船舶電氣設(shè)備水冷系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)

韓廣俊

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)在我國(guó)的不斷提升與發(fā)展，電氣設(shè)備的體積在不斷的減小，相關(guān)設(shè)備的性能在不斷的增加，設(shè)備運(yùn)行的速度也在不斷的提升。但是，電氣設(shè)備在我國(guó)船舶中應(yīng)用時(shí)仍舊會(huì)出現(xiàn)很多的問(wèn)題，造成相關(guān)的水冷系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行正常的使用。尤其是在能耗、散熱及噪音方面存在著極大的問(wèn)題。據(jù)此，需要針對(duì)其中所存在的問(wèn)題，對(duì)船舶電氣設(shè)備進(jìn)行有效的改造，并研發(fā)出新的技術(shù)來(lái)有效的控制與改善船舶電氣設(shè)備水冷系統(tǒng)，提升電氣設(shè)備在船舶水冷系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的效率。

關(guān)鍵詞：船舶電氣設(shè)備；水冷系統(tǒng)；研究與開(kāi)發(fā)

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

0 引言

近年來(lái)隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，船舶電氣設(shè)備中的相關(guān)電氣元件以及核心技術(shù)也有了進(jìn)一步的提升與發(fā)展。同時(shí)，電氣設(shè)備中的相關(guān)電器元件及芯片的發(fā)熱功率得到了進(jìn)一步、有效的提升。尤其就造成了船舶電氣設(shè)備中相關(guān)芯片所發(fā)散的熱量較多，但是船舶對(duì)電氣設(shè)備的散熱性能較低，導(dǎo)致散熱的效果較差等。此外，在船舶電氣設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生其他方面的問(wèn)題。據(jù)此，就需要針對(duì)船舶電氣設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行有效的改進(jìn)，進(jìn)而提升船舶電氣設(shè)備水冷系統(tǒng)的有效發(fā)展。

1 船舶電氣設(shè)備水冷系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)的船舶電氣設(shè)備中應(yīng)用風(fēng)扇來(lái)進(jìn)行散熱的方式相比較，利用水冷系統(tǒng)來(lái)對(duì)船舶電氣設(shè)備進(jìn)行散熱時(shí)，由于水的降溫速度極快，因而能夠更加快速的對(duì)船舶的電氣設(shè)備進(jìn)行快速、高校的散熱、降溫。此外，通過(guò)水冷系統(tǒng)的應(yīng)用，船舶電氣設(shè)備中所積攢的熱量不會(huì)被排放到周?chē)目諝馀c環(huán)境之中，從而有效的避免了船舶電氣設(shè)備由于熱量的排放導(dǎo)致其他負(fù)面影響的產(chǎn)生，造成船舶無(wú)法正常投入使用等情況的發(fā)生。

2 船舶電氣設(shè)備水冷系統(tǒng)的構(gòu)成

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

船舶電氣設(shè)備水冷系統(tǒng)中包含的是大功率的電氣設(shè)備、水冷板、循環(huán)是系統(tǒng)以及熱交換器等，此外還包含了能夠用于實(shí)時(shí)監(jiān)控的控制系統(tǒng)以及相關(guān)的保護(hù)裝置等等，如圖1所示。

水冷系統(tǒng)中的大功率電氣設(shè)備中主要是由相關(guān)的電子元件以及附屬的結(jié)線(xiàn)構(gòu)成的，其電子元件能夠產(chǎn)生巨大的熱量，需要應(yīng)用水冷板來(lái)進(jìn)行有效的散熱。而水冷板的作用就是船舶電氣設(shè)備中對(duì)電子元件產(chǎn)生的熱量進(jìn)行有效的傳遞與交換，達(dá)到一個(gè)良好的散熱的效果，是大功率電氣設(shè)備水冷系統(tǒng)中不可或缺的重要的組成部分。通常情況下，水冷板都是與IGBT以及低感母排等相關(guān)的元件進(jìn)行有效的融合與安裝的，由此來(lái)提升整個(gè)模塊的散熱效果。

