冷凝器风筒自动控制的改造与实现
居彦宗 李爱民
（国家新闻出版广电总局五七二台）
摘要：本文介绍了DF100A短波发射机，冷却系统中冷凝器排风系统的工作现状，对冷凝器的工作原理和实际使用中容易出现的故障进行了详细的分析。针对冬季冻坏冷凝器的情况，设计改造了控制风阀开合的自动控制装置，在减少经济损失、延长冷凝器使用寿命、确保安全播出中有一定的实用价值。关键词：冷却系统 冷凝器 风阀 自动控制1、引言
大功率发射机的冷却系统是发射机稳定工作不可缺少的组成部分，它担负着对末级功率管、电容和调谐线圈进行散热的任务。发射机的水冷系统主要由水泵、管道、风水热交换器等组成。水冷系统是一个封闭系统，水泵产生的的压力使管道内的水流维持循环状态，循环水路中的冷却水在通过风水热交换器时，在风机的强风作用下，冷却水中的热能被释放出来，经过冷却的水通过管道再次回到射频单元，从而达到为末级电子管、电容和槽路降温的目的。DF100A短波发射机的冷凝器是一台风量为16800m3/h的冷却风机和若干细铜管和散热片组成的，散热器的间隙很小（见图一），因其体积大份量重，更换不便的特点，所以更要重点维护。图一 散热器
2、风筒改造的必要性
我单位某机房冷凝器内、外排风的设计，在建造机房的时候依照建筑物的构造已经成型。外排风直接通向楼顶经过防雨雪处理直排，设计时考虑到北方冬季寒冷，室温较低，加装内排风，内排风是在外排风的风筒侧边安装的一段风筒，冬季室温较低时，开启内排风保持室温，避免冻坏冷凝器。改造原因之一： 内、外排风的风阀安装在在距地面高3.5米左右的位置（见图二），开合操作手柄在风阀的联动轴上，风阀开合的操作存在位置高、危险性大的情况，不利于操作。图二 风筒
改造原因之二：我机房的工作特点，每天都有发射机需要停机检修，操作频繁。如果某次在停机检修或者处理发射机突发事故中，忘记合上外排风，尤其是冬季天气又极其寒冷时，极易发生冻坏冷凝器事故。此种事故在过去的几年中，已发生过数次，既造成经济上的损失又严重威胁了安全播出。改造原因之三：冬季气温骤降到零下15度以下时，处于关机状态下的发射机，其风水热交换器中的冷却水很容易结冰，由于水在结冰时，其体积要膨胀，极易导致风水热交换器中的冷凝器细铜管爆裂。冷凝器的细水管一旦冻裂不仅影响发射机的正常工作，而且更换一台风水热交换器需要很长时间和很多人一起完成，会导致较长时间的停播。冷凝器中的水管冻裂后，漏点多，不易查找，很难修复，也就基本报废了，且一台冷凝器价格昂贵，浪费了资源。因此做好风水热交换器中的冷凝器的防冻工作是十分重要的。3、设计与改造
为了解决上述问题，经过思考与学习，本着原风阀改动最小、使用资金最少、效果最好的原则，经过近一个月的控制图纸设计与试验，成功实现了开机风阀自动打开，关机风阀自动闭合的功能。为了便于控制风阀的开合角度，调节排风量，同时设计了手动控制功能。这样手动控制与自动控制相结合，有效的解决了调节室内温度与杜绝冻坏冷凝器的问题。4、控制使用的主要器件与控制原理
4.1主要器件41.1 电动执行机构该控制系统的电动执行机构采用宁波东灵水暖空调配件有限公司生产的DL-VII-4型调节装置（见图三），该执行机构适宜安装在小型自动风量调节阀上,所以适合我们使用的直径为700mm的圆形风阀上，在控制开关的作用下,能自动调节风量。 主要技术数据:控制电压AC220V,微动开关接点容量380V 0.5A,转动扭矩15N·m,从关闭到打开（即风阀从0°转到90°）运行时间为44秒。上面设置了手动按钮能检查阀体及机构情况。阀门主轴Φ10㎜～Φ15㎜×52㎜(高)，重量:1㎏，调节角度在0度到90度之间，寿命2000次以上，保守估算可使用三年以上。图三 电动执行机构
4.1.2 控制继电器该控制系统的控制继电器采用和泉（idec）公司生产的RU2S-D24继电器（图四）并附带相应底座，共使用四个。主要参数如表一：表一：RU2S-D24继电器参数
| 描述 | 参数 | 描述 | 参数 |
| 线包电压范围 | 19.2V—26.4V | 功耗 | 0.9W—1W |
| 线包使用负荷 | 24V 5mA | 触点容量 | 10A |
| 触点结构 | DPDT（双刀双掷） | 寿命 | 3000万次 |
| 触点阻值 | 小于50mΩ | 适用环境 | -55℃—+70℃ |
| 触点分合动作时间 | 20ms | 质量 | 35g |
图四 RU2S-D24继电器
经过测算，该继电器的参数完全符合电动执行器的要求，包括开关电源的选用，足够保证控制信号的抗干扰性，符合设计要求。4.1.3 控制箱自行设计组装的控制箱（见图五）是完成手动 / 自动切换，打开 / 闭合外排风风阀的控制单元，对应的控制旋钮和指示灯简单明了的反映出手动 / 自动状态和风阀状态。图五 控制箱
4.1.4 状态指针为了进一步确保风阀开合状态的准确性，在风阀驱动主轴截面上安装了随动指针（见图六），该指针与驱动轴同步转动更直观的反映出风阀状态，确保操作正确。图六 随动指针
4.2原理介绍4.2.1原理图（见图七、图八）图七 控制原理图
图八 执行机构原理图
