船舶電氣設(shè)備高效冷卻方案設(shè)計(jì)

謝 坤，雷 毅

(1. 中國艦船研究設(shè)計(jì)中心，湖北 武漢 430064；2. 上海交通大學(xué) 海洋工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200240；3. 海軍駐中國艦船研究設(shè)計(jì)中心軍事代表室，湖北 武漢 430064)

船舶電氣設(shè)備高效冷卻方案設(shè)計(jì)

謝 坤1,2，雷 毅3

(1. 中國艦船研究設(shè)計(jì)中心，湖北 武漢 430064；2. 上海交通大學(xué) 海洋工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200240；3. 海軍駐中國艦船研究設(shè)計(jì)中心軍事代表室，湖北 武漢 430064)

針對(duì)船舶電氣設(shè)備體積大、功耗高、散熱差、噪音高等問題，將氣液交換器、液冷板、熱管等應(yīng)用到船舶電氣設(shè)備高效冷卻系統(tǒng)中。對(duì)該系統(tǒng)的工作流程進(jìn)行分析，建立電氣設(shè)備本體、高效冷卻系統(tǒng)和監(jiān)控與保護(hù)裝置之間的關(guān)系，提出船舶電氣設(shè)備高效冷卻方案。在聯(lián)調(diào)試驗(yàn)和船舶電氣設(shè)備上對(duì)該高效冷卻方案進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，結(jié)果表明：該系統(tǒng)可提高船舶電氣設(shè)備的功率密度、穩(wěn)定性、冷卻效率及噪音水平。

船舶電氣設(shè)備；高效冷卻方案；氣液交換器；液冷板

0 引 言

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，氣液交換器、液冷板、熱管等高效冷卻方案在各行各業(yè)的應(yīng)用十分廣泛，如空調(diào)、汽車、拖拉機(jī)、坦克的發(fā)動(dòng)機(jī)散熱，醫(yī)療設(shè)備、臺(tái)式電腦和筆記本電腦的高端 CPU 散熱，煉鋼行業(yè)、加速器的散熱。

2005 年，由南車株洲所開發(fā)的大功率機(jī)車牽引水冷變流器中集成式冷卻塔、水冷板和換熱器成功解決了變流器的散熱問題。2008 年 9 月，臺(tái)灣奇菱公司開發(fā)了全球首款液冷投影機(jī)。近年來，雷達(dá)、電子對(duì)抗燈設(shè)備的數(shù)據(jù)工作站廣泛應(yīng)用液冷機(jī)箱，用于高端CPU、大功率集成電路板的散熱[1, 2]。

20 世紀(jì) 90 年代以來，德國、法國、瑞士等國相繼開展變頻器水冷技術(shù)的研究，并已開始在大功率變頻器或者中、小功率自冷不能滿足要求的場合廣泛應(yīng)用。日本福島和隆文在 1998 年首次在日本新干線電動(dòng)車組主變流裝置領(lǐng)域采用水冷系統(tǒng)[3, 4]。

僅從應(yīng)用場合來看，國內(nèi)外正在各行各業(yè)應(yīng)用成熟的電氣設(shè)備高效冷卻技術(shù)，我國船舶電氣設(shè)備高效冷卻領(lǐng)域還有一定應(yīng)用差距。

隨著船舶電氣設(shè)備體積的不斷變小和性能、速度的不斷提高，電子元器件及芯片的能耗和發(fā)熱功率也越來越大，直接影響到電氣設(shè)備的工作性能。而且電氣設(shè)備散熱量是船舶艙室的主要熱負(fù)荷之一，直接影響通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)和水冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能耗、制冷量、風(fēng)量等參數(shù)。

本文研究針對(duì)船舶電氣設(shè)備體積大、功耗高、散熱差、噪聲高等問題，梳理船舶艙室熱負(fù)荷現(xiàn)狀，開展基于氣液交換器、液冷板、熱管等方式的船舶電氣設(shè)備高效冷卻方案設(shè)計(jì)，并在控制臺(tái)和電源裝置等典型電氣設(shè)備上開展實(shí)際應(yīng)用方案設(shè)計(jì)，以滿足船舶電氣設(shè)備的在功率密度、穩(wěn)定性、冷卻效率及噪聲等方面要求。

1 主要熱負(fù)荷現(xiàn)狀分析

船舶長時(shí)航行時(shí)，深入分析設(shè)備的熱耗功率、每天平均工作時(shí)間，清理出主要的長期連續(xù)運(yùn)行且發(fā)熱量較大的需重點(diǎn)控制設(shè)備主要有以下 3 類：