2.2 工作流程

船舶電氣設(shè)備水冷系統(tǒng)的工作流程如圖2所示。船舶電氣設(shè)備水冷系統(tǒng)在工作的時(shí)候，其中的循環(huán)水系統(tǒng)會(huì)將溫度較低的水運(yùn)輸?shù)酱蠊β实碾姎庠O(shè)備中，以此來(lái)有效的減低電氣元件產(chǎn)生的熱量，給大功率的電氣元件進(jìn)行有效的散熱、降溫處理。之后，循環(huán)水在溫度升高后會(huì)流向熱交換器中，通過(guò)熱交換器的作用來(lái)有效的降低循環(huán)水的溫度。待水的溫度降低之后，就又會(huì)流回相關(guān)的補(bǔ)給箱中等待再次進(jìn)行散熱降溫。

3 船舶電氣設(shè)備水冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）水冷板設(shè)計(jì)。一般而言，在50KVA的電源裝置水冷系統(tǒng)中，水冷板是其中的一個(gè)重要的組成部分，水冷板性能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行散熱、冷卻的效果有著最直接的關(guān)系。對(duì)此，在設(shè)計(jì)水冷板的時(shí)候，對(duì)內(nèi)部的水道需要設(shè)計(jì)為多通道的結(jié)構(gòu)模式，由此就能夠有效的分散相關(guān)電氣元件的熱量，使得相關(guān)熱量分散的更加均勻與徹底，有效的提升散熱的效率。（2）主、支管路的設(shè)計(jì)。對(duì)于電氣設(shè)備內(nèi)進(jìn)行散熱水的進(jìn)入與流出的管道在設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要盡可能的采用上、下平行放置的一種狀態(tài)與模式。通常情況下，進(jìn)水口是在下部，而出水口是在上部的，符合進(jìn)水口溫度低、出水口溫度高、熱量向上走的一種現(xiàn)象與要求。（3）監(jiān)控與保護(hù)設(shè)計(jì)。水冷系統(tǒng)在進(jìn)行監(jiān)控與保護(hù)的時(shí)候，大致分為了四個(gè)部分來(lái)完成。1）系統(tǒng)初始化，即水冷系統(tǒng)中的通水、通電以及顯示臺(tái)軟件等進(jìn)行自動(dòng)的啟動(dòng)與運(yùn)行，同時(shí)還能夠自動(dòng)化的對(duì)相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行有效的配置與設(shè)置。2）下達(dá)控制令，需要相關(guān)的操作人員通過(guò)顯控臺(tái)來(lái)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)下達(dá)相關(guān)的指令與命令。同時(shí)通過(guò)PLC軟件來(lái)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行有效的設(shè)置與處理，進(jìn)而對(duì)整個(gè)模塊進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的電控閥的處理。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)傳統(tǒng)的船舶電氣設(shè)備在散熱時(shí)所使用的風(fēng)扇散熱系統(tǒng)的體積較大，對(duì)資源的消耗量較大，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生較大的噪音等問(wèn)題。由此，就針對(duì)其中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了有效的改正與加強(qiáng)，進(jìn)而研究出來(lái)的水冷系統(tǒng)能夠有效的解決這些問(wèn)題。同時(shí)，船舶電氣設(shè)備水冷系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性強(qiáng)，散熱的效率高，這些優(yōu)勢(shì)能夠極大程度的提升我國(guó)船舶電氣設(shè)備的工作效率，促使我國(guó)更好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]桂永勝，謝坤，胡剛義等.船舶電氣設(shè)備水冷系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)[J].機(jī)電工程，2015（12）.

[2]盧森微.基于虛擬現(xiàn)實(shí)的船舶電站仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的研究[D].鎮(zhèn)江：江蘇科技大學(xué)，2014.