一、水冷散熱制動器的由來及特點

在工業(yè)生產(chǎn)的龐大體系中，磁粉制動器和電渦流制動器憑借其獨特的性能優(yōu)勢，成為眾多阻尼控制設(shè)備中（如造紙、印刷、塑料、橡膠、紡織、印染、電線電纜、冶金以及其他有關(guān)卷取加工行業(yè)中的放卷和收卷張力控制 ，還常用于傳動機械的測功加載和制動）成為不可或缺的關(guān)鍵部件。

磁粉制動器利用磁粉在磁場作用下形成磁粉鏈來傳遞扭矩，具有轉(zhuǎn)矩控制范圍廣、精度高、工作安靜且能夠?qū)崿F(xiàn)平順的連續(xù)及驅(qū)動狀態(tài)等特點。但磁粉制動器在工作中因為加載會產(chǎn)生摩擦熱，如果熱量不能有效散發(fā)，制動器會逐步高溫，可能提前失效。因此對制動器的有效散熱是制動器使用壽命的關(guān)鍵。為此我公司（南通市航天機電自動控制有限公司）大力開發(fā)水冷式磁粉制動器，目前從10Nm到30000Nm均開發(fā)有水冷式散熱磁粉制動器。通過水冷散熱，磁粉制動器工作更平穩(wěn)，使用壽命更長，深受用戶的好評。

電渦流制動器與磁粉制動器一樣，也是用于張力和加載的場合。與磁粉制動器不同的是磁粉工作在低速，電渦流制動器工作高速。它是基于電磁感應(yīng)原理，通過調(diào)節(jié)勵磁電流控制導(dǎo)體盤與磁場間的相對運動阻力，實現(xiàn)無磨損、無摩擦的連續(xù)制動力矩輸出。它具備響應(yīng)迅速、熱穩(wěn)定性好與維護周期長等優(yōu)勢，適用于長時間連續(xù)加載。我公司（南通市航天機電自動控制有限公司）生產(chǎn)的電渦流制動器從0.75KW到2200KW多規(guī)格常規(guī)運行轉(zhuǎn)速在300-3000rpm，特殊的可定制到8000rpm。因此在對高速動力端加載測試場合更為適用。等同于磁粉制動器，電渦流制動器在運行過程中了會產(chǎn)生大量的熱量，若不及時散發(fā)，將會嚴重影響其性能和使用壽命，甚至引發(fā)安全事故。水冷散熱作為一種高效的散熱方式，通過循環(huán)水將熱量帶走，能使制動器始終保持在適宜的工作溫度范圍內(nèi)，確保設(shè)備的穩(wěn)定運行。因此水冷散熱被更廣泛使用。

二、冬季結(jié)冰的隱憂

然而，當(dāng)冬季來臨，氣溫急劇下降，水冷散熱系統(tǒng)中的水就面臨著結(jié)冰的風(fēng)險。一旦水結(jié)冰，體積會膨脹約 9% ，這對于封閉的水冷系統(tǒng)而言，無疑是一場巨大的災(zāi)難。膨脹的冰會對制動器內(nèi)部的管道、腔體等結(jié)構(gòu)部件產(chǎn)生強大的壓力，當(dāng)壓力超過部件的承受極限時，就會導(dǎo)致部件漲裂、變形。曾經(jīng)有工廠在冬季未對水冷制動器采取防護措施，節(jié)后開工時發(fā)現(xiàn)制動器的管道多處破裂，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也受到不同程度的損壞，不僅維修成本高昂，還導(dǎo)致生產(chǎn)線長時間停工，造成了巨大的經(jīng)濟損失。

三、結(jié)冰危害大揭秘

物理性損壞

水在結(jié)冰時，分子會重新排列，形成一種更為規(guī)則的晶格結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)導(dǎo)致分子間的平均距離增大，進而使得水的體積膨脹。在水冷散熱的磁粉制動器和電渦流制動器中，水被封閉在特定的管路和腔體中循環(huán)流動以帶走熱量。當(dāng)水結(jié)冰時，這部分膨脹的體積無處可去，就會對周圍的結(jié)構(gòu)部件施加巨大的壓力。在一些極端寒冷的地區(qū)，曾有工廠的水冷磁粉制動器在冬季因結(jié)冰而遭受嚴重損壞。據(jù)統(tǒng)計，該次損壞導(dǎo)致制動器內(nèi)部的冷卻管道有超過 80% 的部分出現(xiàn)了不同程度的破裂，外殼也因承受過大壓力而變形。維修人員在進行修復(fù)時，不僅需要更換大量的管道部件，還需對變形的外殼進行校正或更換，整個維修過程耗費了近 10 萬元的成本，并且導(dǎo)致設(shè)備停機近半個月，給生產(chǎn)帶來了極大的影響。

