DX200中波发射机冷却系统的维护

沈选刚

（作者单位：云南广播电视台）

美国哈里斯公司生产的DX200全固态中波发射机是国内中波广播发射机的主流机型之一。DX200发射机结合了水冷与风冷两种冷却方式，一是由流经冷却水管的冷却水带走发射机主要发热部件的热量，二是由内部闭环风冷系统带走其余发热部件热量，吹至冷却水管上带出发射机。冷却系统对于发射机正常工作至关重要，当发射机冷却系统发生故障时，往往导致发射机降功率播出，甚至停机[1]，因此，系统了解发射机冷却系统就显得至关重要了。

1 DX200发射机冷却系统介绍

发射机冷却系统由水冷系统、内部风冷系统、水泵箱和外部热交换器构成，如图1所示。

图1 发射机内冷却系统原理图

1.1 水冷系统

60 L/min的冷却水，进入发射机顶部，通过热量交换柜后进入功率放大器模块的冷却部分。冷却水分为两个并行的30 L/min干流，每个并行干流负责冷却发射机的两个机柜。之后，每个干流又分为三个并行支流，中间支流为18 L/min，用于冷却其两侧模块的两个放大器，两侧支流分别为6 L/min，各用于冷却一个放大器。随后，三个支流在发射机底部合并流入下一个机柜，冷却原理与上一个机柜相同。流出该机柜之后，水路重新合并，流出放大柜，进入整流柜当中。进入整流柜的冷却水主要进行二极管、整流桥和阻流圈的冷却。其中，在整流管的热传导接触面上使用压力为2700 kg的夹接设备，以保证热量传递的有效性。

图2为单个功率放大器模块水冷原理，热量由模块上的金属-氧化层半导体场效晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET） 放 大管产生，传递到接口块。功率放大器模块插入发射机功率合成母板后，在弹性条上的螺钉拧紧后，弹性条支撑接口块紧压有冷却水通过的冷却块，增加了热传导的有效性，从而使经过的冷却水有效带走热量。

图2 功率放大器模块水冷原理图

1.2 风冷系统

不直接由冷却水冷却的部件，它们的热量由发射机顶部热量交换柜的风机产生的强对流气体带走。图3为发射机功放柜闭环风冷系统，强对流气体在发射机内经过一个循环后，热空气被带到热量交换柜中的盘管，盘管收集到的热量不断由循环流动的冷却水带走。

图3 闭环风冷系统

1.3 外部热交换器

在发射机外部，由外部风-水热交换器（换热器）对随管道流出的冷却水带出的热量进行风冷，冷却降温后的水再循环回到发射机内使用。换热器有两个风扇，风扇启动与停止由安装在换热器水路管道上的温控传感器控制。冷却风扇的启动温度可根据需要进行设置，出厂建议设置为在20 ℃时，仅有一个风扇工作，温度升高到26 ℃时，两个风扇同时工作。

1.4 动力系统与循环水

主备水泵安装在水泵箱中，循环水的动力由3.7 kW三相动力水泵提供，并有备用水泵，当一个水泵失效时，立即自动切换。系统用水流量由流量阀调整为60 L/min。水路系统配置有压力表指示当前内部循环水的水压，如果压力表示数减小，表示当水量不足，可通过水泵向系统内注入处理过的外水。通常，内水压力保持在0.8~1.2 Pa。

另外，发射机对使用的冷却水也有严格要求，云南广播电视台中波发射台使用的冷却水由一个多级过滤的反渗透系统过滤，使水质符合使用要求。

2 DX200发射机冷却故障处理

2.1 故障监测

在功放单元和电源整流器机柜中都装有各自的泄露监测器和流量开关。当出现漏水或系统水流量减小时，系统会自动地关断相应的那个功放单元[2]。另外，在各功放单元中还装有风量监测器。对功放单元中的风量情况连进行监测，如果检测到由于风扇坏了或者机柜门未复位而使风量减弱，系统将降功率运行直到将问题排除。