1）電加熱類，如電灶、電煎鍋、電暖器、電茶桶、電茶壺、電加熱器等；

2）輔機(jī)電動(dòng)機(jī)類，如淡水泵電動(dòng)機(jī)、推進(jìn)電機(jī)和軸系海水冷卻泵電動(dòng)機(jī)、冷水機(jī)組電動(dòng)機(jī)、空調(diào)冷卻水泵電動(dòng)機(jī)、軸系滑油泵電動(dòng)機(jī)等；

3）電源類，如逆變裝置。

針對(duì)這些長期連續(xù)運(yùn)行且發(fā)熱量較大的需重點(diǎn)控制設(shè)備，缺乏散熱指標(biāo)控制，且一般采用風(fēng)冷形式，成為艙室空氣溫升的主要熱源，實(shí)質(zhì)增加了空調(diào)耗電量。船舶設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合設(shè)備的新研和改進(jìn)，通過設(shè)備本身效率指標(biāo)控制、采用節(jié)能型部件及控制原理等措施實(shí)現(xiàn)設(shè)備的熱負(fù)荷控制。

另一方面，集控艙電子機(jī)柜和顯控臺(tái)數(shù)量大幅增加，集控艙設(shè)備的熱耗功率、每天平均工作時(shí)間也會(huì)大幅增加。為此，熱耗比較集中的區(qū)域如廚房、集控艙、逆變電源艙、輔機(jī)電動(dòng)機(jī)艙應(yīng)考慮進(jìn)行區(qū)域熱負(fù)荷集中控制。

2 主要高效冷卻方案

電氣設(shè)備的高效冷卻方式主要有氣液交換器式、液冷板式、熱管式等幾種，下面分別進(jìn)行簡單介紹。每部分均分為設(shè)備內(nèi)部方案、總體冷源方案、方案評(píng)價(jià)。

2.1 氣液換熱式冷卻方案

2.1.1 設(shè)備內(nèi)部方案

氣液換熱式冷卻方案，即氣液熱交換器換熱冷卻設(shè)備內(nèi)部空氣，通過風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部冷熱空氣循環(huán)，同時(shí)通過液體冷卻介質(zhì)帶走熱交換器的熱量，從而達(dá)到不斷降低設(shè)備內(nèi)部空氣溫度的目的。

如圖 1 所示，氣液熱交換器外桂于機(jī)柜側(cè)面，氣液熱交換器工作時(shí)，熱空氣從上部吸入，經(jīng)過熱交換器降溫后變?yōu)槔淇諝鈴南虏颗懦?，在風(fēng)扇和熱交換器的共同作用下使機(jī)柜內(nèi)的空氣在內(nèi)部循環(huán)，從而達(dá)到降低機(jī)柜內(nèi)部溫度的目的。

圖 1 水-氣熱交換器工作原理Fig. 1 Working principle of water air heat exchanger

2.1.2 總體冷源方案

氣液熱交換器供水可從全船水冷系統(tǒng)或空調(diào)冷媒水系統(tǒng)接入，同時(shí)對(duì)全船電氣設(shè)備高效冷卻方式的供水管路進(jìn)行合理統(tǒng)籌與優(yōu)化設(shè)計(jì)。但需對(duì)供水溫度進(jìn)行適應(yīng)性控制，供水壓力、流量需根據(jù)設(shè)備熱耗進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，并在氣液熱交換器供水管路入口對(duì)供水壓力、流量、溫度進(jìn)行控制，在氣液熱交換器供水管路出入口對(duì)供水壓力、流量、溫度進(jìn)行監(jiān)測。

2.1.3 方案評(píng)價(jià)

氣液換熱式冷卻方案，由于主要方式為氣液換熱式散熱，風(fēng)扇只是用于帶動(dòng)機(jī)柜內(nèi)空氣循環(huán)，選用的風(fēng)扇功率可以很小，噪聲指標(biāo)可以得以控制；而且密閉性能得到保證，風(fēng)扇輻射到機(jī)柜外的噪聲很小。熱交換器的液體冷卻介質(zhì)擬采用淡水。

由于氣液熱交換器的安裝需要占用設(shè)備的空間，降低了設(shè)備內(nèi)寶貴空間的利用率。氣液換熱式冷卻方案主要針對(duì)一體化控制臺(tái)、一體化機(jī)柜開展專用設(shè)計(jì)，將氣液熱交換器安裝于一體化控制臺(tái)、一體化機(jī)柜取代原風(fēng)扇散熱，提高了設(shè)備發(fā)熱元器件的散熱效率。