防冰策略大集合

（一）排空法

排空法是一種簡單直接且成本較低的冬季防護措施，適用于在冬季有較長時間停機需求的磁粉制動器和電渦流制動器水冷系統(tǒng)。其原理是在設(shè)備停用期間，將冷卻系統(tǒng)內(nèi)的水全部排出，避免水在系統(tǒng)內(nèi)結(jié)冰膨脹對設(shè)備造成損壞。具體操作步驟如下：首先，在設(shè)備停機后，等待水冷系統(tǒng)內(nèi)的水冷卻至常溫，防止熱水燙傷操作人員；然后，找到冷卻系統(tǒng)的排水閥門，通常這些閥門會分布在冷卻管道的最低點、水箱底部以及設(shè)備的出水口等位置；接著，依次打開所有排水閥門，讓水自然流出，同時可以輕輕晃動管道或使用壓縮空氣從進水口吹入，以幫助殘留的水徹底排出；最后，在排水完成后，保持排水閥門處于打開狀態(tài)，以便在后續(xù)可能出現(xiàn)的殘余水能夠及時排出。

在實施排空法時，有諸多注意事項。一定要確保所有排水閥門都能正常開啟和關(guān)閉，若發(fā)現(xiàn)閥門有損壞或堵塞的情況，應(yīng)及時修復(fù)或更換，否則可能導(dǎo)致排水不徹底，殘留的水依然會結(jié)冰損壞設(shè)備。此外，對于一些復(fù)雜的水冷系統(tǒng)，可能存在難以自然排空的死角，如管道的彎曲處、某些設(shè)備內(nèi)部的腔體等，對于這些部位，需要進行特別處理，加大吹氣時間。

（二）添加防凍液

防凍液是一種含有特殊添加劑的冷卻液，其主要成分包括乙二醇、丙二醇、甘油等，這些成分能夠降低水的冰點，使冷卻液在低溫環(huán)境下仍能保持液態(tài)，從而有效防止水冷系統(tǒng)結(jié)冰。在選擇適合制動器水冷系統(tǒng)的防凍液時，要充分考慮其冰點、沸點、腐蝕性等性能指標。一般來說，防凍液的冰點應(yīng)比當(dāng)?shù)囟�季最低氣溫�?span> 5 - 10℃，以確保在極端低溫條件下也能正常工作。例如，在我國北方大部分地區(qū)，冬季最低氣溫可達 - 20℃甚至更低，此時就需要選擇冰點在 - 30℃以下的防凍液。

不同類型的防凍液有不同的配比要求，以常見的乙二醇型防凍液為例，其與水的混合比例通常在 40% - 60% 之間。當(dāng)乙二醇含量為 40% 時，混合液的冰點約為 - 25℃；當(dāng)乙二醇含量達到 60% 時，冰點可降至 - 48℃左右。在添加防凍液時，首先要根據(jù)水冷系統(tǒng)的容量計算所需防凍液的量，然后按照正確的比例進行調(diào)配。具體操作方法是，先將適量的防凍液倒入一個干凈的容器中，再緩慢加入清水，并不斷攪拌，使其充分混合均勻；接著，關(guān)閉水冷系統(tǒng)的排水閥門，打開加水口，使用漏斗將調(diào)配好的防凍液緩慢倒入系統(tǒng)內(nèi)，直至達到系統(tǒng)規(guī)定的液位高度；最后，啟動設(shè)備，讓冷卻液在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)一段時間，以確保防凍液均勻分布在整個系統(tǒng)中。

