PSM100kw發射機水路系統改造

周愷祎

摘 要：PSM100kw發射機水路系統對發射機安全播出有重要影響。文章針對水路改造前后在實際使用情況與數據對比進行了簡單分析，對檢修維護人員有一定參考意義。

關鍵詞：PSM100kw發射機;水路系統;系統改造

中圖分類號：TN838 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）08-0073-02

0 引言

冷卻系統是PSM100kw發射機的重要組成部分.它的目的是對射頻放大器中的功放電子管、調諧電容、電阻、短路棒、π網絡線圈以及隔直電容進行冷卻。本發射機包括水冷蒸發冷卻兩種方法。整個水路系統是冷卻效率高低的關鍵，此次改造大大提高了冷卻效率及后續維護成本，在一定程度上保護了發設計的穩定性。

1 水路系統介紹及問題

1.1 丁機房水路系統介紹

丁機房水路系統采用無線局全局發射機水路的主流模式，主要由儲水箱、離子瓶、主備兩臺水泵、冷凝器和連接這些設備的管材閥門等組成，主要作用是為發射機內部水冷系統提供合適溫度與水質的冷卻水，并提供水循環動力。儲水箱位于發射機二機箱內用來儲存水冷系統所需的蒸餾水，兩臺水泵一主一備提供水循環動力，使得蒸餾水從水箱流出途經冷凝器為循環水降溫達到水冷射頻元件適宜的溫度，再經過離子瓶中和水離子減少水中雜質、并提高水阻，其后回到發射機為所需器件提供冷卻水，最終流回儲水箱，使其形成一個單循環水流通路如圖1所示。

1.2 存在的問題

改造前我臺丁機房情況：（1）水質問題。在水循環系統循環過程中由于水在注入到循環系統時會將氧氣、二氧化碳帶進水循環系統，水中的氧氣或二氧化碳就會加快銅的溶解，它所附生的沉淀物會敷在管子的熱屏極結構上使得循環水的質量逐漸惡化，水阻逐漸降低，最終形成水垢。不僅提高了防腐電極等水路銅件的氧化速度和損壞頻率，而且使水中氧化銅進一步增加形成一個惡性循環，從而減小了水阻、降低了效率、增加了故障隱患。（2）水泵故障率高。改造前發射機水路循環水泵高出水箱最低點13cm，在檢修水路或是清潔水箱等工作時，需要將水路中所有水放出，注水恢復時，管路中會有時進入空氣，導致水位不能高過水泵，要通過主泵/備泵互倒來排出空氣，這樣長時間的切換操作會使水泵內部的溫度迅速升高，加大了水泵的磨損，縮短水泵壽命，嚴重時會直接燒毀水泵，造成了故障發生率的增高，主用備用兩個水泵同時出現故障，將會造成停播事故。

1.3 水路改造意義

在日常維護中，以上問題會造成水泵故障率高需要返廠維修或購置新水泵，浪費人力，提高了維護費用。此次水路改造能夠釋放勞動力，減少發射機備件更換頻率，降低維護經費，提高了發射機冷卻系統的穩定度，對安全播出意義重大。

2 水路系統改造方案

2.1 更換管線材質

現在機房水路管線采用的是純銅材質管線，也是冷卻水接觸面積最大的銅制材料，更換管材能直接有效的從根本解決水質問題?？紤]到發射機箱內部環境，管路需要接地處理使水路始終處于低電位，所以此部分依然采用銅質管材。我們將發射機外部管路包括水箱至室外室內兩個冷凝器，以及與水泵連接部分，整體出水加回水管路總共30米左右全部替換為PP-R材質的管材。

2.2 水泵位置下沉

這次改造的想法是讓水泵處于整個管路的水平線最低點，且低于清潔維護時的放水口，這樣就能保證水泵中一直有水，以此達到保護水泵且利于管道空氣排出的效果。我們提出具體方案為在原水泵位置地面旁冷凝器間隙位置向下挖深，做成長145公分寬110公分深度為80公分沉井（實際效果如圖2所示），最后在沉井上方加裝網狀蓋板，方便維護人員對水泵工作情況的檢視。

