中波广播发射机冷却系统故障处理与预防

2023-02-27伍紫爱

电视技术 2023年12期

伍紫爱

（浙江省中波发射管理中心青田广播转播台，浙江丽水 323900）

0 引言

中波广播发射机在广播行业扮演着不可替代的重要角色。良好的冷却系统是保障中波广播发射机正常运行、延长其使用寿命的关键因素。冷却系统在中波广播发射机中有十分重要的作用，可以保护设备、提高设备稳定性和效率、延长设备使用寿命，确保广播发射机的安全运行，对于广播系统的正常运行和广播服务的质量具有重要的影响。因此，探讨分析中波广播发射机冷却系统的故障具有重要意义。

1 中波广播发射机冷却系统概述

中波广播发射机冷却系统是指用于保持中波广播发射机正常工作温度的一种设备，主要作用是降低发射机内部的温度，以保证电子元器件的稳定性和寿命。中波广播发射机在工作时会产生大量的热量，需要通过冷却系统将热量散发出去，以保证设备正常运行。中波广播发射机冷却系统有很多类型，主要分为以下4 类。第一，空气冷却系统，是最常见的一种类型，包括散热器和冷却风扇，通过将空气吹过散热器上的散热片，将热量带走并散发到周围环境中。第二，水冷系统，把水当作冷却液来冷却发射机，包括水泵、散热器和水管等组件。水冷系统可以提供更高的冷却效率，因为水的导热性能比空气好。第三，蒸发冷却系统，利用水的蒸发热来降低发射机温度，通常包括蒸发冷却器和风扇。蒸发冷却系统通过将水蒸发，吸收热量并冷却发射机。第四，液冷系统，一种高效的冷却方式[1]，利用液体冷却剂来直接接触并吸收发射机产生的热量，然后通过循环将热量带走。上海明珠3 kW 广播发射机是水冷型发射机，因此本文接下来着重研究水冷系统相关内容。

2 中波广播发射机水冷系统的组成结构及工作原理

2.1 水冷系统的组成结构

中波广播发射机水冷系统主要由5 部分组成，如图1 所示。一是冷却塔，水冷系统的核心部件之一，用于存储水，需要具备抗腐蚀、耐高温、密封性好等特点，必须具有足够的容积和流量，以满足发射机长时间运行时的冷却需求。二是水泵，将水从冷却塔中抽出并送到发射机散热器处，主要由电动机驱动，通过控制水的流速和流量，确保水在发射机内均匀分布。三是散热器，是将水中的热量传递给周围空气的组件，主要由许多平行的散热管组成，水在散热管内流动，通过管壁的换热作用将热量传递给周围环境。四是水管和接头，用于连接水泵、散热器和冷却塔等组件，确保水在各个组件之间顺畅流动并且不会泄漏。五是控制系统，用于监测和调节冷却系统的运行状态，包括水泵的启停、散热器的温度控制及冷却塔的水位监测等[2]。控制系统可以通过传感器和电路板等设备实现自动化控制，以确保冷却系统的运行稳定和可靠。

图1 中波广播发射机水冷系统的组成

2.2 水冷系统的工作原理

中波广播发射机水冷系统基于热传导和热交换的原理，通过循环冷却水吸收设备产生的热量，通过散热装置将热量释放到周围环境中。

水冷系统的工作原理如图2 所示，箭头代表水流方向。水冷系统启动时，水泵开始运行，水泵通过水管路将冷却水从冷却塔中抽取出来。抽取的冷却水经过管道输送，进入中波广播发射机的散热设备。在散热设备中，冷却水与发射机内部产生的热量进行接触和传递，通过冷却水吸收热量，以此降低发射机的温度。冷却水经过发射机热量交换后温度升高变成热水，通过管道离开散热设备进入冷却塔。进入冷却塔后，通过风扇或者自然对流的方式进行空气散热，这时热量便可以从冷却水中传递到周围的空气中，以此使冷却水的温度降低。冷却水经过冷却塔散热后，通过管道重新回流到发射机的散热设备，循环使用。

图2 水冷系统的工作原理

3 水冷系统常规故障分析

中波广播发射机水冷系统长期持续运行，可能出现一系列故障。这些故障问题通常可以分为6 类，分别是水泵故障、冷却装置故障、循环水管道堵塞、传感器故障、水质问题以及电气故障[3]。