2.2 液冷板式冷卻方案

2.2.1 設(shè)備內(nèi)部應(yīng)用方案

所謂液冷板式冷卻方案，即液冷板通常與元器件一起模塊化安裝，液冷板內(nèi)部通流體，通過流體的流動(dòng)帶走元器件上產(chǎn)生熱量，達(dá)到高效散熱的目的。

如圖 2 所示，液冷板通常與元器件一起模塊化安裝，液冷板既承擔(dān)著元器件的散熱功能，同時(shí)又是元器件的安裝基體。液冷板一般由主板、背板、進(jìn)出水嘴等零部件組成，內(nèi)部流道設(shè)計(jì)成多通道結(jié)構(gòu)，流道內(nèi)部通流體，通過流體的流動(dòng)帶走元器件上產(chǎn)生熱量，達(dá)到高效散熱的目的。多通道結(jié)構(gòu)的液冷板由于通道數(shù)較多，液冷板臺(tái)面上各器件間的溫度可更容易控制均勻，散熱效率較高，并且采用水冷后所需的冷卻液流量會(huì)大大減少，因而通道內(nèi)冷卻液流態(tài)多控制在層流范圍內(nèi)。

如圖 3 所示，液冷機(jī)箱機(jī)箱首先滿足在相關(guān)機(jī)械性能和環(huán)境性能要求下正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸；還要實(shí)現(xiàn)電子元器件的散熱功能，通過液體在機(jī)箱背板和板卡模塊循環(huán)，最后流出機(jī)箱帶走板卡上電子元器件產(chǎn)生的熱量，達(dá)到高效散熱的目的。

2.2.2 總體冷源方案

液冷板供水可從全船水冷系統(tǒng)接入，同時(shí)對(duì)全船電氣設(shè)備高效冷卻方式的供水管路進(jìn)行合理統(tǒng)籌與優(yōu)化設(shè)計(jì)。但需對(duì)供水溫度進(jìn)行適應(yīng)性控制，供水壓力、流量需根據(jù)設(shè)備熱耗進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，并在氣液熱交換器供水管路入口對(duì)供水壓力、流量、溫度進(jìn)行控制，在氣液熱交換器供水管路出入口對(duì)供水壓力、流量、溫度進(jìn)行監(jiān)測[5, 6]。

2.2.3 方案評(píng)價(jià)

液冷板式冷卻方案針對(duì)電氣設(shè)備發(fā)熱元器件開展模塊化設(shè)計(jì)，便于與電氣設(shè)備發(fā)熱元器件進(jìn)行模塊化安裝，不降低設(shè)備內(nèi)寶貴空間的利用率，也利于電氣設(shè)備元器件的綜合保障，而且不影響電氣設(shè)備的選用，是比較通用的水冷應(yīng)用方案。

圖 2 液冷板工作原理Fig. 2 Working principle of liquid cooling plate

圖 3 液冷機(jī)箱工作原理Fig. 3 Working principle of liquid cooling box

2.3 熱管式冷卻方案

2.3.1 設(shè)備內(nèi)部方案

熱管式冷卻方案，即封閉的管殼中充以工作介質(zhì)，利用工作介質(zhì)的相變吸熱和放熱進(jìn)行熱交換的高效換熱，熱管的導(dǎo)熱能力超過任何已知金屬。

如圖 4 所示，熱管工質(zhì)（冷凝液）在蒸發(fā)段吸熱蒸發(fā)；蒸汽在小壓差推動(dòng)下流向冷凝段；在冷凝段，蒸汽工質(zhì)向外放出熱量，冷凝成液體；冷凝液在吸液芯毛細(xì)力的推動(dòng)下回流至蒸發(fā)段，重新開始循環(huán)。

不管總體冷源如何配置，設(shè)備內(nèi)部熱管結(jié)構(gòu)形式基本一致，針對(duì)不同總體冷源方案熱管在耐壓等級(jí)方面需要重新考慮。

2.3.2 總體冷源方案

1）舷外熱管式冷卻方案

如圖 5 所示，舷外熱管式冷卻方案采用分離式熱管換熱器結(jié)構(gòu)，由蒸發(fā)段和冷凝段、中間兩相流道及相關(guān)支承裝置組成。在耐壓殼體上開 2 個(gè)孔，分別連接蒸汽管和冷凝管。通過舷外海水自流冷卻冷凝段。為了減少熱管流阻，設(shè)備建議集中布置在舷側(cè)。