泄漏监测器位于各机柜底部，分别为右机柜中U2、中机柜中U3、左机柜中U4以及扩展机柜中U5、热量交换柜中U1。这些泄漏监测器是独立的光学装置，用于检测机柜底部是否存在液体，有冷却液泄露时激活LED模拟面板上的冷却故障[3]。流量开关4S1位于热量交换柜中。如果发射机冷却系统未加注冷却液或冷却液流量过低，则通过4S1-1向发射机接口板发出禁止开机命令。

风冷系统设置有风量监测器和温度传感器。风量监测器位于各调制编码板背部，调制编码板包括1A25、1A26、1A27、1A28、2A30，调制编码板1A29采用温度传感器监测机柜环境温度。同时，输出网络柜中有风量监测板8A3进行风量监测。

2.2 常见冷却故障

2.2.1 冷却-降低LED亮红灯

发射机工作过程中功率降低，同时LED显示板上的模拟输入功率-反射指示灯点亮变红，指示发射机的冷却量减少。为了检测哪一个柜有减少的气流，打开所有前门，观察调制编码板上所有的DS7和输出监测板上的DS1[4]。其中调制编码板A30监测扩展机柜、调制编码板A28监测左机柜、调制编码板A26监测中机柜、调制编码板A25监测右机柜、输出监测板监测输出网络柜。如果这些LED有任意被点亮，须对那个柜进行以下检查：测量发射机工作环境温度，应该小于50 ℃；风机是否正常工作，确保风机没有叶片故障。

2.2.2 冷却-故障LED亮红灯

冷却-故障LED亮红灯指示较为严重的冷却故障，该故障会导致发射机关机。工作人员要检查水流、泄漏检测器、发射机工作环境空气温度。

可以借助外部发射机接口板指示灯判断故障，观察外部接口板上故障指示灯，DS9-低流、DS5-泄漏、DS7-环境过高温度，可以快速定位和排查故障。

2.3 故障处理实例

2.3.1 发射机内软管和铜管连接处漏水

故障现象：故障指示冷却-故障LED亮红灯，外部接口板DS5-泄露LED灯点亮。

故障处理：经检查发现功放柜进水口软管与铜管连接处漏水，机柜底部泄露监测器检测到机柜底部有积水进行故障反馈。如图4所示，部分功放模块上有积水。这时需要清除机柜底部与功放模块上积水，紧固连接软管与铜管的抱箍螺丝，对受影响的功放模块进行更换。

图4 泄露监测

经验总结：此次故障发生在冬季，由于气温骤降导致发射机功放柜软管与铜管连接处两种介质热胀冷缩系数不一样，进而导致连接处漏水。工作人员在日常检修中须对各连接处进行仔细检查。

2.3.2 发射机循环水系统流量异常

故障现象：发射机闲置一段时间未开机，试机时冷却-故障LED亮红灯，无法开机。

故障处理：经检查发射机外部接口板上DS9-低流故障灯点亮，冷却水路压力正常，流量表显示流量始终保持在20 L/min。怀疑是发射机内部管道堵塞。脱开整流器柜单独连接发射机功放柜、热交换器与外部热交换器运行水路系统时，水流量正常，判断整流柜内部水路系统堵塞[5]。脱开整流柜内软管与铜管接头发现该部分管路电解杂质较多，对管路形成一定的阻塞，如图5所示。另外，阻流圈水路堵塞，也导致汇集流出发射机的水量减小。清洗整流柜附近堵塞管路，使用水管打压器清通阻流圈管道，并反复进行正反向冲洗后流量恢复正常。

图5 水路堵塞

经验总结：整流器处由于电场作用，水质变化时候，水中离子容易在此处发生置换，工作人员日常维护时须经常对冷却水水质进行检测；由图1水路系统结构可以看出，阻流圈位置处于低位且没有设计排水口，发射机静置时水路中杂质易在此沉淀，在对循环水进行整体更换时候需借助气泵等工具排出存水。

