DF100A型PSM短波發射機冷卻系統

劉萍

【摘 要】 發射機冷卻系統在整個發射系統中占有重要的地位，熟悉冷卻系統的工作原理對發射機的正常運行具有重要的意義。

【關鍵詞】 高壓風機 蒸發冷卻 離子瓶 替死鬼

大功率的發射機的電子管和其他大功率元件如陽極槽路線圈和電阻等，必須進行冷卻才能工作。對其他一些工作溫度較高的元器件，也要進行降溫。各個機箱也需要通風降溫，以利于設備穩定工作，降低設備老化速度。所有冷卻系統的熱量，必須排出室外。

1 大功率的電子管冷卻方式有以下幾種

（1）自然冷卻方式。（2）強制風冷方式。（3）水冷方式。（4）蒸發冷卻方式。（5）特超蒸發冷卻方式。

自然冷卻方式只用于小功率電子管，對大功率電子管來說，強制風冷方式最為簡單可靠。但特大功率電子管以用特超蒸發冷卻方式較為優越。對大功率發射機來說，冷卻系統是比較復雜的，其可靠性直接關系著發射機能否穩定地工作，因此，冷卻系統的可靠性設計是非常重要的。

2 發射機的冷卻

由于發射機工作時，電子管（尤其是板極）散發的熱量和一些大型射頻元器件散發的熱量，需要用強制冷卻的方式排出。發射機的冷卻方式的名稱主要視該機末級電子管的冷卻方式而定。

電子管在發射機中是一種能量轉換器，在能量轉換過程中，輸入能量除大部分轉換成能量外，剩余部分作為損耗以熱的形式釋放，為此，要求電子管在正常運行中必須保持一定程度的熱平衡。保持熱平衡的方式稱為冷卻方式，大功率發射機由于自身熱輻射量較大，僅靠空氣自然對流不能實現熱平衡，因此要采用強制冷卻方式。

大功率發射機的電子管和其它大功率元件如陽極槽路和電阻等，必須進行冷卻才能工作。對其它一些溫度較高的元器件，也要進行降溫。各個機箱也需要通風降溫，以利于設備穩定工作，降低設備老化程度。

2.1 發射機的冷卻方式

發射機的冷卻方式有：自然冷卻方式 、強制風冷方式、水冷方式、蒸發冷卻方式、超蒸發冷卻方式。常用的有三種：強制風冷方式、水冷方式、蒸發冷卻方式。

2.1.1 強制風冷

強制風冷是一種比較簡單的冷卻方式。強制風冷是利用風機產生的高壓快速氣流將電子管和其他射頻元件散發的熱量帶走。強制風冷在大功率發射機中一般是與蒸發冷卻或水冷共用。強制風冷有負壓冷卻和正壓冷卻兩種形式。負壓式風冷是將發射機中的熱量抽走；正壓式風冷是將冷空氣送入發射機，將熱量帶走而達到冷卻的目的。

2.1.2 水冷

水冷式電子管陽極的冷卻，是使冷卻水直接通過陽極表面，吸收陽極發出的熱量而完成的。

2.1.3 蒸發冷卻

電子管的蒸發冷卻就是利用電子管自身耗散的熱量使水沸騰而蒸發，并將熱量排除而達到冷卻電子管目的的一種冷卻技術。蒸發冷卻基本原理就是利用水變蒸汽的散熱原理而提出的一種冷卻方法。蒸發冷卻的優點：具有受外部自然條件影響小，設備維護簡單，冷卻效率高，電子管能承受過負荷等優點。