2）舷內(nèi)熱管式冷卻方案

圖 4 熱管工作原理Fig. 4 Working principle of heat pipe

圖 5 舷外熱管工作原理Fig. 5 Working principle of heat pipe outside

如圖 6 所示，舷內(nèi)熱管式冷卻方案將蒸發(fā)端安裝在設(shè)備里面，與設(shè)備發(fā)熱元器件做成一體，或者通過集熱器將發(fā)熱元器件的熱量集中至蒸發(fā)端；將冷凝端安裝在設(shè)備外側(cè)，冷凝端和蒸發(fā)端通過管道連接，管道在設(shè)備外殼處密封處理。最后將全船水冷系統(tǒng)或空調(diào)冷媒水系統(tǒng)接入并通過冷凝端，由冷卻水將熱量帶走。

3）舷內(nèi)熱管耐壓殼體貼合式冷卻方案

如圖 7 所示，舷內(nèi)熱管耐壓殼體貼合式冷卻方案將蒸發(fā)端安裝在設(shè)備里面，與設(shè)備發(fā)熱元器件做成一體，或者通過集熱器將發(fā)熱元器件的熱量集中至蒸發(fā)端；將冷凝端貼合耐壓殼體，冷凝端和蒸發(fā)端通過管道連接，管道在設(shè)備外殼處密封處理。通過耐壓殼體冷卻冷凝段，舷外海水自流帶走耐壓殼體的熱量。為了減少熱管流阻，設(shè)備建議集中布置在舷側(cè)。

2.3.3 方案評(píng)價(jià)

舷外熱管式、舷內(nèi)熱管式、舷內(nèi)熱管耐壓殼體貼合式冷卻方案均具有傳熱效率高、無功耗、無振動(dòng)噪聲的優(yōu)點(diǎn)。

熱管外殼真空部分制造工藝復(fù)雜、成本高、難度大、加工受到限制，不能有很大的彎曲或折角。一旦管子損壞或破裂時(shí)，將引起冷卻系統(tǒng)無法工作。

此外，舷外熱管式冷卻方案存在附著海生物、對(duì)非聲物理場有一定影響等風(fēng)險(xiǎn)，而且管冷卻系統(tǒng)的安裝需要在耐壓殼體上開孔，對(duì)耐壓體的安全性不利；舷內(nèi)熱管耐壓殼體貼合式冷卻系統(tǒng)的熱管安裝在耐壓殼體上，需要對(duì)耐壓殼體進(jìn)行破壞性施工，這對(duì)耐壓體的安全性不利。

圖 6 舷內(nèi)熱管工作原理Fig. 6 Principle of heat pipe inside

圖 7 舷內(nèi)熱管貼合耐壓殼體工作原理Fig. 7 Working principle of Heat pipe fitting pressure shell

2.4 方案對(duì)比

從冷卻效率、能耗、振動(dòng)噪聲、體積重量、安全性、技術(shù)成熟度等方面，對(duì)液冷板式冷卻方案、氣液換熱式冷卻方案、熱管式冷卻方案等幾種主要冷卻方案進(jìn)行對(duì)比（見表 1）。

液冷板式冷卻方案針對(duì)電氣設(shè)備發(fā)熱元器件開展模塊化設(shè)計(jì)，便于與電氣設(shè)備發(fā)熱元器件進(jìn)行模塊化安裝，不降低設(shè)備內(nèi)寶貴空間的利用率，也利于電氣設(shè)備元器件的綜合保障，而且不影響電氣設(shè)備的選用，是比較通用的水冷應(yīng)用方案。

由于氣液熱交換器的安裝需要占用設(shè)備的空間，降低了設(shè)備內(nèi)寶貴空間的利用率。氣液換熱式冷卻方案主要針對(duì)一體化控制臺(tái)、一體化機(jī)柜開展專用設(shè)計(jì)，將氣液熱交換器安裝于一體化控制臺(tái)、一體化機(jī)柜取代原風(fēng)扇散熱，提高了設(shè)備發(fā)熱元器件的散熱效率。

由于熱管外殼真空部分制造工藝復(fù)雜、成本高、加工受到限制，待技術(shù)成熟后可推廣應(yīng)用。

對(duì)電氣設(shè)備等獨(dú)立設(shè)備建議采用液冷板式冷卻方案開展相關(guān)優(yōu)化改進(jìn)工作，對(duì)一體化控制臺(tái)、一體化機(jī)柜等設(shè)備可采用水-氣熱交換器應(yīng)用方案開展相關(guān)優(yōu)化改進(jìn)工作。