2.3.3 发射机冬季管道结冰

故障现象：冬季开机时，冷却-故障LED亮红灯，无法开机。单独运行水路系统冷凝管道中有异响，流量表无流量显示。

故障处理：检查发现外部风-水热交换器盘管结冰冻裂。在管道解冻后，工作人员对损坏的管道进行修复后，发射机可以正常开机。针对冬季换热器结冰的问题，云南广播电视台中波发射台采取的措施是采用温度传感器配合可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）自动控制系统，温度传感器监测到低温条件输入到PLC，PLC通过逻辑判断输出开关量，输出电路与水泵-风机控制继电器主电路并联[6]，低温情况下导通水泵-风机控制电路，使发射机水路系统在冬季低温情况下自动运行，而且不影响发射机正常开关机，如图6所示。PLC同时控制暖风机，以应对寒冷天气。当然也可以把冷却液更换为乙烯-乙二醇/水混合液，来降低冷却液冰点。

图6 冷却控制电路

经验总结：云南广播电视台中波发射台采用的冷却水是反渗透过滤系统制备的纯水系统，冬季冰点以下会结冰。冷却水进入外部换热器后，分流为若干冷却细管支路，支路管道管壁极薄，又存在很多弯头，水结冰时体积膨胀。该部分管道是冷凝管道结冰时最容易冻坏的部分，须考虑寒冷天气防冻措施。

2.3.4 其他故障

提供动力的水泵箱内也是故障多发点之一，DX200发射机循环水泵采用的是离心泵，与之连接的部件全部是铜管。由于水泵轴心和铜管轴心不能保证完全同轴，加之长期的机械振动，容易对各连接处或水泵轴承产生磨损，造成漏水。日常补水开启和关闭的阀门也是开关操作较频繁的位置，出现过滴漏现象，工作人员须在值机过程中多加注意。

3 发射机冷却系统维护

（1）定期检查水泵箱循环水压力表，保证循环水压在0.8~1.2 Pa。若在短时间内频繁补水，则应该立刻对整个循环水系统进行检查，看是否有漏水点。

（2）定期对设备冷却水进行检测。水的 pH值应该在7~9。确保循环水电阻率至少是50 kΩ/cm3，抽样水的取样点可以是内部循环水的排气口或放水阀，此外，需注意不要从膨胀箱的放水口进行取样，因为这部分水不通过内部循环水系统。对于储水罐中制备补充用水，也须进行检测，确保电阻率不小于60 kΩ/cm3。

（3）做好设备的清洁与除尘。工作人员应定期清洁外部热交换器，确保热交换器上冷却盘管无碎屑、灰尘和其他阻塞物体，可以使用加压的水枪进行冲刷来清除杂质；定期清洁发射机内部和顶部换热器，发热元器件更易吸附灰尘，该部分位于发射机顶部，可使用毛刷配合吸风机进行清洁。各漏水检测处也需进行清洁除尘，避免因灰尘造成漏水误判。

（4）定期系统检查水路系统包括功放单元和整流柜、水泵箱、外部换热器整体情况。各铜管焊接处在发射机稳定运行一段时间后一般不会发生漏水，工作人员应重点检查发射机内使用抱箍紧固的铜管与软管连接处。

4 结语

DX200发射机闭环循环的风冷系统使得发射机内气流环境与外界环境隔绝，大大改善了发射机内部的工作环境，机内空气闭环循环给发射机提供了一个清洁干燥的环境。根据云南广播电视台中波发射台十多年的维护经验，DX200的冷却故障大多集中在水冷部分。当前，丰富的监测点大大提高了发射机工作的安全性，只要熟悉发射机整体冷却系统工作原理，大多数冷却故障都能在第一时间发现并排除。只有在运维过程中不断总结经验，熟悉发射机冷却系统常见故障，才能在故障发生时快速处理并使系统恢复正常，使发射机稳定运行，降低停播率。