DX200中波發射機冷卻系統的維護

沈選剛

（作者單位：云南廣播電視臺）

美國哈里斯公司生產的DX200全固態中波發射機是國內中波廣播發射機的主流機型之一。DX200發射機結合了水冷與風冷兩種冷卻方式，一是由流經冷卻水管的冷卻水帶走發射機主要發熱部件的熱量，二是由內部閉環風冷系統帶走其余發熱部件熱量，吹至冷卻水管上帶出發射機。冷卻系統對于發射機正常工作至關重要，當發射機冷卻系統發生故障時，往往導致發射機降功率播出，甚至停機[1]，因此，系統了解發射機冷卻系統就顯得至關重要了。

1 DX200發射機冷卻系統介紹

發射機冷卻系統由水冷系統、內部風冷系統、水泵箱和外部熱交換器構成，如圖1所示。

圖1 發射機內冷卻系統原理圖

1.1 水冷系統

60 L/min的冷卻水，進入發射機頂部，通過熱量交換柜后進入功率放大器模塊的冷卻部分。冷卻水分為兩個并行的30 L/min干流，每個并行干流負責冷卻發射機的兩個機柜。之后，每個干流又分為三個并行支流，中間支流為18 L/min，用于冷卻其兩側模塊的兩個放大器，兩側支流分別為6 L/min，各用于冷卻一個放大器。隨后，三個支流在發射機底部合并流入下一個機柜，冷卻原理與上一個機柜相同。流出該機柜之后，水路重新合并，流出放大柜，進入整流柜當中。進入整流柜的冷卻水主要進行二極管、整流橋和阻流圈的冷卻。其中，在整流管的熱傳導接觸面上使用壓力為2700 kg的夾接設備，以保證熱量傳遞的有效性。

圖2為單個功率放大器模塊水冷原理，熱量由模塊上的金屬-氧化層半導體場效晶體管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET） 放 大管產生，傳遞到接口塊。功率放大器模塊插入發射機功率合成母板后，在彈性條上的螺釘擰緊后，彈性條支撐接口塊緊壓有冷卻水通過的冷卻塊，增加了熱傳導的有效性，從而使經過的冷卻水有效帶走熱量。

圖2 功率放大器模塊水冷原理圖

1.2 風冷系統

不直接由冷卻水冷卻的部件，它們的熱量由發射機頂部熱量交換柜的風機產生的強對流氣體帶走。圖3為發射機功放柜閉環風冷系統，強對流氣體在發射機內經過一個循環后，熱空氣被帶到熱量交換柜中的盤管，盤管收集到的熱量不斷由循環流動的冷卻水帶走。

圖3 閉環風冷系統

1.3 外部熱交換器

在發射機外部，由外部風-水熱交換器（換熱器）對隨管道流出的冷卻水帶出的熱量進行風冷，冷卻降溫后的水再循環回到發射機內使用。換熱器有兩個風扇，風扇啟動與停止由安裝在換熱器水路管道上的溫控傳感器控制。冷卻風扇的啟動溫度可根據需要進行設置，出廠建議設置為在20 ℃時，僅有一個風扇工作，溫度升高到26 ℃時，兩個風扇同時工作。

1.4 動力系統與循環水

主備水泵安裝在水泵箱中，循環水的動力由3.7 kW三相動力水泵提供，并有備用水泵，當一個水泵失效時，立即自動切換。系統用水流量由流量閥調整為60 L/min。水路系統配置有壓力表指示當前內部循環水的水壓，如果壓力表示數減小，表示當水量不足，可通過水泵向系統內注入處理過的外水。通常，內水壓力保持在0.8~1.2 Pa。

另外，發射機對使用的冷卻水也有嚴格要求，云南廣播電視臺中波發射臺使用的冷卻水由一個多級過濾的反滲透系統過濾，使水質符合使用要求。

2 DX200發射機冷卻故障處理

2.1 故障監測

在功放單元和電源整流器機柜中都裝有各自的泄露監測器和流量開關。當出現漏水或系統水流量減小時，系統會自動地關斷相應的那個功放單元[2]。另外，在各功放單元中還裝有風量監測器。對功放單元中的風量情況連進行監測，如果檢測到由于風扇壞了或者機柜門未復位而使風量減弱，系統將降功率運行直到將問題排除。