2.3 更換高性能水泵

原水泵已不能滿足發射機安全播音要求，自身機械性能較差，即使在完全不進入空氣的情況下，水泵使用壽命都不長，經常在播音過程中出現狀況。所以我們決定更換更高效耐用的新型水泵。新型水泵選用機型為格蘭富CM型水泵，此水泵為全球廣泛采購品牌，可靠性高，設計緊湊占地面積小，持久耐用，適用水溫為-20至90攝氏度，接入管線中測試水壓接近300Kpa，均符合發射機水冷系統需求。水泵安裝時下面墊上水平底座，這樣保證了水泵的水平度，穩定了水泵轉子平衡，消除離心力引起的震動，減少軸承的磨損。與此同時為沉井加裝了網狀可透視蓋板，既方便巡視又保障了巡視人員的安全。

2.4 更換高效離子瓶樹脂

機房DF-100A廣播發射機冷卻系統回路中使用離子交換樹脂罐對發射機冷卻水進行過濾，起到消除水中離子，增加冷卻水水阻的作用。此次改造為接入管路中的離子瓶更換了高效樹脂，使用了陶氏UP6150型樹脂，其更適合去處水中氧化銅離子，且具備出水純度高、離子交換量大、使用周期長等優點。

2.5 加裝數字水溫監測器

在水路改造的同時在冷凝器出水處增加了水溫檢測器，并在中央控制室加裝了數字顯示器方便直觀查看發射機冷卻水溫度，可以直觀的查看發射機運行過程中，冷卻水的變化，有利于機房工作人員及時有效判斷發射機狀態，對發射機進出水溫度進行取樣，通過功率計算、模型分析，能夠直觀地看到末級管的屏耗及其它水冷器件的功率損耗，為發射機故障處理、狀態判斷及健康度預測提供參考，提高發射機安全播出完好率，對判斷發射機是否工作異常有極大幫助。

3 水路系統改造效果分析總結

水路工程改造完成并投入使用半年后，我們將以改造發射機各項相關指標與改造前進行了逐一對比，如表1、2、3所示。由于選用水泵比原有水泵功率稍低水壓略有下降，但并不影響發射機水路冷卻效率，其壓力控制在0.3Mpa左右，符合發射機水路所需循環動力要求。

水阻和酸堿度都有了明顯的提高，水質明顯得到改善，進一步驗證了我們的論證。

我們認為導致發射機水質較差的原因主要有：

（1）管材問題。現屏級冷卻水路采用耐高壓的硅膠管，在此情況下，電子管屏級和地之前的這一段硅膠管兩端就存在相當高的電壓，且由于水路中冷卻水中夾雜著大量空氣和空氣中的微生物，不可能達到理論上高純水的純度，硅膠管兩端防腐電極的銅頭在水流的連接下就形成了正負兩個電極，所以銅頭將會發生銅的電解反應?，F在機房水路管線采用的是純銅材質管線，也是冷卻水接觸面積最大的銅制材料，冷卻水直接接觸空氣，水中必然溶有大量二氧化碳，使水呈微酸性或酸性，并且有氧時，銅的腐蝕速度大大加快。改造經過一段時間的使用，我們對各機冷卻水ph值再次進行測量其平局值在8.3左右成弱堿性，達到預期效果。解決了長期以來一直困擾的水質問題，工程完成至今已有一年時間，在日常維護中，通過實踐證實，防腐電極的氧化速度得到大幅降低。（2）離子瓶樹脂過濾效率低。原老式樹脂，過濾效果低下，不能長期高效的應對冷卻水的過濾工作。更換樹脂后從測量結果可以看出水阻得到了明顯的改善。（3）改造后發射機水泵故障率降低。通過水泵下沉改造水泵整體已處于水路最低水位，換水后水箱注入新水時，利用地勢落差，注入的新水將第一時間到達水泵內，且將泵內空氣從另一端排出，使其工作時內部始終有水，起到了冷卻潤滑的作用，對水泵形成保護，避免了換水后為了排出空氣水泵在無水狀態下長時間工作所帶來的水泵磨損。

4 結語

我臺丁機房這次水路系統技術改造工程通過經濟實效的技術手段，解決了長期以來一直困擾的水質問題和水泵故障率高的問題，杜絕了隱患，起到了一勞永逸的效果。工程完成至今已有一年的時間，實踐證實，防腐電極的氧化速度得到大幅降低，水質問題得到了明顯改善，所有新型水泵截止今日均為出現任何故障，可以說這次水路系統改造工程獲得了極大的成功。