СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ПЕРЕДАТЧИКА

Техническое решение относится к технике средств связи и может быть использовано в радиопередающих и телевизионных центрах.
Известно "Устройство для охлаждения", преимущественно для обдува подвижных радиоэлектронных систем, по а.с. №400070, кл. МПК Н05К 7/20, публ. 03.10.73 г., Бюллетень №39. Для работы в зимний период устройство для охлаждения содержит замкнутый контур, включающий фильтр, приточный и вытяжной вентиляторы и блок, регулирующий перепуск подогретого воздуха с выхода на вход радиоэлектронной системы.
Данная система охлаждения обладает малой производительностью и не обеспечивает постоянный расход воздуха при эксплуатации системы. Кроме того, эта система охлаждения может работать только в ручном режиме.
Известна "Система охлаждения передатчика" атмосферным воздухом, описанная в свидетельстве РФ на полезную модель №2321, кл. МПК Н04В 1/036, публ. 16.06.96 г., которая является наиболее близкой по сути к заявляемому техническому решению.
Упомянутая система охлаждения для обеспечения работы в зимний период содержит замкнутый контур, включающий шкаф радиоэлектронной аппаратуры, воздушный фильтр, приточный и вытяжной вентиляторы, соединяющие контур с атмосферой входной и выходной воздуховоды, и устройство регулирования расхода воздуха, выполненное в виде воздухораспределителя, снабженного двумя взаимно перпендикулярными входными сечениями и поворотной лопастью между ними. Воздухораспределитель входным сечением соединен с выходом шкафа радиоэлектронной аппаратуры, а выходными сечениями соединен с входным и выходным воздуховодами.
Обеспечение температурного режима воздуха в замкнутом контуре обеспечивается с помощью блока регулирования температуры, содержащего, по крайней мере, одно термореле, включенное в цепь питания электродвигателя воздухораспределителя.
Система работает следующим образом. В исходном положении лопасть воздухораспределителя находится в положении, при котором выход воздуха из замкнутого контура перекрыт. При включении передатчика одновременно включаются приточный и вытяжной вентиляторы. За счет напора, создаваемого приточным вентилятором очищенный от пыли в фильтре воздух нагнетается под избыточным давлением во внутреннюю полость шкафа. После выхода из шкафа воздух с помощью вытяжного вентилятора подается в воздухораспределитель, проходит через его выходное сечение к фильтру и вновь поступает на вход приточного вентилятора. При использовании герметичных шкафов передатчика при работающих приточном и вытяжном вентиляторах и закрытом выходном воздуховоде расход воздуха в каждом сечении замкнутого контура сохраняется постоянным. Поэтому подсос наружного холодного воздуха через входной воздуховод не происходит. По мере поглощения тепла, выделяемого теплонагруженной аппаратурой передатчика, воздух в контуре постепенно прогревается. При достижении температуры воздуха на входе в передатчик значения Т мах, срабатывает термореле, которое включает электродвигатель воздухораспределителя. Лопасть воздухораспределителя начинает поворачиваться против часовой стрелки, открывая выходное сечение воздухораспределителя. В результате часть горячего воздуха стравливается из контура через выходное сечение воздухораспределителя в выходной воздуховод и далее в атмосферу. Для восполнения баланса расхода воздуха в контуре через входной воздуховод засасывается недостающее количество воздуха. Благодаря этому происходит постепенное понижение температуры воздуха в замкнутом контуре. Вращение лопасти воздухораспределителя против часовой стрелки продолжается до тех пор, пока температура воздуха на входе в передатчик не достигнет значения Т мин=Т мах - Δ, где Δ - диапазон поддержания температуры воздуха на входе в передатчик. В этот момент вновь срабатывает термореле и подает команду на реверсирование электродвигателя воздухораспределителя. После чего выходное сечение воздухораспределителя начинает закрываться и уменьшается количество горячего воздуха, стравливаемое из контура. Температура воздуха в контуре вновь начинает повышаться. Указанный цикл повторяется многократно. При выключении передатчика происходит постепенное понижение температуры воздуха в замкнутом контуре, которое сопровождается возвратом лопасти воздухораспределителя в исходное положение, при котором выход воздуха из замкнутого контура перекрыт.
Предлагаемая система охлаждения обеспечивает поддержание температуры воздуха на входе в передатчик в зимний период в пределах Тмин≤Твх≤Тмах=Тмин+Δ. При этом в ходе стравливания из контура в атмосферу избыточного количества горячего воздуха величина расхода воздуха на входе в передатчик сохраняется постоянной. Это обусловлено тем, что гидравлическое сопротивление воздухораспределителя при различном положении лопасти практически не изменяется за счет сохранения неизменным суммарного живого сечения.
Однако известная система охлаждения передатчика обладает невысокой точностью поддержания заданного температурного режима воздуха в замкнутом контуре. Это обусловлено рядом причин, а именно:
1) при использовании крупногабаритных негерметичных шкафов в режиме низкого теплорассеяния возможно промораживание передатчика, связанное с тем, что при работе приточный вентилятор создает во внутренних полостях шкафов избыточное давление воздуха. Поэтому его истечение через неплотности шкафов в аппаратный зал будет сопровождаться подсосом в замкнутый контур эквивалентного количества холодного воздуха через открытое входное отверстие;
2) при больших расходах охлаждающего воздуха, проходящего через воздухораспределитель, возникает значительная вибрация поворотной лопасти. Это приводит к существенным колебаниям расхода нагретого воздуха, который перепускается с выхода на вход передатчика, что в свою очередь приводит к дополнительным колебаниям температуры;
3) биметаллический элемент термореле обладает гистерезисом, поэтому его срабатывание на включение и отключение происходит в достаточно широком интервале температур;
4) используемая следящая система не имеет обратной связи между характером изменения текущей температуры воздуха и величиной сигнала, подаваемого на управление приводом заслонки. В частности, управляющий сигнал не учитывает рассогласование текущей температуры воздуха от заданной, скорость изменения указанного рассогласования, а также его интегральную составляющую. В связи с этим не может быть обеспечена высокая точность поддержания температурного режима воздуха. А при резких колебаниях тепловой мощности, рассеиваемой передатчиком, возможен выход следящей системы за заданные пределы регулирования температуры воздуха.
