熱分析技術論文(2)
熱分析技術論文篇二
電子設備熱控技術分析
摘要：本文在闡述對電子設備熱控制的基礎上，提出了熱控制所面臨的現(xiàn)狀及一些應對方法，最后文章討論了對熱控制的維護及檢修。
關鍵詞：電子設備，熱控制技術，維護
中圖分類號：V243 文獻標識碼：A 文章編號：
電子設備中的熱控制技術是提高產(chǎn)品工作效率、工作可靠性的關鍵環(huán)節(jié)，日益受到各軍工廠、所的重視。落實好電子產(chǎn)品的熱控裝置的維護，有助于把電子產(chǎn)品的研制工作及安全提高到更有效、更規(guī)則、更合理、更科學的階段。
1 電子設備熱控制技術現(xiàn)狀
我國電子設備熱控制技術自主性研究始于二十世紀六十年代初，隨著功率器件的不斷涌現(xiàn)，發(fā)射功率的提高，強迫風冷，強迫液體冷卻、蒸發(fā)冷卻相繼研制成功，并得到了廣泛的應用。如當時大型計算機的靜壓室風冷，雷達發(fā)射機中磁控管、速調(diào)管、調(diào)制管、阻尼管、行波管的風冷、液冷。廣播發(fā)射機的水冷和蒸發(fā)冷卻。機載電子裝備的風冷和液冷。地面通訊設備的整機風冷、艦船設備的風冷和液體冷卻、宇宙設備的熱電致冷、輻射冷卻和熱管傳熱等等。經(jīng)過幾十年的努力，我國已形成了一支素質(zhì)較高、設計能力較強的熱設計隊伍。在有關高校中設置有熱設計的課程，培養(yǎng)了一批熱設計的研究生。國內(nèi)各單位也舉辦了上百次的熱設計講座和研討會。熱設計技術已得到了普遍的重視。在已取得的熱設計成果的基礎上，一些特別惡劣環(huán)境條件下應用的電子設備熱控制技術，也取得了長足的發(fā)展。如機載設備 ATR 機箱的熱分析、空芯PCB機箱的熱設計、充氦導熱模塊的熱設計，熱管傳熱的多用途應用。最佳自然冷卻和風冷 PCB 間距的研究，導熱液體填充袋，低熱阻導熱膏、導熱脂的研究，微通道散熱器的研究等等都已經(jīng)取得了可喜的成果。一些熱控制器件，如散熱器(型材散熱器、又指型散熱器、電力散熱器)已形成規(guī)模生產(chǎn)，特種熱管(扁平熱管、柔性熱管)均已有一定規(guī)模的生產(chǎn)能力。
2 電子設備的熱控制方法
2.1 自然冷卻
自然冷卻：導熱、自然對流和輻射換熱的單獨作用或兩種以上換熱形式的組合。其優(yōu)點是可靠性高、成本低。在功率密度不高的電子設備中應用較多。為增強電子設備自然冷卻能力。應從以下幾方面進行設計：(1)改善設備內(nèi)部元器件向機殼的傳熱能力。(2)提高機殼向外界的傳熱能力。(3)盡量降低傳熱路徑各個環(huán)節(jié)的熱阻，形成一條低熱阻熱流通道，保證設備在允許的溫度范圍內(nèi)正常工作。
2.2 強迫空氣冷卻
利用風機、風道等專用部件迫使空氣強行對流來達到降溫散熱的目的。
2.2.1 整機的抽風冷卻
整機的抽風可以分為有風管和無風管兩種形式。抽風冷卻主要適用于熱量比較分散的整機或機箱。抽風的特點是風量大，風壓小，各部分風量比較均勻。由于它的熱空氣密度較小，有一個浮升力，因此，抽風機一般都裝在機柜頂部或上側(cè)面，出風口面向設備周圍的大風。
2.2.2 整機的鼓風冷卻
整機的鼓風冷卻也可分為有風管和無風管兩種形式。
2.2.3 通風機的選擇與使用
選擇通風機需要考慮的因素很多，諸如空氣的流量及速度、通風機的效率、通風系統(tǒng)的阻力特征、環(huán)境條件、風量、風壓、噪音、體積和重量等，其中主要參數(shù)是風量和風壓。要求風量大，風壓低的設備一般選用軸流式風機，反之可選用離心式風機。通風機的串聯(lián)適用。當通風機的風量能滿足需要但風壓小于風道的阻力時，可采用通風機串聯(lián)適用，以提高工作壓力。通風機串聯(lián)時，風量基本上等于單臺風級的風量，風壓則相當于兩臺風機壓力之和。通風機的并聯(lián)適用。通風機并聯(lián)的風壓是單臺風機的風壓，但風量是各風機風量之和。并聯(lián)適用的有點是氣流路徑短、阻力損失小、氣流分布比較均勻，但效率較低。通風機的位置。強迫通風冷卻時氣流方向及風機的安裝位置等將影響冷卻的效果。軸流式鼓風系統(tǒng)由于風機位于冷空氣的入口處，把冷空氣直接吹入機殼內(nèi)，可以提高機殼內(nèi)的空氣壓力，并產(chǎn)生一股渦流，改善換熱性能。但風機電機所產(chǎn)生的熱量也被冷空氣帶入機殼影響散熱效果。
