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摘 要：大功率电视发射机的功放冷却一直是技术上一个重大项目，但是也是我们技术人员容易忽略的一个方面。我们一般都注重发射机的技术指标和信号监控，没人关心长期工作下机器发出的热量是否正常的散发掉。但它是安全播出的保障，它影响着发射机的寿命和效率。发射机的冷却系统，分风冷和液冷、蒸发冷却等方式，冷却效果好又经济的是液冷方式。液冷在发射机功放模块冷却上因其稳定性，低噪音，高效率得到广泛应用。
关键词：发射机液冷系统；水泵；膨胀腔；水压；恒温混水阀
中图分类号：TN948.53 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）12-0289-01
R&S罗德与施瓦茨公司在历届EDNCHINA获得大奖，其广播电视发射机更是在国内占有很大的市场。我台拥有三台该公司的发射机：NH7100、NX8500、THU900。THU900為数字发射机，其它为模拟信号发射机。三台发射机都采用液体冷却，但却是不同的三代液冷系统。这三代不同的液冷系统在不同时期生产出来有了不同的变化和发展。这些发展变化对液冷系统有哪些影响和改进呢？
1 NH7100、NX8500、THU900液冷系统的相同之处
三代冷却系统都采用密闭式液冷循环系统。系统组成分为三部分：发射机机架内的冷却系统、水泵系统、室外的热交换器单元。冷却系统都使用两个串联的水泵，可以切换为单独使用任何一台水泵。每个冷却系统使用同样型号的冷却液体。（61%冷却水39%防冻液，结冰点在-30℃）三个型号发射机的冷却系统的水泵系统都包含水泵、膨胀腔、混合阀、压力表、过滤器和温度计等部件构成，其中，水泵、压力表、温度计都和水泵系统的控制单元相连，它们向泵控制单元传输监测信息或者被进行控制。
2 NH7100、NX8500、THU900的液冷系统不相同之处
（1）NH7100的水泵系统使用管道式的链接和阀门开关，NX8500和THU900的水泵系统都是模块式的链接与三通阀门。模块化的结构有利厂家大规模生产，也缩短了水泵系统的水路长度。
（2）NX8500、THU900的水泵是10档和9档变速电机，NH7100是3档。
（3）水路结构上，NH7100的ZK610Z1型串联水泵系统，拥有一个恒温混水阀门。其他型号也是水泵串联系统但没有恒温混水阀门。
为什么ZK610Z1有恒温混水阀，而新的型号上没有了？下面先看看还有什么不同吧。
（4）三代液冷系统的水泵型号不同，ZK610Z1是早期3档功率水泵，分别是880W、650W、500W三档。而ZK820S2和TH9-C1都使用了几十瓦到几百瓦的变频水泵。这使得系统水流量可控制范围增大，也大大节约能源消耗。ZK610Z1、ZK820S2是外置水泵系统，TH9-C1是内置水泵系统。TH9-C1的水泵机架与发射机机架合并在一起，节省的大量空间。
（5）三代液冷系统的液压力，运行时和停机时各有不同特色。水泵运行后ZK610Z1的水压会降低；水泵运行后ZK820S2的水压不变；而TH9-C1水泵工作时水压会增加。
三代系统产生不同的水压变化是由其水循环系统结构的细微差异造成的。ZK610Z1的压力表安装在水泵和恒温混水阀之间，水泵运行带走冷却液，循环回来的冷却液通过恒温水阀门时，水流速低于水泵输出流速。这就会使得水泵和恒温混水阀门之间产生压力下降，其压力差值部分由膨胀腔抵消。ZK820S2没有恒温混水阀，使得循环系统冷却液流速均匀，这使得冷却液压力在运行时没有变化。而TH9-C1压力表安装在两串联水泵间，相同扬程流量的两水泵串联，后面的水泵使前面的水泵承受压力增加，两水泵运行时水泵2对水泵1产生压力部分通过三通阀门传到压力表使得水压力上升。