泄漏監測器位于各機柜底部，分別為右機柜中U2、中機柜中U3、左機柜中U4以及擴展機柜中U5、熱量交換柜中U1。這些泄漏監測器是獨立的光學裝置，用于檢測機柜底部是否存在液體，有冷卻液泄露時激活LED模擬面板上的冷卻故障[3]。流量開關4S1位于熱量交換柜中。如果發射機冷卻系統未加注冷卻液或冷卻液流量過低，則通過4S1-1向發射機接口板發出禁止開機命令。

風冷系統設置有風量監測器和溫度傳感器。風量監測器位于各調制編碼板背部，調制編碼板包括1A25、1A26、1A27、1A28、2A30，調制編碼板1A29采用溫度傳感器監測機柜環境溫度。同時，輸出網絡柜中有風量監測板8A3進行風量監測。

2.2 常見冷卻故障

2.2.1 冷卻-降低LED亮紅燈

發射機工作過程中功率降低，同時LED顯示板上的模擬輸入功率-反射指示燈點亮變紅，指示發射機的冷卻量減少。為了檢測哪一個柜有減少的氣流，打開所有前門，觀察調制編碼板上所有的DS7和輸出監測板上的DS1[4]。其中調制編碼板A30監測擴展機柜、調制編碼板A28監測左機柜、調制編碼板A26監測中機柜、調制編碼板A25監測右機柜、輸出監測板監測輸出網絡柜。如果這些LED有任意被點亮，須對那個柜進行以下檢查：測量發射機工作環境溫度，應該小于50 ℃；風機是否正常工作，確保風機沒有葉片故障。

2.2.2 冷卻-故障LED亮紅燈

冷卻-故障LED亮紅燈指示較為嚴重的冷卻故障，該故障會導致發射機關機。工作人員要檢查水流、泄漏檢測器、發射機工作環境空氣溫度。

可以借助外部發射機接口板指示燈判斷故障，觀察外部接口板上故障指示燈，DS9-低流、DS5-泄漏、DS7-環境過高溫度，可以快速定位和排查故障。

2.3 故障處理實例

2.3.1 發射機內軟管和銅管連接處漏水

故障現象：故障指示冷卻-故障LED亮紅燈，外部接口板DS5-泄露LED燈點亮。

故障處理：經檢查發現功放柜進水口軟管與銅管連接處漏水，機柜底部泄露監測器檢測到機柜底部有積水進行故障反饋。如圖4所示，部分功放模塊上有積水。這時需要清除機柜底部與功放模塊上積水，緊固連接軟管與銅管的抱箍螺絲，對受影響的功放模塊進行更換。

圖4 泄露監測

經驗總結：此次故障發生在冬季，由于氣溫驟降導致發射機功放柜軟管與銅管連接處兩種介質熱脹冷縮系數不一樣，進而導致連接處漏水。工作人員在日常檢修中須對各連接處進行仔細檢查。

2.3.2 發射機循環水系統流量異常

故障現象：發射機閑置一段時間未開機，試機時冷卻-故障LED亮紅燈，無法開機。

故障處理：經檢查發射機外部接口板上DS9-低流故障燈點亮，冷卻水路壓力正常，流量表顯示流量始終保持在20 L/min。懷疑是發射機內部管道堵塞。脫開整流器柜單獨連接發射機功放柜、熱交換器與外部熱交換器運行水路系統時，水流量正常，判斷整流柜內部水路系統堵塞[5]。脫開整流柜內軟管與銅管接頭發現該部分管路電解雜質較多，對管路形成一定的阻塞，如圖5所示。另外，阻流圈水路堵塞，也導致匯集流出發射機的水量減小。清洗整流柜附近堵塞管路，使用水管打壓器清通阻流圈管道，并反復進行正反向沖洗后流量恢復正常。

圖5 水路堵塞

經驗總結：整流器處由于電場作用，水質變化時候，水中離子容易在此處發生置換，工作人員日常維護時須經常對冷卻水水質進行檢測；由圖1水路系統結構可以看出，阻流圈位置處于低位且沒有設計排水口，發射機靜置時水路中雜質易在此沉淀，在對循環水進行整體更換時候需借助氣泵等工具排出存水。