3.1 水泵故障

水泵故障是水冷系统比较常见的故障类型。水泵由电源、轴承及叶轮等组成，在持续运行过程中，不同部件可能产生不同的问题，大致可以归纳为6 类。第一，水泵电源故障。水泵电源故障时，水泵无法正常启动或停止工作，会造成水泵运转声音异常以及水泵内部的液位突然变化等情况。第二，水泵轴承磨损。水泵轴承磨损时，水泵的运转状态出现异常，造成水泵产生明显的异常噪声、振动或其他异常声音，出现水泵转子卡滞、水流减弱等情况。第三，水泵漏水。水泵漏水会导致系统内的其他设备出现异常或故障，会造成水泵周围出现明显的水迹或水渍，发射机水冷系统的水位下降，出现明显的压力下降等现象。第四，水泵堵塞。水泵出现堵塞，会导致循环水流量下降或中断，会造成水泵运作声音有异常，水泵周围的水流有变慢或停滞、无法正常供水等情况。第五，水泵叶轮损坏。水泵叶轮损坏，会造成水泵产生响声，水泵运行时的水流量减少，水冷系统的水位明显下降等情况。第六，水泵过热。当水泵过热，水泵内部会出现一些特殊的现象，会造成水泵表面出现的热量明显，严重的会有烧焦或融化等情况[4]。

3.2 冷却装置故障

冷却装置故障是水冷系统中影响水冷却散热的常见故障，具体可分为3 种类型。第一，水泄露故障，会产生比较明显的现象，造成水渍或水迹明显增多，水压明显下降，水冷系统水位明显下降等情况。第二，阀门故障，会导致阀门无法开启或者关闭。第三，风扇故障，会导致风扇无法启动或者风扇产生异常噪声及转速减慢。

3.3 循环水管道堵塞

循环水管道堵塞主要指水冷系统中水流通道受阻，主要分为内部堵塞和外部堵塞两种。内部堵塞指水冷系统内部的管道出现堵塞，一般会出现循环水的水流减小或水流中断、水压异常增加或者减少、发射机周围温度异常升高等情况。外部堵塞指水冷系统管道的外部受到阻塞，一般会出现水源供给问题、水压下降、发射机周围温度异常升高等情况[5]。

3.4 传感器故障

传感器是水冷系统的关键部件，可以监控系统其他部件的运行状态。传感器主要指温度和压力传感器。传感器故障主要分为传感器失效和传感器信号异常，这两类故障均可导致无法准确监控水冷系统温度和水压的数值，无法确定水冷系统的运行状态。

3.5 水质问题

水质问题是比较严重的问题，会造成发射机各种情况发生，如堵塞、异味、腐蚀等。水质问题主要分冷却水水质问题和循环水处理问题。冷却水水质问题会导致水冷系统的冷却效果下降，导致发射机温度升高，还会造成冷却水酸碱度失衡，使相关金属部件出现生锈、腐蚀的情况，还会造成微生物滋生，影响水冷系统环境，严重的会出现堵塞现象。循环水处理问题一般是由水泵故障、管道堵塞、管道泄露等故障引起的，故障发生时，由于冷却效果下降，工作温度升高，会导致发射机性能下降。

3.6 电气故障

电气故障主要是指水冷系统中各个电气元件的故障，主要分为4 大类。一是供电故障，一般由电源故障引起，会造成发射机水冷系统无法正常供电，供电中断、电压过高或过低等情况。二是控制系统故障，一般由控制器、控制电路及传感器等控制相关元件引起，会造成水冷系统无法进行准确的控制和调节，导致水冷系统工作异常，严重时会影响系统的安全运行。三是电机故障，一般由水泵电机或者风扇电机引起，会造水循环不正常，进而影响发射机的冷却效果和稳定性。四是连接线路故障，一般由于接线端子松动或腐蚀、线路短路或断路等情况引起，会造成控制系统的工作和设备的正常运行[6]。

4 水冷系统故障处理

水冷系统的常规故障处理一般都需要检查相关部件的运行状态，并监测相关部件运行参数，通过该操作确定是否为该部件的问题。如该部件存在问题，必须先进行断电操作，再进行检测排查。

4.1 水泵故障处理

对于电源故障，可检查供电电路、电源线路和开关等部分。如有问题，修复或更换故障的电源设备。对于水泵轴承磨损问题，需拆卸水泵的外壳，检查轴承是否磨损或损坏，如有问题，更换新的轴承。对于水泵漏水问题，需检查水泵密封件是否完好，如有漏水情况，需重新安装或更换密封件。对于水泵堵塞问题，需检查水泵叶轮或进水口是否被杂物堵塞，如有堵塞，清理堵塞物即可。对于水泵叶轮损坏问题，需检查水泵叶轮，如有损坏，需拆卸叶轮并更换新的叶轮。对于水泵过热问题，需检查散热器和风扇是否正常工作，如工作不正常，需更换风扇。经过以上检查处理恢复水冷系统电源供应后，还需监测水泵的运行状态。

