船舶电气设备水冷系统研究与开发

韩广俊

摘 要：随着科学技术在我国的不断提升与发展，电气设备的体积在不断的减小，相关设备的性能在不断的增加，设备运行的速度也在不断的提升。但是，电气设备在我国船舶中应用时仍旧会出现很多的问题，造成相关的水冷系统无法进行正常的使用。尤其是在能耗、散热及噪音方面存在着极大的问题。据此，需要针对其中所存在的问题，对船舶电气设备进行有效的改造，并研发出新的技术来有效的控制与改善船舶电气设备水冷系统，提升电气设备在船舶水冷系统运行过程中的效率。

关键词：船舶电气设备；水冷系统；研究与开发

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

0 引言

近年来随着我国科学技术的发展，船舶电气设备中的相关电气元件以及核心技术也有了进一步的提升与发展。同时，电气设备中的相关电器元件及芯片的发热功率得到了进一步、有效的提升。尤其就造成了船舶电气设备中相关芯片所发散的热量较多，但是船舶对电气设备的散热性能较低，导致散热的效果较差等。此外，在船舶电气设备的运行过程中还会产生其他方面的问题。据此，就需要针对船舶电气设备在运行过程中出现的问题进行有效的改进，进而提升船舶电气设备水冷系统的有效发展。

1 船舶电气设备水冷系统的优势

与传统的船舶电气设备中应用风扇来进行散热的方式相比较，利用水冷系统来对船舶电气设备进行散热时，由于水的降温速度极快，因而能够更加快速的对船舶的电气设备进行快速、高校的散热、降温。此外，通过水冷系统的应用，船舶电气设备中所积攒的热量不会被排放到周围的空气与环境之中，从而有效的避免了船舶电气设备由于热量的排放导致其他负面影响的产生，造成船舶无法正常投入使用等情况的发生。

2 船舶电气设备水冷系统的构成

2.1 系统构成

船舶电气设备水冷系统中包含的是大功率的电气设备、水冷板、循环是系统以及热交换器等，此外还包含了能够用于实时监控的控制系统以及相关的保护装置等等，如图1所示。

水冷系统中的大功率电气设备中主要是由相关的电子元件以及附属的结线构成的，其电子元件能够产生巨大的热量，需要应用水冷板来进行有效的散热。而水冷板的作用就是船舶电气设备中对电子元件产生的热量进行有效的传递与交换，达到一个良好的散热的效果，是大功率电气设备水冷系统中不可或缺的重要的组成部分。通常情况下，水冷板都是与IGBT以及低感母排等相关的元件进行有效的融合与安装的，由此来提升整个模块的散热效果。

2.2 工作流程

船舶电气设备水冷系统的工作流程如图2所示。船舶电气设备水冷系统在工作的时候，其中的循环水系统会将温度较低的水运输到大功率的电气设备中，以此来有效的减低电气元件产生的热量，给大功率的电气元件进行有效的散热、降温处理。之后，循环水在温度升高后会流向热交换器中，通过热交换器的作用来有效的降低循环水的温度。待水的温度降低之后，就又会流回相关的补给箱中等待再次进行散热降温。

3 船舶电气设备水冷系统设计

（1）水冷板设计。一般而言，在50KVA的电源装置水冷系统中，水冷板是其中的一个重要的组成部分，水冷板性能对系统进行散热、冷却的效果有着最直接的关系。对此，在设计水冷板的时候，对内部的水道需要设计为多通道的结构模式，由此就能够有效的分散相关电气元件的热量，使得相关热量分散的更加均匀与彻底，有效的提升散热的效率。（2）主、支管路的设计。对于电气设备内进行散热水的进入与流出的管道在设计的时候，需要尽可能的采用上、下平行放置的一种状态与模式。通常情况下，进水口是在下部，而出水口是在上部的，符合进水口温度低、出水口温度高、热量向上走的一种现象与要求。（3）监控与保护设计。水冷系统在进行监控与保护的时候，大致分为了四个部分来完成。1）系统初始化，即水冷系统中的通水、通电以及显示台软件等进行自动的启动与运行，同时还能够自动化的对相关的参数进行有效的配置与设置。2）下达控制令，需要相关的操作人员通过显控台来对整个系统下达相关的指令与命令。同时通过PLC软件来对系统内部进行有效的设置与处理，进而对整个模块进行现场的电控阀的处理。

4 结语

我国传统的船舶电气设备在散热时所使用的风扇散热系统的体积较大，对资源的消耗量较大，同时还会产生较大的噪音等问题。由此，就针对其中出现的问题进行了有效的改正与加强，进而研究出来的水冷系统能够有效的解决这些问题。同时，船舶电气设备水冷系统在运行时的稳定性强，散热的效率高，这些优势能够极大程度的提升我国船舶电气设备的工作效率，促使我国更好的发展。

参考文献：

[1]桂永胜，谢坤，胡刚义等.船舶电气设备水冷系统研究与开发[J].机电工程，2015（12）.

[2]卢森微.基于虚拟现实的船舶电站仿真训练系统的研究[D].镇江：江苏科技大学，2014.