（6）ZK610Z1没有流量测量和显示，不能直观体现水泵工作情况。而ZK820S2与TH9-C1都拥有流量监测和显示，并可以通过控制单元根据冷却液温度变化自动控制流量增加减少。
（7）NX8500出入水温差是1℃，THU900、NH7100出入水温差是5℃。对比下发射机散热量多少，从而了解冷却单元散热效果。
计算在NX8500发射机的散热量：
Q=（3.53×104P）÷（C×γ×Δt）
5.7=（3.53×104P）÷（4.2×1×104×1）
5.7=a/42000
C水的比热容是4.2×103J/kg·℃
Q流量是95 l/min=5.7m3/H
Δt=1℃
γ水的重度1×104N/m3
p散发热功率
P=6.7818kW
计算THU900发射机散热量：
流速32L/min同样代入上面公式，P=11.42kW
虽然ZK820S2出入水温差是1℃，但是其所带走的耗散功率将近是水温变化5℃的1半。这归功于其水泵较大的流量。所以可以看出水泵流量在液冷循环系统中起着决定性的重要作用。
3 结 论
通过以上对比NH7100、NX8500、THU900三代液冷系统可以看出，总的发展方向是提高效率减少能量损耗。水泵的功率从880W降低到430W与180W。当然对应的散热发射机功率也不同。10kW的模拟发射机对应的水泵系统ZK610Z1和ZK820S2分别使用880W与430W最大功率水泵。THU900数字2.6KW发射机对应使用180W水泵。NX8500、THU900的控制系统可以通过控制水泵转速从而完全控制进出热交换器的冷却液的多少。从水循环图上看，ZK610Z1水泵系统通过恒温混水阀，将功放流出的冷却液和经过热交换器的冷却液混合送入水泵。然而混水阀对流量有限制，这使得水泵输出有阻力，这不利于系统循环。虽然恒温混水阀可以调节水温，但是大多数时间进出热交换器的冷却液温度只差5℃。所以大多数时间混水阀不能混入功放内流出的热水，没起到调节水温作用。因此，ZK820S2，TH9-C1没有采用ZK610Z1的水循环设计，而是更简单更直接的模块式链接水泵系统。
参考文献
[1]李志顺.数字电视发射机水冷系统设计.2006.
[2]NH7100V型电视发射机液冷系统.
[3]陈敬东.电视发射机液冷单元的内置设计.2010.
收稿日期：2018-3-25
关键词：发射机液冷系统；水泵；膨胀腔；水压；恒温混水阀
中图分类号：TN948.53 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）12-0289-01
R&S罗德与施瓦茨公司在历届EDNCHINA获得大奖，其广播电视发射机更是在国内占有很大的市场。我台拥有三台该公司的发射机：NH7100、NX8500、THU900。THU900為数字发射机，其它为模拟信号发射机。三台发射机都采用液体冷却，但却是不同的三代液冷系统。这三代不同的液冷系统在不同时期生产出来有了不同的变化和发展。这些发展变化对液冷系统有哪些影响和改进呢？
1 NH7100、NX8500、THU900液冷系统的相同之处
三代冷却系统都采用密闭式液冷循环系统。系统组成分为三部分：发射机机架内的冷却系统、水泵系统、室外的热交换器单元。冷却系统都使用两个串联的水泵，可以切换为单独使用任何一台水泵。每个冷却系统使用同样型号的冷却液体。（61%冷却水39%防冻液，结冰点在-30℃）三个型号发射机的冷却系统的水泵系统都包含水泵、膨胀腔、混合阀、压力表、过滤器和温度计等部件构成，其中，水泵、压力表、温度计都和水泵系统的控制单元相连，它们向泵控制单元传输监测信息或者被进行控制。
2 NH7100、NX8500、THU900的液冷系统不相同之处
（1）NH7100的水泵系统使用管道式的链接和阀门开关，NX8500和THU900的水泵系统都是模块式的链接与三通阀门。模块化的结构有利厂家大规模生产，也缩短了水泵系统的水路长度。
（2）NX8500、THU900的水泵是10档和9档变速电机，NH7100是3档。