2.3.3 發射機冬季管道結冰

故障現象：冬季開機時，冷卻-故障LED亮紅燈，無法開機。單獨運行水路系統冷凝管道中有異響，流量表無流量顯示。

故障處理：檢查發現外部風-水熱交換器盤管結冰凍裂。在管道解凍后，工作人員對損壞的管道進行修復后，發射機可以正常開機。針對冬季換熱器結冰的問題，云南廣播電視臺中波發射臺采取的措施是采用溫度傳感器配合可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）自動控制系統，溫度傳感器監測到低溫條件輸入到PLC，PLC通過邏輯判斷輸出開關量，輸出電路與水泵-風機控制繼電器主電路并聯[6]，低溫情況下導通水泵-風機控制電路，使發射機水路系統在冬季低溫情況下自動運行，而且不影響發射機正常開關機，如圖6所示。PLC同時控制暖風機，以應對寒冷天氣。當然也可以把冷卻液更換為乙烯-乙二醇/水混合液，來降低冷卻液冰點。

圖6 冷卻控制電路

經驗總結：云南廣播電視臺中波發射臺采用的冷卻水是反滲透過濾系統制備的純水系統，冬季冰點以下會結冰。冷卻水進入外部換熱器后，分流為若干冷卻細管支路，支路管道管壁極薄，又存在很多彎頭，水結冰時體積膨脹。該部分管道是冷凝管道結冰時最容易凍壞的部分，須考慮寒冷天氣防凍措施。

2.3.4 其他故障

提供動力的水泵箱內也是故障多發點之一，DX200發射機循環水泵采用的是離心泵，與之連接的部件全部是銅管。由于水泵軸心和銅管軸心不能保證完全同軸，加之長期的機械振動，容易對各連接處或水泵軸承產生磨損，造成漏水。日常補水開啟和關閉的閥門也是開關操作較頻繁的位置，出現過滴漏現象，工作人員須在值機過程中多加注意。

3 發射機冷卻系統維護

（1）定期檢查水泵箱循環水壓力表，保證循環水壓在0.8~1.2 Pa。若在短時間內頻繁補水，則應該立刻對整個循環水系統進行檢查，看是否有漏水點。

（2）定期對設備冷卻水進行檢測。水的 pH值應該在7~9。確保循環水電阻率至少是50 kΩ/cm3，抽樣水的取樣點可以是內部循環水的排氣口或放水閥，此外，需注意不要從膨脹箱的放水口進行取樣，因為這部分水不通過內部循環水系統。對于儲水罐中制備補充用水，也須進行檢測，確保電阻率不小于60 kΩ/cm3。

（3）做好設備的清潔與除塵。工作人員應定期清潔外部熱交換器，確保熱交換器上冷卻盤管無碎屑、灰塵和其他阻塞物體，可以使用加壓的水槍進行沖刷來清除雜質；定期清潔發射機內部和頂部換熱器，發熱元器件更易吸附灰塵，該部分位于發射機頂部，可使用毛刷配合吸風機進行清潔。各漏水檢測處也需進行清潔除塵，避免因灰塵造成漏水誤判。

（4）定期系統檢查水路系統包括功放單元和整流柜、水泵箱、外部換熱器整體情況。各銅管焊接處在發射機穩定運行一段時間后一般不會發生漏水，工作人員應重點檢查發射機內使用抱箍緊固的銅管與軟管連接處。

4 結語

DX200發射機閉環循環的風冷系統使得發射機內氣流環境與外界環境隔絕，大大改善了發射機內部的工作環境，機內空氣閉環循環給發射機提供了一個清潔干燥的環境。根據云南廣播電視臺中波發射臺十多年的維護經驗，DX200的冷卻故障大多集中在水冷部分。當前，豐富的監測點大大提高了發射機工作的安全性，只要熟悉發射機整體冷卻系統工作原理，大多數冷卻故障都能在第一時間發現并排除。只有在運維過程中不斷總結經驗，熟悉發射機冷卻系統常見故障，才能在故障發生時快速處理并使系統恢復正常，使發射機穩定運行，降低停播率。