4.2 冷却装置故障处理

对于水泄露故障，需检查水冷系统密封件是否完好，如有泄漏情况，需重新安装或更换密封件。对于阀门故障，需直接进行修复或更换新的阀门。对于风扇故障，需检查风扇是否有损坏，如有损坏，应拆卸并更换新的风扇。经过以上检查处理重启水冷系统后，还需监测冷却装置的运行状态。

4.3 循环水管道堵塞处理与预防

检查处理循环水管道堵塞前，需关闭入口阀门。若是内部堵塞，可清洗管道以确保循环水正常流动；若是外部堵塞问题，应检查水冷系统密封件是否完好，如出现泄漏情况，重新安装或更换密封件。此外，还需检查管道阀门，如有故障也需更换。经过以上检查处理重启水冷系统后，还需监测冷却装置的运行状态。

4.4 传感器故障处理

传感器发生故障，需检查所有传感器的外观和连接情况，确保传感器没有物理损坏或松动连接。排查采集的数据是否正常，如数据异常，可通过校准的方式进行校正，实在无法修复或者损坏严重的，需及时进行更换。除此之外，对信号干扰问题也要进行排查，如有干扰情况发生，可采取屏蔽措施或更换线路。经过以上检查处理重启水冷系统后，还需监测相关传感器采集的数据是否正常。

4.5 水质问题处理

对于冷却水水质问题，可进行冷却系统的清洗，包括更换冷却水、清洗冷却器、清洗过滤器等操作。对于金属部件被腐蚀的情况，可先进行清洗和修复受腐蚀的部件，再添加腐蚀抑制剂。除此之外，还需对水质进行相关检查，如针对pH 值、电导率、溶解氧含量等指标进行检测，通过这些指标来改善调整水质。对于循环水处理问题，可检查水位控制系统中记录的相关数据，并且需要检查水冷系统的密封情况和管道连接是否正常。经过以上检查处理重启水冷系统后，还需对整个水冷系统的运行进行监测。

4.6 电气故障处理

处理供电故障，需判断供电系统的工作情况，根据工作情况进行相应检查，如检查电源开关、保险丝、断路器等。若控制系统故障，需检查控制系统的传感器、控制器、控制元件等是否正常工作，确保控制系统无故障。对于电机故障，可对水冷系统的电机进行检查，包括运行状态、温度、噪声等，确认电机是否存在故障。对于连接线路故障，可根据具体故障类型进行相应的维修和排除工作，如更换损坏部件、重新连接线路、调试控制系统等。经过以上检查处理重启相关电气系统后，还需监测其他电气部件的运行状态和数值。

5 水冷系统故障预防措施

水冷系统是中波广播发射机的重要组成部分，是中波广播发射机能否正常稳定运行的关键。因此，针对水冷系统故障，必须采取相关的预防措施，以此提高设备的可靠性和稳定性，确保广播信号的正常传输。预防措施主要从定量与定性两个方面入手。

5.1 定量预防措施

定量预防主要是从数据检测入手，设置相关数据阈值进行故障预防及判断。例如，设置温度监控合理的温度报警阈值，确保监控系统能够及时发出警报并记录异常情况；设置水质分析样本值，包括pH 值、溶解固体含量及微生物检测等，后续可根据监测结果采取相应的水处理措施；设置水流量监测阈值，可对异常水流进行报警并记录，通过水流量记录的积累和分析，可以发现水泵故障、管道堵塞等问题；设置压力监测阈值，掌握水压情况，确保管道和连接件的正常工作状态。

5.2 定性预防措施

定性预防主要是从定时定期维护角度入手，进行常规的监测和评估，以此保证系统的健康运行。例如，制定定期维护计划，包括定期更换滤芯、清洗散热器、冷却塔和水泵等设备，根据使用周期和制造商建议制定维护周期，确保设备处于最佳状态；制定巡回检查计划，在巡回检测过程中观察各个部件的工作情况，观察是否有异响、渗水、松动等异常情况，通过经验判断是否存在潜在故障风险。除此之外，对于人员的素质和经验交流，也可以制定定期的培训教育计划。