PSM100kw发射机水路系统改造

周恺祎

摘 要：PSM100kw发射机水路系统对发射机安全播出有重要影响。文章针对水路改造前后在实际使用情况与数据对比进行了简单分析，对检修维护人员有一定参考意义。

关键词：PSM100kw发射机;水路系统;系统改造

中图分类号：TN838 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）08-0073-02

0 引言

冷却系统是PSM100kw发射机的重要组成部分.它的目的是对射频放大器中的功放电子管、调谐电容、电阻、短路棒、π网络线圈以及隔直电容进行冷却。本发射机包括水冷蒸发冷却两种方法。整个水路系统是冷却效率高低的关键，此次改造大大提高了冷却效率及后续维护成本，在一定程度上保护了发设计的稳定性。

1 水路系统介绍及问题

1.1 丁机房水路系统介绍

丁机房水路系统采用无线局全局发射机水路的主流模式，主要由储水箱、离子瓶、主备两台水泵、冷凝器和连接这些设备的管材阀门等组成，主要作用是为发射机内部水冷系统提供合适温度与水质的冷却水，并提供水循环动力。储水箱位于发射机二机箱内用来储存水冷系统所需的蒸馏水，两台水泵一主一备提供水循环动力，使得蒸馏水从水箱流出途经冷凝器为循环水降温达到水冷射频元件适宜的温度，再经过离子瓶中和水离子减少水中杂质、并提高水阻，其后回到发射机为所需器件提供冷却水，最终流回储水箱，使其形成一个单循环水流通路如图1所示。

1.2 存在的问题

改造前我台丁机房情况：（1）水质问题。在水循环系统循环过程中由于水在注入到循环系统时会将氧气、二氧化碳带进水循环系统，水中的氧气或二氧化碳就会加快铜的溶解，它所附生的沉淀物会敷在管子的热屏极结构上使得循环水的质量逐渐恶化，水阻逐渐降低，最终形成水垢。不仅提高了防腐电极等水路铜件的氧化速度和损坏频率，而且使水中氧化铜进一步增加形成一个恶性循环，从而减小了水阻、降低了效率、增加了故障隐患。（2）水泵故障率高。改造前发射機水路循环水泵高出水箱最低点13cm，在检修水路或是清洁水箱等工作时，需要将水路中所有水放出，注水恢复时，管路中会有时进入空气，导致水位不能高过水泵，要通过主泵/备泵互倒来排出空气，这样长时间的切换操作会使水泵内部的温度迅速升高，加大了水泵的磨损，缩短水泵寿命，严重时会直接烧毁水泵，造成了故障发生率的增高，主用备用两个水泵同时出现故障，将会造成停播事故。

1.3 水路改造意义

在日常维护中，以上问题会造成水泵故障率高需要返厂维修或购置新水泵，浪费人力，提高了维护费用。此次水路改造能够释放劳动力，减少发射机备件更换频率，降低维护经费，提高了发射机冷却系统的稳定度，对安全播出意义重大。

2 水路系统改造方案

2.1 更换管线材质

现在机房水路管线采用的是纯铜材质管线，也是冷却水接触面积最大的铜制材料，更换管材能直接有效的从根本解决水质问题。考虑到发射机箱内部环境，管路需要接地处理使水路始终处于低电位，所以此部分依然采用铜质管材。我们将发射机外部管路包括水箱至室外室内两个冷凝器，以及与水泵连接部分，整体出水加回水管路总共30米左右全部替换为PP-R材质的管材。

2.2 水泵位置下沉

这次改造的想法是让水泵处于整个管路的水平线最低点，且低于清洁维护时的放水口，这样就能保证水泵中一直有水，以此达到保护水泵且利于管道空气排出的效果。我们提出具体方案为在原水泵位置地面旁冷凝器间隙位置向下挖深，做成长145公分宽110公分深度为80公分沉井（实际效果如图2所示），最后在沉井上方加装网状盖板，方便维护人员对水泵工作情况的检视。

