船舶電氣設(shè)備水冷系統(tǒng)研究與開發(fā)

韓廣俊

摘 要：隨著科學技術(shù)在我國的不斷提升與發(fā)展，電氣設(shè)備的體積在不斷的減小，相關(guān)設(shè)備的性能在不斷的增加，設(shè)備運行的速度也在不斷的提升。但是，電氣設(shè)備在我國船舶中應(yīng)用時仍舊會出現(xiàn)很多的問題，造成相關(guān)的水冷系統(tǒng)無法進行正常的使用。尤其是在能耗、散熱及噪音方面存在著極大的問題。據(jù)此，需要針對其中所存在的問題，對船舶電氣設(shè)備進行有效的改造，并研發(fā)出新的技術(shù)來有效的控制與改善船舶電氣設(shè)備水冷系統(tǒng)，提升電氣設(shè)備在船舶水冷系統(tǒng)運行過程中的效率。

關(guān)鍵詞：船舶電氣設(shè)備；水冷系統(tǒng)；研究與開發(fā)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.232

0 引言

近年來隨著我國科學技術(shù)的發(fā)展，船舶電氣設(shè)備中的相關(guān)電氣元件以及核心技術(shù)也有了進一步的提升與發(fā)展。同時，電氣設(shè)備中的相關(guān)電器元件及芯片的發(fā)熱功率得到了進一步、有效的提升。尤其就造成了船舶電氣設(shè)備中相關(guān)芯片所發(fā)散的熱量較多，但是船舶對電氣設(shè)備的散熱性能較低，導致散熱的效果較差等。此外，在船舶電氣設(shè)備的運行過程中還會產(chǎn)生其他方面的問題。據(jù)此，就需要針對船舶電氣設(shè)備在運行過程中出現(xiàn)的問題進行有效的改進，進而提升船舶電氣設(shè)備水冷系統(tǒng)的有效發(fā)展。

1 船舶電氣設(shè)備水冷系統(tǒng)的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)的船舶電氣設(shè)備中應(yīng)用風扇來進行散熱的方式相比較，利用水冷系統(tǒng)來對船舶電氣設(shè)備進行散熱時，由于水的降溫速度極快，因而能夠更加快速的對船舶的電氣設(shè)備進行快速、高校的散熱、降溫。此外，通過水冷系統(tǒng)的應(yīng)用，船舶電氣設(shè)備中所積攢的熱量不會被排放到周圍的空氣與環(huán)境之中，從而有效的避免了船舶電氣設(shè)備由于熱量的排放導致其他負面影響的產(chǎn)生，造成船舶無法正常投入使用等情況的發(fā)生。

2 船舶電氣設(shè)備水冷系統(tǒng)的構(gòu)成

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

船舶電氣設(shè)備水冷系統(tǒng)中包含的是大功率的電氣設(shè)備、水冷板、循環(huán)是系統(tǒng)以及熱交換器等，此外還包含了能夠用于實時監(jiān)控的控制系統(tǒng)以及相關(guān)的保護裝置等等，如圖1所示。

水冷系統(tǒng)中的大功率電氣設(shè)備中主要是由相關(guān)的電子元件以及附屬的結(jié)線構(gòu)成的，其電子元件能夠產(chǎn)生巨大的熱量，需要應(yīng)用水冷板來進行有效的散熱。而水冷板的作用就是船舶電氣設(shè)備中對電子元件產(chǎn)生的熱量進行有效的傳遞與交換，達到一個良好的散熱的效果，是大功率電氣設(shè)備水冷系統(tǒng)中不可或缺的重要的組成部分。通常情況下，水冷板都是與IGBT以及低感母排等相關(guān)的元件進行有效的融合與安裝的，由此來提升整個模塊的散熱效果。

2.2 工作流程

船舶電氣設(shè)備水冷系統(tǒng)的工作流程如圖2所示。船舶電氣設(shè)備水冷系統(tǒng)在工作的時候，其中的循環(huán)水系統(tǒng)會將溫度較低的水運輸?shù)酱蠊β实碾姎庠O(shè)備中，以此來有效的減低電氣元件產(chǎn)生的熱量，給大功率的電氣元件進行有效的散熱、降溫處理。之后，循環(huán)水在溫度升高后會流向熱交換器中，通過熱交換器的作用來有效的降低循環(huán)水的溫度。待水的溫度降低之后，就又會流回相關(guān)的補給箱中等待再次進行散熱降溫。

3 船舶電氣設(shè)備水冷系統(tǒng)設(shè)計

（1）水冷板設(shè)計。一般而言，在50KVA的電源裝置水冷系統(tǒng)中，水冷板是其中的一個重要的組成部分，水冷板性能對系統(tǒng)進行散熱、冷卻的效果有著最直接的關(guān)系。對此，在設(shè)計水冷板的時候，對內(nèi)部的水道需要設(shè)計為多通道的結(jié)構(gòu)模式，由此就能夠有效的分散相關(guān)電氣元件的熱量，使得相關(guān)熱量分散的更加均勻與徹底，有效的提升散熱的效率。（2）主、支管路的設(shè)計。對于電氣設(shè)備內(nèi)進行散熱水的進入與流出的管道在設(shè)計的時候，需要盡可能的采用上、下平行放置的一種狀態(tài)與模式。通常情況下，進水口是在下部，而出水口是在上部的，符合進水口溫度低、出水口溫度高、熱量向上走的一種現(xiàn)象與要求。（3）監(jiān)控與保護設(shè)計。水冷系統(tǒng)在進行監(jiān)控與保護的時候，大致分為了四個部分來完成。1）系統(tǒng)初始化，即水冷系統(tǒng)中的通水、通電以及顯示臺軟件等進行自動的啟動與運行，同時還能夠自動化的對相關(guān)的參數(shù)進行有效的配置與設(shè)置。2）下達控制令，需要相關(guān)的操作人員通過顯控臺來對整個系統(tǒng)下達相關(guān)的指令與命令。同時通過PLC軟件來對系統(tǒng)內(nèi)部進行有效的設(shè)置與處理，進而對整個模塊進行現(xiàn)場的電控閥的處理。

4 結(jié)語

我國傳統(tǒng)的船舶電氣設(shè)備在散熱時所使用的風扇散熱系統(tǒng)的體積較大，對資源的消耗量較大，同時還會產(chǎn)生較大的噪音等問題。由此，就針對其中出現(xiàn)的問題進行了有效的改正與加強，進而研究出來的水冷系統(tǒng)能夠有效的解決這些問題。同時，船舶電氣設(shè)備水冷系統(tǒng)在運行時的穩(wěn)定性強，散熱的效率高，這些優(yōu)勢能夠極大程度的提升我國船舶電氣設(shè)備的工作效率，促使我國更好的發(fā)展。

參考文獻：

[1]桂永勝，謝坤，胡剛義等.船舶電氣設(shè)備水冷系統(tǒng)研究與開發(fā)[J].機電工程，2015（12）.

[2]盧森微.基于虛擬現(xiàn)實的船舶電站仿真訓練系統(tǒng)的研究[D].鎮(zhèn)江：江蘇科技大學，2014.