通過開展逆變裝置水冷模擬裝置原理樣機(jī)、水冷一體化控制臺(tái)原理樣機(jī)的研制，電氣設(shè)備高效冷卻方式已具有較高的技術(shù)成熟度水平。因此，提出的電氣設(shè)備高效冷卻方式均具有一定的可行性。

除噪聲、散熱性能、功耗、密封等問題需綜合平衡、可靠性需充分驗(yàn)證以外，后續(xù)需深入開展噪聲、散熱性能、功耗、密封試驗(yàn)研究與優(yōu)化。

總體來說，電氣設(shè)備高效冷卻方式有其顯著的散熱效果，如果能夠合理地設(shè)計(jì)和布置散熱系統(tǒng)，做好液冷板及管道材料的選型工作，解決好散熱系統(tǒng)的漏水、絕緣等安全問題，那么把高效冷卻方式應(yīng)用于電氣設(shè)備的散熱系統(tǒng)將是一個(gè)較為理想的選擇。

3 典型應(yīng)用方案

3.1 氣液換熱式冷卻應(yīng)用方案——控制臺(tái)水冷方案

3.1.1 設(shè)備內(nèi)部方案說明

典型控制臺(tái)水冷系統(tǒng)由水氣熱交換器、散熱風(fēng)扇、溫控裝置等部分組成，如圖 8 所示，控制臺(tái)采用水、氣聯(lián)合散熱，加固機(jī)下面采用托板固定，水、氣熱交換器安裝在最右邊，航插等外接口件布置在最右面靠下部位?？刂婆_(tái)水冷系統(tǒng)含進(jìn)水管接口 1 個(gè)，出水管接口 1 個(gè)，冷凝液導(dǎo)出口 1 個(gè)。

在臺(tái)內(nèi)安裝水-氣熱交換器 1 臺(tái)，裝于臺(tái)內(nèi)最右邊。通過外部水循環(huán)，進(jìn)冷水，出熱水。通過內(nèi)部氣循環(huán)的方式，采用吸收臺(tái)內(nèi)熱空氣、吹出冷空氣的方式對(duì)臺(tái)內(nèi)環(huán)境溫度降溫以達(dá)到散熱的效果。在臺(tái)內(nèi)配備溫控器 1 個(gè)，設(shè)置溫度在 40 ℃，當(dāng)臺(tái)內(nèi)溫度達(dá)到 40℃ 時(shí)水-氣散熱器開始工作，另臺(tái)內(nèi)配備散熱風(fēng)扇 2臺(tái)，作為應(yīng)急使用[7, 8, 9]。

3.1.2 效果評(píng)估

由于控制臺(tái)內(nèi)機(jī)箱、元件等散熱只在控制臺(tái)內(nèi)部氣循環(huán)，而不會(huì)直接散發(fā)到艙室空氣中，但是經(jīng)由臺(tái)體結(jié)構(gòu)仍會(huì)由少量熱量傳遞出去，因此，控制臺(tái)采用水冷技術(shù)后，其向艙室空氣的散熱量可減少 30%～50%。

另外，當(dāng)水冷部分因故障無法正常運(yùn)行時(shí)，控制臺(tái)內(nèi)的散熱量也可通過氣循環(huán)通道直接進(jìn)入艙室，從而轉(zhuǎn)變成風(fēng)冷形式，保障了控制臺(tái)的運(yùn)行可靠性。

表 1 幾種主要冷卻方案對(duì)比Tab. 1 Comparison of several main cooling schemes

3.2 液冷板式冷卻應(yīng)用方案——電源裝置水冷方案

3.2.1 設(shè)備內(nèi)部方案說明

典型電源裝置水冷系統(tǒng)由大功率電氣設(shè)備本體、水冷板、循環(huán)水系統(tǒng)、熱交換器、監(jiān)控與保護(hù)裝置、和管路附件。電源裝置水冷系統(tǒng)組成示意如圖 9 所示。典型電源裝置水冷結(jié)構(gòu)如圖 10 所示。