Указанные причины приводят к тому, что при эксплуатации системы охлаждения в зимний период имеет место режим термоциклирования, который существенно снижает надежность работы передатчика в целом.
Предлагаемая система охлаждения передатчика решает задачу повышения точности поддержания заданной температуры воздуха в замкнутом контуре передатчика.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в систему охлаждения передатчика, содержащего замкнутый контур, который включает шкаф радиоэлектронной аппаратуры, воздушный фильтр, воздухораспределитель, расположенный между приточным и вытяжным вентиляторами и соединенный с атмосферой посредством входного и выходного воздуховодов, а также блок регулирования температурного режима, введен датчик температуры, а воздухораспределитель снабжен тремя клапанами с приводами плавного регулирования. При этом первый клапан размещен в поперечном сечении воздухораспределителя, а два другие установлены в месте соединения воздухораспределителя с входным и выходным воздуховодами и развернуты относительно первого клапана на девяносто градусов. Блок регулирования температурного режима выполнен на основе контроллера с пропорционально-интегрально-дифференциальным регулятором (ПИД регулятором), аналоговый вход и выход которого соединены соответственно с датчиком температуры и приводами плавного регулирования клапанов.
Такое выполнение системы охлаждения позволяет обеспечить прецизионное регулирование температуры воздуха в замкнутом контуре и увеличить надежность передатчика в целом.
Устройство поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема системы охлаждения передатчика.
Система охлаждения передатчика содержит замкнутый контур, включающий шкаф радиоэлектронной аппаратуры 1, воздушный фильтр 2, воздухораспределитель 3, расположенный между приточным 4 и вытяжным 5 вентиляторами и соединенный с атмосферой посредством входного 6 и выходного 7 воздуховодов. Замкнутый контур снабжен датчиком температуры 8. Воздухораспределитель содержит три клапана 9, 10 и 11 с приводами плавного регулирования. Клапаны могут быть выполнены, например, в виде жалюзи. Первый клапан 9 размещен в поперечном сечении воздухораспределителя 3, два другие 10 и 11 установлены в месте соединения воздухораспределителя 3 с входным 6 и выходным 7 воздуховодами и развернуты относительно первого клапана 9 на девяносто градусов. Блок регулирования температурного режима снабжен контроллером 12 с ПИД-регулятором, при этом аналоговый вход и выход контроллера соединены соответственно с датчиком температуры 8 и приводами плавного регулирования клапанов 9, 10 и 11.
Контроллер соединен с блоком управления передатчика 13. Для снижения акустических шумов, создаваемых вентиляторами при работе, в состав системы охлаждения могут входить глушители 14. Контроль параметров вентиляторов 4 и 5, а также фильтра 2 может осуществляться с помощью датчиков давления 15.
Система охлаждения работает следующим образом. В исходном положении контроллер 12 находится во включенном состоянии и формирует команду, при которой входной 10 и выходной 11 клапаны закрыты, а перепускной 9 клапан полностью открыт. При прохождении команды от блока управления 13 на включение системы охлаждения контроллер 12 подает питание на приточный 4 и вытяжной 5 вентиляторы. За счет напора, создаваемого вентиляторами, воздух нагнетается в шкаф 1 передатчика, проходит через него и поступает на вход воздухораспределителя 3. При закрытых входном 10 и выходном 11 клапанах воздух направляется через открытый перепускной клапан 9 и с помощью приточного вентилятора 4 вновь подается в шкаф 1 передатчика. В случае если параметры системы охлаждения в норме, контроллер 12 подает сигнал в блок управления 13 передатчика на разрешение включение аппаратуры. После включения аппаратуры воздух в замкнутом контуре начинает постепенно нагреваться. При превышении заданного значения температуры воздуха, измеряемой с помощью датчика температуры 8, контроллер 12 формирует сигнал на синхронное открытие входного 10 и выходного 11 клапанов и закрытие перепускного клапана 9. При этом величина сигнала имеет три составляющие, которые учитывают характер изменения текущей температуры, а именно рассогласование между текущей и заданной температурой, скорость изменения указанного рассогласования и накопленную интегральную ошибку. Поэтому значение текущей температуры воздуха начинает понижаться до заданного значения. В случае если температура воздуха становится ниже заданного значения, контроллер формирует аналогичный сигнал на синхронное закрытие входного 10 и выходного 11 клапанов и открытие перепускного клапана 9. После выключения аппаратуры по команде контроллера 12 клапаны 9, 10 и 11 возвращаются в исходное положение. В случае выхода из строя вентиляторов 4 и 5, или запылении фильтра 2 срабатывают датчики давления 15, и контроллер 12 выдает соответствующий сигнал в блок управления 13, который немедленно выключает аппаратуру.
Как показывает практика, при использовании предлагаемой системы охлаждения рассогласование между заданной и текущей температурой воздуха составляет не более двух градусов. При этом мощность, рассеиваемая аппаратурой, и температура наружного воздуха могут колебаться в достаточно широких пределах.
Благодаря реализации прецизионного регулирования температуры воздуха в предлагаемой системе охлаждения существенно увеличивается надежность работы передатчика в целом.