简述500 k W短波发射机冷却系统组成及其工作原理

2014-08-15高俊鹏

科技视界 2014年7期

高俊鹏

（国家广电总局五九四台，陕西咸阳 712000）

0 引言

TSW2500型500kW短波发射机是THALES公司生产的大功率短波发射机。该机技术工艺先进，自动化程度高，发射机保护系统比较齐全，并且非常灵敏，对发射机设备和人身安全都起到了很好的保护作用。冷却系统的保护则是本发射机非常重要和级别较高的保护发射机内部元器件，如电子管、真空电容等重要元器件的重要措施。

1 冷却方式

TSW2500型500kW短波发射机，输出功率大，在满调幅、满功率工作时，发射机内部元器件，如电子管本身的输出功率可达750kW左右，要释放出大量的热能，此时电子管机箱内的热量如得不到充分的冷却和扩散，将会使电子管和一些真空器件受到损坏。为保护设备，发射机的射频机箱采用了三种冷却方式：一是，水循环冷却，把电子管、真空电容、电感上的热量通过循环水带到冷凝器室降温；二是，低压风冷却，它是通过一个风机把射频机箱外的冷空气抽入机箱，冷空气进入射频机箱后，使机箱内的热空气通过射频机箱顶部的网孔散出；三是，高压风冷却，在发射机加全灯丝时，通过射频机箱内的一个高压风机对高末级电子管管座进行冷却。

因此要确保500kW发射机安全稳定高效的运行，首先必须确保发射机冷却系统回路的正常工作，其具有非常重要的地位。所以必须对发射机冷却回路相关部分有十分清楚的认识和理解，下面就发射机冷却系统回路作简要描述。

2 冷却系统的组成和工作原理

发射机冷却系统指直接连接到发射机及其内部部件的风、水冷却系统，它包括低压风冷系统、高压风冷系统和水冷系统。

2.1 低压风冷系统

低压风冷系统——用来冷却发射机的射频机箱、控制机箱和PSM机箱。根据当地温度、环境条件，可选择从室外进风的新风模式或从室内进风的循环风模式。发射机的射频机箱、控制机箱和PSM机箱采用低压风冷系统进行冷却的。根据当地温度、环境条件可以选择新风、混合风或循环风系统。外界空气中灰尘度高的地区选择循环风系统，以保证机房的密封性，并且室内要有空调等制冷设备。低压风机柜内装有风百叶、过滤网和通风机等，是组装完整的组件。风机抽进来的冷风通过风筒向射频机箱和PSM机箱送风，根据通风系统的要求，要在机房墙上的进风口和排风口加装防雨和防尘的保护装置。

风过滤网通过风压差开关K70来监测，如果过滤网堵塞严重，导致风压差增大而引起K70动作，发射机控制系统发出 “风过滤网堵塞”告警信息，说明到发射机的冷却风量不足。射频机箱内进风口处安装有风量检测开关K131，如果低压风冷系统发生故障，K131断开，送出一个故障信号送到发射机控制系统，使发射机退到黑灯丝“AUX”状态，故障信息显示“低压风丢失”。新风和循环风调节控制器A17安装在低压配电柜A200中。在低压风机柜上的风筒内侧装有起保护作用的温度传感器K19，K19接入A200中的温度控制器A17；A200面板上有“Fresh”（新风）、“Cir”（循环风）模式选择开关 S17，在“Cir”模式下，温度控制器A17会自动控制风百叶窗，使通风柜的进风温度保持在A17的预设温度范围内。

低压风监测开关K131的调整，用一块板子盖住低压进风口的一半，开启风机，来模拟风量不足，调整K131到刚断开点，发射机控制系统发送“低压风丢失”信号；去掉遮板，按“FIL”启动低压风机，故障信号消失。调整好后，要注意检查K70应在K131动作前先断开，发出“过滤网堵塞”告警，提示要更换过滤网；避免由于过滤网堵塞风量不足引起K131断开，发射机掉到黑灯丝“AUX”状态。运行低压通风系统的运行受发射机控制系统控制，在“FIL”及更高状态低压风机启动。做功能测试时，可以通过低压配电柜A200中的温度控制器A17把温度调到偏离原自动调整值，来检查A17的自动控制风百叶窗的功能，测试完成后应恢复原设定值。

2.2 高压风冷系统

高压风冷系统——射频末级电子管TH576的管座、驱动级电子管CTK 12-1的管座和阴极阻尼电阻等重要器件用高压风冷却，产生的热量通过高压风强制风冷方式散发出去。