電源裝置水冷系統(tǒng)工作時(shí)，循環(huán)水系統(tǒng)將低溫冷卻水傳送到大功率電源裝置本體內(nèi)，冷卻水經(jīng) T 流體連接器進(jìn)入機(jī)柜，由水分配器把冷卻水經(jīng)流體連接器分流至各水冷板，在水冷板流道內(nèi)循環(huán)流道后匯流至另一水分配器，再經(jīng)流體連接器流出機(jī)柜。電源裝置內(nèi)冷卻水循環(huán)流動(dòng)過程中，冷卻水帶走模擬熱源散發(fā)的熱量，溫度升高后的熱水流向熱交換器，在熱交換器內(nèi)強(qiáng)制降溫，變成低溫循環(huán)水排出，流回循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)給箱內(nèi)[10–14]。

3.2.2 效果評(píng)估

1）散熱能力大大提高

水的比熱、導(dǎo)熱系數(shù)均比空氣大，相同環(huán)境條件下水冷的散熱能力較風(fēng)冷將大為提高。同時(shí)，冷卻液直接與顯控臺(tái)計(jì)算機(jī)、顯示器接觸，使得散熱更快，效率更高。

2）有利于總體振動(dòng)噪聲控制

水冷系統(tǒng)的噪聲源主要來自于管路循環(huán)流動(dòng)噪音，有利于減少風(fēng)冷散熱過程中空調(diào)系統(tǒng)及其風(fēng)機(jī)、冷卻水泵等機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的振動(dòng)、噪音相對(duì)較小。

圖 8 控制臺(tái)水冷方案Fig. 8 Water cooling scheme of console

圖 9 典型電氣設(shè)備水冷系統(tǒng)組成Fig. 9 Water cooling system of typical electrical equipment

圖 10 典型電氣設(shè)備水冷機(jī)柜結(jié)構(gòu)Fig. 10 Water cooled cabinet structure of typical electrical equipment

4 結(jié) 語

本文研究針對(duì)船舶電氣設(shè)備體積大、功耗高、散熱差、噪音高等問題，首先，梳理了船舶艙室熱負(fù)荷現(xiàn)狀，清理出了主要的長期連續(xù)運(yùn)行且發(fā)熱量較大的設(shè)備（如電加熱類、輔機(jī)電動(dòng)機(jī)類、電源類設(shè)備）和區(qū)域（如廚房、集控艙、逆變電源艙、輔機(jī)電動(dòng)機(jī)艙）；其次，從設(shè)備內(nèi)部、總體冷源方面分析了氣液交換器、液冷板、熱管等高效冷卻方式的優(yōu)缺點(diǎn)；最后，對(duì)船舶電氣設(shè)備高效冷卻方案進(jìn)行對(duì)比，并在控制臺(tái)和電源裝置等典型電氣設(shè)備上開展實(shí)際應(yīng)用方案設(shè)計(jì)。結(jié)果表明，船舶電氣設(shè)備采用高效冷卻方案可提高其功率密度、穩(wěn)定性、冷卻效率及噪音水平，對(duì)保證船舶電氣設(shè)備的安全性、可靠性、優(yōu)質(zhì)性和經(jīng)濟(jì)性具有深遠(yuǎn)意義。

后續(xù)將進(jìn)一步吸收氣液交換器、液冷板、熱管等高效冷卻方案在各行各業(yè)的應(yīng)用成果，并大力開展和推廣船舶電氣設(shè)備采用高效冷卻方案的實(shí)船應(yīng)用和試驗(yàn)研究。

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High-efficient cooling scheme designed for ship electrical equipment

XIE Kun1,2, LEI Yi3
(1. China Ship Development and Design Center, Wuhan 430064, China;
2. State Key Laboratory of Ocean Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China; 3. Naval Military Representative Office in China Ship Development and Design Center, Wuhan 430064, China)

Aiming at the problem of large volume, high power consumption, poor heat dissipation, high noise for ship electrical equipment, modular water-cooled plate, sensing and control unit were applied into the water cooling system of ship electrical equipment. After the analysis of this working flow, the relationship among the electrical equipment body, the circulating water system and the monitoring and protection device was established. The cooling method of ship electrical equipment was put forward. The system was applied in kinds of experiments and ships, the results indicate thatThe system can improve power density, stability, cooling efficiency, noise level.

ship electrical equipment；water cooling system；modular water-cooled plate；sensing and control Unit

TN830.5

A

1672–7619(2016)12–0110–06

10.3404/j.issn.1672–7619.2016.12.022

2016–04–05；

2016–06–03

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61501419)

謝坤(1986–)，男，研究生，工程師，主要從事船舶電氣自動(dòng)化方面的研究。