大功率短波PSM广播发射机水冷系统的工作原理以及水质处理和维护措施

大功率短波PSM广播发射机水冷系统的工作原理以及水质处理和维护措施

赵勇明

青海省广播电视局810001

摘要:本文就广播发射台短波PSM发射机实现超蒸发冷却时遇到的一些技术问题分别给予了论述，其中着重分析了下面几个方面：超蒸发冷却的工作机理；水质处理的必要性和方法；设计上采用全系统密封、离子交换树脂、汽水分离、精密过滤等技术措施，保证系统获得质量稳定的纯水，降低了水垢的产生，并使高末槽路线圈和电子管带高电位的阳极（+10KV）能用纯水冷却，提高了冷却效果。

超蒸发冷却系统在实际运行过程中注意的问题。

关键词超蒸发冷却水质处理措施

一前言

随着我台引进四部大功率短波发射机，对其发射管（大功率电子管）采用了一种区别以往的效率更高的冷却方式——超蒸发冷却。因而提高了发射管的散热密度，增大了管子的功率容限，按技术说明书上载波功率指标为50千瓦，但在理想冷却状态下，是可以达到70～100千瓦等级的，据厂家技术人员所说，设计上考虑到了这点。

二水冷系统的设计

1．超蒸发冷却的原理

短波广播发射机高周末级管的阳极冷却，采用超蒸发冷却。超蒸发冷却从换热观点看，它是由沸腾换热和汽液两相对流换热两部分组成，即蒸汽在末级管的阳极上窄槽（槽宽约2mm,槽深约25mm）内孕育、成长、直至高速（25～35m/s）喷射出来。为了有效地使窄槽里产生蒸汽并成为聚集沸腾区，并且此区应不被主水流干扰。据此，设计上必须使主水流横跨窄槽流过。这样，主水流实际上是停留在产生蒸汽的结构之外。从窄槽中喷射出来的蒸汽，在环状间隙里被流动的水混合并迅速地冷凝；同时，就在被驱除蒸汽之后，水立即被用吸入的方式进入窄槽，使窄槽里的水迅速达到补充。

从整机观点来看，高周末级管采用超蒸发冷却系统提高了该管的散热密度，达到1000～2000，能承受短时间过载能力，降低了设备辅助功率，增强了整机的安全性。

2.系统技术指标

(1).应带走的耗散功率

a.高周末极管耗散功率～20KW

b.槽路线圈耗散功率为23.5Kw

(2)流量和压力

WDL32-84水泵标称值如下（我台所用泵）：

3．循环系统结构

本机采用单循环系统，结构特点和参数另行论述。

三冷却水的污垢及其处理

在高末电子管的冷却系统中，由于该管功率大，热密度较高，以蒸馏水（纯水）为冷却剂的系统里，其污垢和腐蚀是该管的两大危害。

1.污垢的危害

污垢的形成与冷却水的水质状况、处理方法、水流速度、水温、金属表面的粗糙及其运行工况等有密切关系。特别是在电子管阳极及其所在管锅部位，危害更大，由于热阻增大可能导致管子烧毁或者锅壁腐蚀产生砂眼漏水。在进行冷却系统设计估算时，我们可以假设：

(1)电子管在稳定状态下工作；

(2)无污垢时各部位的传热效率为100%；

据此可以列出下列方程：

且有（2）

式中,，------------无污垢与有污垢的情况下，在单位时间内由冷却水带走的热量。(单位W)

,-----------------无污垢与有污垢时慢波线壁的总传热系数（单位）

，-----------------无污垢与有污垢时慢波线管壁上的温度（单位）

-----------------冷却水平均温度（单位）

------------------冷却水与慢波线管壁间的放热系数（单位）

，------------无污垢与有污垢时慢波线管壁厚（单位mm）即，

，-----------无污垢与有污垢时慢波线管导热系数（单位）即，

将污垢的平均厚度代入方程式（2），便可估算出慢波线管壁面温度相应增高值。据资料介绍，如QK-1224管子在水压，流速30.5m/s，水温升时，耗散功率密度。若耗散功率密度取其下限，按计算，由于污垢导热系数低；仅当污垢厚度为时，壁面的温度可达3805，已大大超过铜质材料本身熔点1085。

通过上面的分析，可见处理好水质的重要性，对发射机稳定可靠的工作，延长该管使用寿命甚为必要。

2.水质的处理

水中的污垢，按其理化性能和形态可分为水垢、污垢、微生物粘泥三类；水垢一般都是难溶或微溶的盐类，这可利用阳、阴离子交换树脂来吸附水中的阳离子及阴离子，同时释放出和，并结合成。

制纯水时，泵水中的离子不断的与树脂进行离子交换，当树脂上可交换的离子基本被交换完时，树脂则失去交换能力，需要再生处理。实践证明：出水量与水质的好坏，主要与再生效果有直接关系，经过这样的处理后，可达到较好的水质，电阻率高达3，通常工作在0.2～0.8。另外，水质的测定通常以水的电阻率作为间接测试依据，温度不同时，测得的电阻率也不同。通常以25作为测定基准温度，其他温度条件下，测定应按下式予以修正：

式中：——25时水的电阻率（）

——任意温度时水的电阻率（）

t-----温度（）

在实际应用中水的电阻率，都是指相对于一定温度条件下的电阻率。

定期测量水阻，若测量水阻低于100,则需进行水质处理或更换新的蒸馏水；平时观察发射机面板的水质表，正常时电导率应不大于50，指示越小，水阻越大。

四、结束语

经过如此设计的超蒸发冷却系统，在实践中冷却系统在压力、流量、温度、水质方面，均能满足发射机对水冷系统的要求，达到了各项技术指标，投入运行以来未出现过故障，为整机的稳定工作提供了可靠保证。

参考资料：

1．航天部23所：方光乾“雷达发射机强迫液冷系统的噪声治理”技术研究报告1986年

2．.内蒙古广播电视学校教材《广播发送设备》1985年10月

3.巩耀武《电厂水处理》中国电力出版社