防凍液的保護原理在于其所含的特殊成分能夠與水分子相互作用，改變水的結(jié)晶形態(tài)，從而降低水的冰點。同時，防凍液還具有良好的熱傳導(dǎo)性能，能夠在帶走熱量的同時，保持自身的穩(wěn)定性，不會因溫度變化而發(fā)生性能衰退。

日常維護不能少

（一）定期檢查

定期檢查是確保水冷散熱制動器在冬季安全穩(wěn)定運行的重要環(huán)節(jié)。每周至少進行一次外觀檢查，查看冷卻管路是否有裂縫、破損或老化的跡象。若發(fā)現(xiàn)管路表面有細微裂紋，哪怕只是極不明顯的痕跡，都可能在冬季低溫和水結(jié)冰膨脹的雙重作用下迅速擴大，導(dǎo)致冷卻液泄漏，進而引發(fā)制動器故障。同時，還要檢查接頭部位是否松動，使用扳手輕輕擰動接頭，感受其緊固程度，如有松動應(yīng)及時擰緊，防止在設(shè)備運行過程中出現(xiàn)冷卻液滲漏現(xiàn)象。此外，對冷卻水泵的運行狀況也要密切關(guān)注，檢查其葉輪是否有損壞、電機運轉(zhuǎn)是否正常、是否有異常噪音或振動等，每周至少進行一次試運行，每次試運行時間不少于 15 分鐘，確保水泵在需要時能夠正常工作，維持冷卻液的循環(huán)。

（二）維護小貼士

在冬季使用水冷散熱制動器之前，進行簡單的預(yù)熱操作可以有效減少設(shè)備因溫度驟變而受到的損傷。提前 30 分鐘啟動設(shè)備，讓冷卻液在系統(tǒng)內(nèi)低速循環(huán)，使設(shè)備各部件逐漸升溫，達到一定的熱平衡狀態(tài)。這樣不僅可以降低水結(jié)冰的風(fēng)險，還能避免因溫差過大導(dǎo)致的零部件熱脹冷縮不均勻，從而延長設(shè)備的使用壽命。在設(shè)備運行過程中，要時刻監(jiān)測冷卻液的溫度和流量。可以安裝溫度傳感器和流量傳感器，將數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)奖O(jiān)控系統(tǒng)中，一旦發(fā)現(xiàn)溫度異常降低或流量減小，及時檢查是否存在結(jié)冰或管路堵塞的情況。在設(shè)備停止運行后，不要立即關(guān)閉冷卻液循環(huán)系統(tǒng)，應(yīng)讓其繼續(xù)運行 10 - 15 分鐘，以便將設(shè)備內(nèi)部殘留的熱量充分帶出，避免局部過熱導(dǎo)致冷卻液在停機后迅速降溫結(jié)冰。此外，定期對冷卻液進行檢測，查看其酸堿度和雜質(zhì)含量，若發(fā)現(xiàn)酸堿度偏離正常范圍或雜質(zhì)過多，應(yīng)及時進行更換或過濾處理，以保證冷卻液的性能穩(wěn)定，維持良好的散熱效果和對設(shè)備的保護作用。

結(jié)語：安全過冬，生產(chǎn)無憂

在工業(yè)生產(chǎn)的長河中，磁粉制動器和電渦流制動器作為關(guān)鍵的傳動與制動設(shè)備，其穩(wěn)定運行直接關(guān)系到整個生產(chǎn)線的效率與安全。而水冷散熱系統(tǒng)作為保障它們正常工作的重要一環(huán)，在冬季卻面臨著結(jié)冰的嚴峻挑戰(zhàn)。通過排空法、添加防凍液等一系列有效的防冰策略，以及定期檢查、維護日常維護措施，我們能夠為水冷散熱制動器構(gòu)筑起一道堅固的防護屏障，使其在寒冷的冬季也能安然無恙地運行。

每一次對設(shè)備的精心呵護，都是對生產(chǎn)安全和企業(yè)效益的有力保障。希望廣大用戶能夠高度重視冬季水冷散熱制動器的防護工作，將這些措施切實落實到實際操作中，讓設(shè)備安全過冬，確保生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。只有這樣，我們才能在激烈的市場競爭中，憑借穩(wěn)定的生產(chǎn)和可靠的產(chǎn)品質(zhì)量，贏得更多的機遇和發(fā)展空間，實現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。