近年來(lái)隨著新能源汽車、消費(fèi)電子、AI、5G應(yīng)用和物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用領(lǐng)域的興起，電子電路技術(shù)走向了更高的功率密度，電子產(chǎn)品的生產(chǎn)對(duì)穩(wěn)定性、可靠性和效率的基本訴求越來(lái)越高——因此電子半導(dǎo)體器件的熱管理成為一項(xiàng)越來(lái)越重要的課題。
高功率密度的電力電子器件工作時(shí)的功率損耗會(huì)更容易引起器件發(fā)熱、升溫，而溫度過(guò)高將縮短器件壽命，甚至燒毀器件。這也成為電力電子器件設(shè)計(jì)容量的主要限制因素。為此，采用高效的冷卻方式以保證器件正常工作，是冷卻系統(tǒng)生產(chǎn)商必需應(yīng)對(duì)的挑戰(zhàn)。
作為全球工業(yè)傳感器專家，ifm為冷卻系統(tǒng)生產(chǎn)商Leffek公司提供了全面的冷卻回路監(jiān)測(cè)解決方案。
持續(xù)監(jiān)測(cè)與處理
對(duì)于小型電子器件而言，散熱片通常就足以滿足散熱需求，更強(qiáng)大的PC則已經(jīng)使用水冷技術(shù)來(lái)防止處理器過(guò)熱。位于德國(guó)杜伊斯堡的Leffek Industrie GmbH公司專門設(shè)計(jì)和生產(chǎn)用于電力電子器件的冷卻系統(tǒng)——容器式XXL工業(yè)冷卻系統(tǒng)，這一強(qiáng)大的系統(tǒng)冷卻能力達(dá)到500 W~5 MW，相應(yīng)的冷卻液流量為3~800 m3/h，可持續(xù)散發(fā)能量轉(zhuǎn)換期間產(chǎn)生的熱損耗，從而能滿足大型能量轉(zhuǎn)換器的持續(xù)運(yùn)行。
在這樣一套大型冷卻系統(tǒng)中，無(wú)疑需要傳感器，尤其是流量、壓力和溫度等關(guān)鍵工藝參數(shù)的傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)冷卻回路，以確保高能效和優(yōu)化散熱。在容器式XXL工業(yè)冷卻系統(tǒng)中，Leffek公司最終選擇在冷卻管道中安裝使用了自動(dòng)化專家ifm的多種傳感器為控制器的冷卻功率調(diào)節(jié)提供支持。
在冷卻系統(tǒng)中，控制器必須對(duì)流量、壓力和溫度這些關(guān)鍵過(guò)程值進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)和處理。同時(shí)，這些參數(shù)也是相互關(guān)聯(lián)的。例如，如果沒(méi)有壓力或壓差，冷卻液就不會(huì)流動(dòng)。而當(dāng)冷卻液不流動(dòng)時(shí)，就無(wú)法對(duì)電力電子器件進(jìn)行散熱。此時(shí)，系統(tǒng)就可能過(guò)熱并發(fā)生損壞。因此，從安全和可靠運(yùn)行角度來(lái)說(shuō)，冷卻系統(tǒng)的控制和監(jiān)測(cè)尤其重要。Leffek公司的生產(chǎn)總監(jiān)Cengiz Danaci表示：“我們也對(duì)許多傳感器進(jìn)行了兩個(gè)甚至三個(gè)聯(lián)用，這可防止因測(cè)量點(diǎn)故障導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)停機(jī)，進(jìn)而避免相應(yīng)的重要能量轉(zhuǎn)換器發(fā)生停機(jī)。來(lái)自ifm的傳感器可以在環(huán)境溫度和結(jié)構(gòu)堅(jiān)固性等方面滿足相應(yīng)的環(huán)境條件，從而讓我們的冷卻系統(tǒng)很好地應(yīng)用于發(fā)電廠、采礦和鋼鐵等環(huán)境要求嚴(yán)苛的行業(yè)中。”
“形神”兼具的PG壓力傳感器
在冷卻泵的上游系統(tǒng)壓力和下游輸送壓力監(jiān)測(cè)中，Leffek公司采用了ifm的PG系列帶模擬量顯示器的電子壓力傳感器，同時(shí)具備壓力表顯示器讀數(shù)方便的特點(diǎn)和電子壓力傳感器的優(yōu)勢(shì)。也就是說(shuō)，PG系列一方面進(jìn)行數(shù)字量測(cè)量，可通過(guò)電流信號(hào)將壓力值發(fā)送到過(guò)程控制系統(tǒng)，另一方面在現(xiàn)場(chǎng)還能提供模擬量壓力表顯示器，方便讀數(shù)。
PG系列傳感器同時(shí)提供可編程的開(kāi)關(guān)量輸出和可調(diào)整量程的模擬量輸出，當(dāng)前系統(tǒng)壓力通過(guò)指針指示，同時(shí)還以字母數(shù)字值的形式顯示在LED顯示器上。LED環(huán)形燈同樣可指示設(shè)定點(diǎn)和復(fù)位點(diǎn)、趨勢(shì)以及動(dòng)態(tài)壓力波動(dòng)限值（若有）。因此，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行讀數(shù)時(shí)可以實(shí)現(xiàn)非常高的透明性并輕松總覽概況。
憑借堅(jiān)固的不銹鋼外殼，該傳感器還可承受嚴(yán)苛的工業(yè)環(huán)境，并配有IO-Link通信接口，允許對(duì)傳感器進(jìn)行數(shù)字化訪問(wèn)，在設(shè)置、配置和存檔階段都可大量使用其IO-Link參數(shù)設(shè)置功能。為了進(jìn)一步提高可靠性，傳感器還可提供診斷數(shù)據(jù)。
此外，Leffek公司還在冷卻系統(tǒng)上還使用了ifm的TN系列溫度傳感器用于可靠地監(jiān)測(cè)過(guò)程溫度，以及采用不銹鋼外殼的SI5系列緊湊型流量傳感器，以確保對(duì)管道系統(tǒng)中的冷卻液進(jìn)行可靠監(jiān)測(cè)。“我們對(duì)ifm傳感器的性能、設(shè)備存檔功能、精度和MTBF（平均故障間隔時(shí)間）分析非常滿意”，Cengiz Danaci說(shuō)道。
憑借著ifm領(lǐng)先的傳感監(jiān)測(cè)解決方案和同樣出色的技術(shù)支持服務(wù)，ifm多年來(lái)始終踐行著“ifm – close to you”這一貼近客戶的鄭重承諾。
更多信息請(qǐng)關(guān)注ifm微信公眾號(hào)