（3）水路结构上，NH7100的ZK610Z1型串联水泵系统，拥有一个恒温混水阀门。其他型号也是水泵串联系统但没有恒温混水阀门。
为什么ZK610Z1有恒温混水阀，而新的型号上没有了？下面先看看还有什么不同吧。
（4）三代液冷系统的水泵型号不同，ZK610Z1是早期3档功率水泵，分别是880W、650W、500W三档。而ZK820S2和TH9-C1都使用了几十瓦到几百瓦的变频水泵。这使得系统水流量可控制范围增大，也大大节约能源消耗。ZK610Z1、ZK820S2是外置水泵系统，TH9-C1是内置水泵系统。TH9-C1的水泵机架与发射机机架合并在一起，节省的大量空间。
（5）三代液冷系统的液压力，运行时和停机时各有不同特色。水泵运行后ZK610Z1的水压会降低；水泵运行后ZK820S2的水压不变；而TH9-C1水泵工作时水压会增加。
三代系统产生不同的水压变化是由其水循环系统结构的细微差异造成的。ZK610Z1的压力表安装在水泵和恒温混水阀之间，水泵运行带走冷却液，循环回来的冷却液通过恒温水阀门时，水流速低于水泵输出流速。这就会使得水泵和恒温混水阀门之间产生压力下降，其压力差值部分由膨胀腔抵消。ZK820S2没有恒温混水阀，使得循环系统冷却液流速均匀，这使得冷却液压力在运行时没有变化。而TH9-C1压力表安装在两串联水泵间，相同扬程流量的两水泵串联，后面的水泵使前面的水泵承受压力增加，两水泵运行时水泵2对水泵1产生压力部分通过三通阀门传到压力表使得水压力上升。
（6）ZK610Z1没有流量测量和显示，不能直观体现水泵工作情况。而ZK820S2与TH9-C1都拥有流量监测和显示，并可以通过控制单元根据冷却液温度变化自动控制流量增加减少。
（7）NX8500出入水温差是1℃，THU900、NH7100出入水温差是5℃。对比下发射机散热量多少，从而了解冷却单元散热效果。
计算在NX8500发射机的散热量：
Q=（3.53×104P）÷（C×γ×Δt）
5.7=（3.53×104P）÷（4.2×1×104×1）
5.7=a/42000
C水的比热容是4.2×103J/kg·℃
Q流量是95 l/min=5.7m3/H
Δt=1℃
γ水的重度1×104N/m3
p散发热功率
P=6.7818kW
计算THU900发射机散热量：
流速32L/min同样代入上面公式，P=11.42kW
虽然ZK820S2出入水温差是1℃，但是其所带走的耗散功率将近是水温变化5℃的1半。这归功于其水泵较大的流量。所以可以看出水泵流量在液冷循环系统中起着决定性的重要作用。
3 结 论
通过以上对比NH7100、NX8500、THU900三代液冷系统可以看出，总的发展方向是提高效率减少能量损耗。水泵的功率从880W降低到430W与180W。当然对应的散热发射机功率也不同。10kW的模拟发射机对应的水泵系统ZK610Z1和ZK820S2分别使用880W与430W最大功率水泵。THU900数字2.6KW发射机对应使用180W水泵。NX8500、THU900的控制系统可以通过控制水泵转速从而完全控制进出热交换器的冷却液的多少。从水循环图上看，ZK610Z1水泵系统通过恒温混水阀，将功放流出的冷却液和经过热交换器的冷却液混合送入水泵。然而混水阀对流量有限制，这使得水泵输出有阻力，这不利于系统循环。虽然恒温混水阀可以调节水温，但是大多数时间进出热交换器的冷却液温度只差5℃。所以大多数时间混水阀不能混入功放内流出的热水，没起到调节水温作用。因此，ZK820S2，TH9-C1没有采用ZK610Z1的水循环设计，而是更简单更直接的模块式链接水泵系统。
参考文献
[1]李志顺.数字电视发射机水冷系统设计.2006.
[2]NH7100V型电视发射机液冷系统.
[3]陈敬东.电视发射机液冷单元的内置设计.2010.
收稿日期：2018-3-25