首先，高压风机从射频机箱内抽风，然后通过硬风管和软风管送入射频末级电子管座的气室，管座里面的导向环把高压风进行最佳分配；驱动级的电子管座也是通过高压风冷得到有效的冷却；高压风也通过软风管直接吹到阻尼电阻上来冷却阻尼电阻；最后，变热的高压风与低压风混合在一起通过射频机箱顶的网孔排出射频机箱。

在射频末级电子管TH576的管座旁安装了一个风量检测开关K132，例如当风机出现故障时，K132断开，送出“高压风丢失”故障信号到发射机控制系统，使发射机切换到“AUX”状态。风量检测开关K132的设定值，风量检测开关K132在出厂前测试阶段已调在1.4 K Pa的工作位置，实际维护工作中可用一块挡板遮盖住高压风机进风口的大半部分，把K132调到刚断开的位置。

在发射机综合机箱中的配电板上，必须调整到风机名牌上的额定电流值工作（1.9A）。高压风机是直接通过发射机控制系统进行操作的，当按“FIL”键时启动高压风机。高压风机故障时，高压风接点K132断开，它会向控制系统发出“高压风丢失”故障信号，使发射机切换到“AUX”状态。

2.3 水冷系统

指内部水冷系统，射频末级电子管、驱动电子管大型真空电容、调谐线和功率模块、VHF滤波器等所有大功率热耗器件都采用蒸馏水冷却。

水冷系统指发射机内部冷却系统。水冷系统用于冷却所有大功率元器件，包括射频末级、射频驱动级电子管V1、调谐线和真空电容。因为水要流入电路元件的带电部位，所以只能使用含矿物质很低的水（非常低的水导值），如蒸馏水。水冷回路设计成一个封闭回路，热量通过风水热交换器散发出去。水冷回路中装有离子交换器，用来提高水阻值；水导值通过一个水导测量装置来监测。

冷却单元是一次冷却回路的核心部分，包括水泵、水箱、阀门、流量表、水压表和温度传感器、一个细铜网过滤器和一个离子交换器，整个系统的功能都被监测，所有重要的监测装置（流量计、水位监测、水导测量）都带有指示，可透过门上的玻璃看到。

水泵将水箱中的蒸馏水送入射频末级电子管蒸发锅、调谐线、真空电容和末级电子管座，在水泵的出水管上装有一个水压表和一个细铜网过滤器。发射机中功耗最大的部分是末级电子管，其它线路中的功耗只占很小的比例，射频末级电子管的出水经风水热交换器和一个流量计K122流回水箱，其它冷却回路的回水经一个流量计直接流回水箱。末级电子管的进、出水水温用温度接点K111、K112监控；离子交换器用来提高净化水水质，水导测量单元用来监测水质。除水压表外，其它监测设备都装有辅助接点，接入发射机控制系统，如果水流量不足或温度过高，会关掉发射机。

离子交换器，流过细铜网过滤器的水有一部分直接经过离子交换器回到水箱，用以维持水导低于指定值。离子交换器用来保证冷却水的高纯度，其过滤筒内的混合层离子交换器树脂，分离出水中所有盐质成份、碳酸和硅酸。

水导测量单元，用水导测量单元实时监测和显示水质，它的测量传感器K101安装在电子管冷却回路的回水管中,测量传感器给出一个信号到水导测量单元A101,这个信号决定测量单元上显示的水导值；水导测量值同时通过模拟输出端送到发射机控制系统。

流量计K121—K127安装在冷却单元各个支路的回水管上，流量计玻璃管上的刻度用来指示水流量，且其内部装有一个可调节的磁力门限值开关用于流量监控，当水流量不足低于门限值时，会通过发射机控制系统关机至“OFF”。

水位指示，水箱水位通过一根玻璃管来指示，同时用磁力开关来监测水位。当水位过低时，玻璃管中浮棒内的磁铁会使水位过低开关断开。水位过低开关接入发射机控制系统，发出告警信号；在玻璃管的上端装有一个水位过高开关，也接入发射机控制系统，用来指示水位过高情况。

温度监控，在水泵的出水管中（即发射机进水）和射频末级电子管的出水管中分别装有一个温度接点K111和K112。如果风水热交换器工作不正常,发射机进水管中水温越限时，温度接点K111断开；过载时，电子管出水管中的温度接点K112断开。灯丝电源整流器中的温度接点K201用于监控黑灯丝时的水温，温度高于92℃时K201断开。温度接点K111、K112和K201是热动开关，接入发射机联锁线，当水温超过额定温度值时,温度接点断开，发射机关机到“OFF”状态。水泵电源3Φ380VAC由发射机综合机箱内FS51、FS55供给，水导测量单元的230VAC电源由发射机综合机箱内FS32供给。发射机冷却系统合指令同时合上水泵电源和水导测量单元电源，当发射机切换到黑灯丝（AUX）状态时，发射机控制系统会把水泵切换到低速运转。