4.2.2控制说明4.2.2.1 控制切换开关的作用切换开关 1：可以通过切换开关 1实现手动/自动的切换，并相应点亮手动/自动指示灯。切换开关2：当切换开关1切换至手动状态时，切换开关 2可以实现风阀的打开与闭合功能。4.2.2.2 自动状态控制过程（参照图七、图八）状态一：发射机处于关机状态，此时将“切换开关 1”置位在”自动”位置，点亮自动指示灯。执行器上的接线端子4、5断开，控制继电器K4线包失电释放，K4的一对串接在开机控制通路中的常闭接点（K4-9、K4-1）接通。同时执行器上的接线端子5、6闭合，风阀闭合指示灯点亮，控制继电器K3线包得电吸合，K3的一对串接在关机控制通路中的常闭接点（K3-9、K3-1）打开，保证状态正确。开机加灯丝→参见DF100A控制图（图九），按下“主控合”按钮6S3后，发射机开机→热交换器风机电磁闸1K4线包得电吸合 →1K4附属常闭接点打开→1K4附属常开接点接通（图七） →控制继电器K1线包得电吸合 → K1的两对常开接点（K1-5、K1-9）和（K1-12、K1-8）接通(图八) → 220V接通到执行器电机→电机转动打开风阀 →风阀完全打开到位后，执行器端子4、5接通点亮风阀打开指示灯→ 同时控制继电器K4线包得电吸合，其常闭接点（K4-9、K4-1）断开→开机控制通路中控制继电器K1线包失电，K1的两对常开接点（K1-5、K1-9）和（K1-12、K1-8）打开(图八)→切断供给执行机构的220V电压，保证安全 →同时（图八）执行器上的接线端子5、6断开→（图七）风阀闭合指示灯灭，同时控制继电器K3线包失电释放，K3的一对串接在关机控制通路中的常闭接点（K3-9、K3-1）接通，为关机做准备→保持风阀打开状态→完成发射机开机，打开冷凝器风阀的排风功能。状态二：发射机处于开机状态，此时将“切换开关 1”置位在”自动”位置，点亮自动指示灯。执行器上的接线端子5、6断开，控制继电器K3线包失电释放，K3的一对串接在关机控制通路中的常闭接点（K3-9、K3-1）接通。同时执行器上的接线端子4、5闭合，风阀打开指示灯点亮，控制继电器K4线包得电吸合，K4的一对串接在开机控制通路中的常闭接点（K4-9、K4-1）打开，保证状态正确。关机落灯丝→参见DF100A控制图（图九），按下“主控断”按钮6S4后，发射机关机延时（5—10秒）结束后，热交换器风机电磁闸1K4线包失电释放 →1K4附属常开接点打开→1K4附属常闭接点接通（图七） →控制继电器K2线包得电吸合 → K2的两对常开接点（K2-5、K2-9）和（K2-12、K2-8）接通(图八)→ 220V接通到执行器电机→电机转动关闭风阀→风阀完全关闭到位后，执行器端子5、6接通点亮风阀闭合指示灯→同时控制继电器K3线包得电吸合，其常闭接点（K3-9、K3-1）断开→关机控制通路中控制继电器K2线包失电，K2的两对常开接点（K2-5、K2-9）和（K2-12、K2-8）打开(图八)→切断供给执行机构的220V电压，保证安全→同时（图八）执行器上的接线端子4、5断开→（图七）风阀打开指示灯灭，同时控制继电器K4线包失电释放，K4的一对串接在关机控制通路中的常闭接点（K4-9、K4-1）接通，为开机做准备→保持风阀闭合状态→完成发射机关机，关闭冷凝器风阀，防止冻坏冷凝器。4.2.2.3 手动状态控制过程将切换开关1置位于“手动”位置，点亮“手动指示灯”，通过切换开关2的置位，完成开、合风阀的功能，即切换开关2取代了热交换器风机电磁闸1K4的附属常开、常闭接点的功能。其开机、关机控制电路动作过程与自动情况下相同。图九 DF100A控制图
5、改造成本与效果评估
5.1改造成本设计成本不计，以控制1个风阀计算需要购置的元器件及价格估算如表二：表二：改造成本估算表
| 序号 | 名称 | 型号 | 数量 | 备注 | 价格（大概） |
| 1 | 电动调节机构 | DL-VII-4型 | 1个 | 需要15N.m | 230元 |
| 2 | 控制箱 | 1个 | 100元 | ||
| 3 | 24V开关电源 | 4A以上 | 1个 | 120元 | |
| 4 | 继电器 | RUS-D24 | 4个 | 400元 | |
| 5 | 波段开关 | 2个 | 20元 | ||
| 6 | 双路空开 | 10A | 1个 | 40元 | |
| 7 | 导轨 | 1根 | 安装继电器 | 15元 | |
| 8 | 电源线 | 3*2.5mm护套线 | 30米 | 30元 | |
| 9 | 网线 | 安普 | 30米 | 控制箱到热交换器电磁闸附属接点 | 30元 |
| 10 | 控制线 | 7*1mm | 6米 | 控制箱到风阀 | 20元 |
| 11 | 指示灯 | 24V Dc | 4个 | 提供手自动和到位指示 | 10元 |
| 12 | 附属接点 | 2对NC、1对NO | 1 | 其中1对NC原机用，另2对控制风阀使用 | 100元 |
| 13 | 安装人工费用 | 单位维修室协助 | |||
| 合计 | 约1000元 |
评论 点击评论