時，由于水的降溫速度極快，因而能夠更加快速的對船舶的電氣設備進行快速、高校的散熱、降溫。此外，通過水冷系統的應用，船舶電氣設備中所積攢的熱量不會被排放到周圍的空氣與環境之中，從而有效的避免了船舶電氣設備由于熱量的排放導致其他負面影響的產生，造成船舶無法正常投入使用等情況的發生。

2 船舶電氣設備水冷系統的構成

2.1 系統構成

船舶電氣設備水冷系統中包含的是大功率的電氣設備、水冷板、循環是系統以及熱交換器等，此外還包含了能夠用于實時監控的控制系統以及相關的保護裝置等等，如圖1所示。

水冷系統中的大功率電氣設備中主要是由相關的電子元件以及附屬的結線構成的，其電子元件能夠產生巨大的熱量，需要應用水冷板來進行有效的散熱。而水冷板的作用就是船舶電氣設備中對電子元件產生的熱量進行有效的傳遞與交換，達到一個良好的散熱的效果，是大功率電氣設備水冷系統中不可或缺的重要的組成部分。通常情況下，水冷板都是與IGBT以及低感母排等相關的元件進行有效的融合與安裝的，由此來提升整個模塊的散熱效果。

2.2 工作流程

船舶電氣設備水冷系統的工作流程如圖2所示。船舶電氣設備水冷系統在工作的時候，其中的循環水系統會將溫度較低的水運輸到大功率的電氣設備中，以此來有效的減低電氣元件產生的熱量，給大功率的電氣元件進行有效的散熱、降溫處理。之后，循環水在溫度升高后會流向熱交換器中，通過熱交換器的作用來有效的降低循環水的溫度。待水的溫度降低之后，就又會流回相關的補給箱中等待再次進行散熱降溫。

3 船舶電氣設備水冷系統設計

（1）水冷板設計。一般而言，在50KVA的電源裝置水冷系統中，水冷板是其中的一個重要的組成部分，水冷板性能對系統進行散熱、冷卻的效果有著最直接的關系。對此，在設計水冷板的時候，對內部的水道需要設計為多通道的結構模式，由此就能夠有效的分散相關電氣元件的熱量，使得相關熱量分散的更加均勻與徹底，有效的提升散熱的效率。（2）主、支管路的設計。對于電氣設備內進行散熱水的進入與流出的管道在設計的時候，需要盡可能的采用上、下平行放置的一種狀態與模式。通常情況下，進水口是在下部，而出水口是在上部的，符合進水口溫度低、出水口溫度高、熱量向上走的一種現象與要求。（3）監控與保護設計。水冷系統在進行監控與保護的時候，大致分為了四個部分來完成。1）系統初始化，即水冷系統中的通水、通電以及顯示臺軟件等進行自動的啟動與運行，同時還能夠自動化的對相關的參數進行有效的配置與設置。2）下達控制令，需要相關的操作人員通過顯控臺來對整個系統下達相關的指令與命令。同時通過PLC軟件來對系統內部進行有效的設置與處理，進而對整個模塊進行現場的電控閥的處理。

4 結語

我國傳統的船舶電氣設備在散熱時所使用的風扇散熱系統的體積較大，對資源的消耗量較大，同時還會產生較大的噪音等問題。由此，就針對其中出現的問題進行了有效的改正與加強，進而研究出來的水冷系統能夠有效的解決這些問題。同時，船舶電氣設備水冷系統在運行時的穩定性強，散熱的效率高，這些優勢能夠極大程度的提升我國船舶電氣設備的工作效率，促使我國更好的發展。

參考文獻：

[1]桂永勝，謝坤，胡剛義等.船舶電氣設備水冷系統研究與開發[J].機電工程，2015（12）.

[2]盧森微.基于虛擬現實的船舶電站仿真訓練系統的研究[D].鎮江：江蘇科技大學，2014.