2.3 更换高性能水泵

原水泵已不能满足发射机安全播音要求，自身机械性能较差，即使在完全不进入空气的情况下，水泵使用寿命都不长，经常在播音过程中出现状况。所以我们决定更换更高效耐用的新型水泵。新型水泵选用机型为格兰富CM型水泵，此水泵为全球广泛采购品牌，可靠性高，设计紧凑占地面积小，持久耐用，适用水温为-20至90摄氏度，接入管线中测试水压接近300Kpa，均符合发射机水冷系统需求。水泵安装时下面垫上水平底座，这样保证了水泵的水平度，稳定了水泵转子平衡，消除离心力引起的震动，减少轴承的磨损。与此同时为沉井加装了网状可透视盖板，既方便巡视又保障了巡视人员的安全。

2.4 更换高效离子瓶树脂

机房DF-100A广播发射机冷却系统回路中使用离子交换树脂罐对发射机冷却水进行过滤，起到消除水中离子，增加冷却水水阻的作用。此次改造为接入管路中的离子瓶更换了高效树脂，使用了陶氏UP6150型树脂，其更适合去处水中氧化铜离子，且具备出水纯度高、离子交换量大、使用周期长等优点。

2.5 加装数字水温监测器

在水路改造的同时在冷凝器出水处增加了水温检测器，并在中央控制室加装了数字显示器方便直观查看发射机冷却水温度，可以直观的查看发射机运行过程中，冷却水的变化，有利于机房工作人员及时有效判断发射机状态，对发射机进出水温度进行取样，通过功率计算、模型分析，能够直观地看到末级管的屏耗及其它水冷器件的功率损耗，为发射机故障处理、状态判断及健康度预测提供参考，提高发射机安全播出完好率，对判断发射机是否工作异常有极大帮助。

3 水路系统改造效果分析总结

水路工程改造完成并投入使用半年后，我们将以改造发射机各项相关指标与改造前进行了逐一对比，如表1、2、3所示。由于选用水泵比原有水泵功率稍低水压略有下降，但并不影响发射机水路冷却效率，其压力控制在0.3Mpa左右，符合发射机水路所需循环动力要求。

水阻和酸碱度都有了明显的提高，水质明显得到改善，进一步验证了我们的论证。

我们认为导致发射机水质较差的原因主要有：

（1）管材问题。现屏级冷却水路采用耐高压的硅胶管，在此情况下，电子管屏级和地之前的这一段硅胶管两端就存在相当高的电压，且由于水路中冷却水中夹杂着大量空气和空气中的微生物，不可能达到理论上高纯水的纯度，硅胶管两端防腐电极的铜头在水流的连接下就形成了正负两个电极，所以铜头将会发生铜的电解反应。现在机房水路管线采用的是纯铜材质管线，也是冷却水接触面积最大的铜制材料，冷却水直接接触空气，水中必然溶有大量二氧化碳，使水呈微酸性或酸性，并且有氧时，铜的腐蚀速度大大加快。改造经过一段时间的使用，我们对各机冷却水ph值再次进行测量其平局值在8.3左右成弱碱性，达到预期效果。解决了长期以来一直困扰的水质问题，工程完成至今已有一年时间，在日常维护中，通过实践证实，防腐电极的氧化速度得到大幅降低。（2）离子瓶树脂过滤效率低。原老式树脂，过滤效果低下，不能长期高效的应对冷却水的过滤工作。更换树脂后从测量结果可以看出水阻得到了明显的改善。（3）改造后发射机水泵故障率降低。通过水泵下沉改造水泵整体已处于水路最低水位，换水后水箱注入新水时，利用地势落差，注入的新水将第一时间到达水泵内，且将泵内空气从另一端排出，使其工作时内部始终有水，起到了冷却润滑的作用，对水泵形成保护，避免了换水后为了排出空气水泵在无水状态下长时间工作所带来的水泵磨损。

4 结语

我台丁机房这次水路系统技术改造工程通过经济实效的技术手段，解决了长期以来一直困扰的水质问题和水泵故障率高的问题，杜绝了隐患，起到了一劳永逸的效果。工程完成至今已有一年的时间，实践证实，防腐电极的氧化速度得到大幅降低，水质问题得到了明显改善，所有新型水泵截止今日均为出现任何故障，可以说这次水路系统改造工程获得了极大的成功。