蒸發冷卻電子管板極結構有以下特點：（1）板極厚度比普通水冷管厚。這是考慮到在板極上接收從陰極而來的電子撞擊，致使發熱部位和溫度分布不均勻。因此，很薄的板極會因金屬側面積過小、熱阻較大而促使上述不均勻現象更加明顯。若把電子管板極適當加厚，即增加板極導熱體的側面積，使熱量能通過板極金屬側面的傳導，迅速流向溫度較低的點，從而使板極溫度分布得比較均勻，這就相對提高了散熱系數，使電子管板極單位面積散熱量增加。（2）板極表面具有粗的齒狀或肋狀或孔槽狀散熱體。電子管板極做成多齒、孔槽或肋形的作用是使板極外表面能形成許多不等溫點。當電子管工作時板極上齒的根部溫度較高，齒的端部溫度較低，若齒根部溫度超過臨界值而形成膜狀沸騰時，電子管即可依靠加厚的板極將熱量傳到齒的中部和端頂，由于這些地方將熱量傳給沸騰水和蒸汽。可見，正是由于孔槽或肋形的這種散熱和、結構，才造成和加強了沸騰時水的多點翻滾和對流，也阻礙了汽膜的形成。蒸發冷卻電子管所以能在過負荷情況下工作而不致損壞電子管，其原因也在于此。

3 DAF100A型PSM發射機的冷卻系統

3.1 高壓風機

在射頻放大器機箱里，用單一的高壓風機向固態射頻寬帶放大器，高前、高末射頻功率放大器，低電平音頻放大器。這個風機也向主機箱機柜里的那些單元吹冷風。這個風機的冷風也分配到調制器和射頻放大電子管的柵極和燈絲的風口處，發射機工作在高頻時必須對該處介質熱量進行控制。

3.2 水蒸發冷卻系統

水蒸發冷卻系統使用單一水泵向蒸發鍋和水冷的射頻元件供水。一個單獨的儲水箱（汽化分離水箱）裝在2單元低周機箱內9單元調制器下方。水是從水箱里抽出并送到蒸發鍋去。從鍋里溢出的水返回到水箱作下次循環，鍋里產生的水蒸汽經汽水分離箱送至熱交換器的蒸汽盤管中，在那里將蒸汽冷凝成水最后返回汽水分離箱送至熱交換器的蒸汽盤管中，在那里將蒸汽冷凝成水最后返回汽水分離箱完成閉路循環。

從水泵中打出的熱水也是直接送至熱交換器內的水冷盤管中，在那里水被冷卻到水冷的射頻元件可用的適宜溫度。在通過射頻元件后，水返回汽水分離器箱中以供再循環用。如圖1所示：

3.3 冷卻水流經的主要元件和流量

（1）高末槽路3L12的三根短路棒，水流量2GPM。（2）高末槽路3L12，水流量6GPM。（3）水冷的射頻元件3C38、3C39、3R31、3R32，水流量2GPM。（4）高末管蒸發鍋，水流量6GPM。（5）汽水分離箱中裝有一個高水位切斷開關（2S6），一個低水位告警開關（2S5）和一個低水位切斷開關（2S4）。

3.4 PSM發射機的冷卻系統中串入離子瓶

水路中有一個水軟化器（即離子交換器）。在所有的時間它都保持蒸汽和水路系統水的純度。endprint

純蒸餾水進入發射機冷卻系統后，就會被系統元件污染和電解。在銅管系統中，當氧氣和二氧化碳進入系統水中，將增強銅的溶解。它所附生的沉淀物質如氧化銅會敷在管子的陽極結構上。這種氧化形成的速率取決于水系統陽極運行后的損耗。對 水的腐蝕和電解將使水很快地惡化，其結果將最終形成水垢。為了抵制沉淀氧化物的后果，可以定期更換水。然而，這會增加水垢的形成，因每次換水都會帶入附加的雜質。可見，基本的一點是最初灌入水路系統的水要用高質量的水。還有重要的一點是要準備對水系統不斷地進行再生（即純化處理），采用這些步驟以使在可能的范圍內消除污染源。若干污染包括氧氣、二氧化碳、金屬離子和有機物都將加速形成結垢。為了維護水的質量達到一定的要求，在系統中對水進行不間斷的再生（純化）。這種再生水是讓一部分水通過一些適宜的交換離子而實現的。