3 熱控制裝置的維護及檢修
熱控系統(tǒng)監(jiān)控功能不斷增強，范圍迅速擴大，故障的離散性也增大。當熱控系統(tǒng)的控制邏輯、測量和執(zhí)行設備、電纜、電源、熱控設備的外部環(huán)境，以及安裝、調(diào)試、運行、維護檢修人員的素質(zhì)等這中間任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會引發(fā)熱控保護系統(tǒng)的誤動。因此，如何進一步做好熱控系統(tǒng)維護及檢修，提高熱控設備和系統(tǒng)運行的安全可靠性至關重要。以下本文將以熱電偶檢修及熱電阻檢修為例來說明如何對熱控制裝備進行維護。
3.1 熱電偶檢修
在檢查熱電偶時，首先應檢查絕緣，然后檢查電極是否有裂紋、脫層、磨損，工作端有無小孔，表面是否光潔。若發(fā)現(xiàn)電極有以上情況應更換。對重要測點的保護套也應進行檢查，除外觀檢查沒問題外還應由金相室進行檢查。對于裝熱電偶檢查元件損壞只能整體更換，并查找燒壞的原因。熱電偶在安裝時必須符合安裝要求，應避免裝在爐孔旁邊或與加熱物體距離過近以及具有強磁場之外，熱電偶的接線盒不應碰到被測介質(zhì)的容器壁。熱電偶參比端的溫度一般不應超過 100度，并且避開被雨淋的地方。在安裝高溫高壓熱電偶時，一定嚴格保證其密封面的密封。帶瓷保護管的熱電偶，必須避免急冷急熱，以防瓷管爆裂。
故障分析：
3.1.1 熱電動勢比實際應有的?。篴)熱電偶內(nèi)部漏電;b)熱電偶內(nèi)部潮濕;c)熱電偶接線盒內(nèi)接線柱短路;d)補償導線短路;e)測量端損壞;f)補償導線與熱電極的極性接反;g)安裝位置或受熱長度不當;h)參比端溫度過高;i)熱電偶種類與儀表刻度不一致。
3.1.2 熱電動勢比實際應有的大：a)熱電偶種類用錯;b)補償導線與熱電偶種類不符;c)熱電偶安裝方法或插入深度不當;d)補償導線與熱電偶間接線松動。
3.1.3 測量儀表示值不穩(wěn)定：a)接線柱和熱電極接觸不良;b)熱電偶有斷續(xù)接地和短路現(xiàn)象;c)熱電極將斷未斷;d)安裝不牢固, 熱電偶發(fā)生擺動;e)補償導線有斷續(xù)接地和短路現(xiàn)象。出現(xiàn)以上情況應認真檢查,仔細分析,排除故障,確保設備安全運行。
3.2 熱電阻檢修
外觀檢查: 檢查感溫元件的瓷管是否完整,電阻絲有無損傷、紊亂、腐蝕現(xiàn)象,然后檢查電阻值。安裝和接線檢查同熱電偶相同。(1)故障分析：a)指示值比實際值低或指示值不穩(wěn)定：保護管內(nèi)有水或接線盒上有金屬屑、灰塵或熱電阻短路;b)指示值無限大：熱電阻斷路;c)指示值最小：熱電阻短路,顯示儀表接線接錯。對以上出現(xiàn)的情況, 若查出熱敏感元件損
壞應進行修復或更換。以上是關于熱控裝置維護的兩個例子，要切實維護好電子設計中熱控裝置的安全及有效性，從根本上說，應當加強熱控系統(tǒng)設計的科學性與可靠性、控制邏輯的條件合理性和系統(tǒng)完善性以及熱控技術監(jiān)督力度和管理水平，開展熱控系統(tǒng)與設備質(zhì)量評估工作。
有必要在貫徹落實熱控系統(tǒng)檢修運行維護規(guī)程的基礎上，結(jié)合安全評價標準，收集、消化吸收國內(nèi)有關電子設計技術的管理經(jīng)驗?？偨Y(jié)、提煉自動化設備運行檢修和管理經(jīng)驗、事故教訓，編制一個系統(tǒng)化、規(guī)范化、實用、可付諸操作的指導條例，用于開展行業(yè)熱控系統(tǒng)設計、基建、運行維護、檢修、監(jiān)督的評估工作。并且減少設計、選型、安裝調(diào)試過程中的安全隱患和遺留問題，提高基建移交商業(yè)運行機組熱控系統(tǒng)的可靠性。
參考文獻：
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[3] 謝德仁，景莘慧，電子設備熱控制仿真技術述評，[J].電子機械工程，2007，23(5)
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