PSM發射機裝備的水凈化系統，包括一個玻璃纖維樹脂罐和需要將水罐同發射機熱交換器系統連接起來的特有的一些管道部件組成。來自熱交換器的回水向樹脂濾水器注水，從濾水器出來的去離子水又接到從熱交換器出來到冷凝器的回水管中。凈化水環路每小時能連續對冷卻系統水的總量的5～10%進行反復凈化。

3.5 冷卻體統的維護

3.5.1 冷卻系統清潔

任何時候都必須保持冷卻系統的清潔。在蒸發鍋的水管中安裝有濾網以攔截可能進入管道系統的 任何聚積物。每月清潔一次濾網，如果濾網內積累了大量的不尋常的渣滓，可每月進行多次清網。

任何時候都應保持蒸發鍋和相連的硼硅酸耐熱玻璃蒸氣管的清潔，當這些蒸氣玻璃管需要清潔時，用肉眼就可以判明。

所有連到蒸發鍋的水管都裝有電解替死鬼，需要定期更換。與蛇形軟水管相連接的一小段銅管就是電解替死鬼。這些替死鬼的工作條件決定了需要將它們更換的時間。替死鬼必須伸進軟水管的卡子大約1/8英吋，以使這個卡子能保護水系統密封性。定期檢查替死鬼的情況，需要時將其更換。分離水箱和冷卻水箱應定期檢查，需要時進行清潔以保持水的分流量合適。

如果水流不正常，將剛測量水流的閥門拆開關進行清潔。在熱交換器上裝有四個閥門，裝電感3L12和它的短路棒以及高末負載網絡的輸入水管端。另一個閥門在高末蒸發鍋入水管中，它在高末放大器機箱后面蒸發鍋下部的旁邊出口。

清潔閥門時，去掉軟管拆開閥門，用水沖洗，然后重新裝好閥門，在加水之前擰緊這些管道上的所有軟管。

清潔熱交換器單元以保持它沒有灰塵和其它積物。清潔周期根據每個設備的具體情況而定。水再凈化系統的維修。

3.5.2 儀表的校準

如果因為某種原因需要對儀表進行校準時應遵照下列步驟：將電源切斷，將兩邊的兩個螺絲擰下，把儀表裝置的蓋摘下。把來自終端盒接到表內的導線拆下。在同樣的這兩個端子間跨接上一個50kΩ精密電阻。給表重新接上電源，調整電位器，直到儀表的讀數達到50kΩ為止。再換上1MΩ進行校準。校完后，拆除電阻，重新連接上表內部導線，并裝好蓋板。

3.5.3 樹脂的更換

當保持高水阻率樹脂的介質能力喪失時，應該更換。

3.6 在DAF100A型PSM發射機冷卻系統出現故障時，發射機控制系統是如何動作進行保護的

（1）在PSM發射機的控制系統中，設置有：風水不正常保護和溫度過高保護。（2）強制風冷方面設置有一個主風機風接點保護，兩個調制器風接點保護共三個風接點保護，在控制回路中如果有哪個風機產生的風量達不到設計要求，風接點會動作使1K7失電，1K7的常開接點9、5斷開，在燈絲控制回路中會切斷燈絲進行保護；（3）水方面有：低水位切斷、高水位切斷保護，這兩個任何一個達到設定范圍會切斷燈絲進行保護。還設有蒸發鍋水流接點，在水正常時其接點接上，若不正常，及時切斷燈絲進行保護：另外還裝有水位過低報警，當水位達到設定低水位時，告警鈴會及時進行報警，使值班人員及時采取措施保證發射機正常運行。（4）溫度過高保護：當設備溫度過高，超過溫度接點的設定值，繼電器1K6失電，常開接點斷開，在燈絲控制回路中會切斷燈絲進行保護。endprint