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一、水冷散热制动器的由来及特点

在工业生产的庞大体系中，磁粉制动器和电涡流制动器凭借其独特的性能优势，成为众多阻尼控制设备中（如造纸、印刷、塑料、橡胶、纺织、印染、电线电缆、冶金以及其他有关卷取加工行业中的放卷和收卷张力控制 ，还常用于传动机械的测功加载和制动）成为不可或缺的关键部件。

磁粉制动器利用磁粉在磁场作用下形成磁粉链来传递扭矩，具有转矩控制范围广、精度高、工作安静且能够实现平顺的连续及驱动状态等特点。但磁粉制动器在工作中因为加载会产生摩擦热，如果热量不能有效散发，制动器会逐步高温，可能提前失效。因此对制动器的有效散热是制动器使用寿命的关键。为此我公司（南通市航天机电自动控制有限公司）大力开发水冷式磁粉制动器，目前从10Nm到30000Nm均开发有水冷式散热磁粉制动器。通过水冷散热，磁粉制动器工作更平稳，使用寿命更长，深受用户的好评。

电涡流制动器与磁粉制动器一样，也是用于张力和加载的场合。与磁粉制动器不同的是磁粉工作在低速，电涡流制动器工作高速。它是基于电磁感应原理，通过调节励磁电流控制导体盘与磁场间的相对运动阻力，实现无磨损、无摩擦的连续制动力矩输出。它具备响应迅速、热稳定性好与维护周期长等优势，适用于长时间连续加载。我公司（南通市航天机电自动控制有限公司）生产的电涡流制动器从0.75KW到2200KW多规格常规运行转速在300-3000rpm，特殊的可定制到8000rpm。因此在对高速动力端加载测试场合更为适用。等同于磁粉制动器，电涡流制动器在运行过程中了会产生大量的热量，若不及时散发，将会严重影响其性能和使用寿命，甚至引发安全事故。水冷散热作为一种高效的散热方式，通过循环水将热量带走，能使制动器始终保持在适宜的工作温度范围内，确保设备的稳定运行。因此水冷散热被更广泛使用。

二、冬季结冰的隐忧

然而，当冬季来临，气温急剧下降，水冷散热系统中的水就面临着结冰的风险。一旦水结冰，体积会膨胀约 9% ，这对于封闭的水冷系统而言，无疑是一场巨大的灾难。膨胀的冰会对制动器内部的管道、腔体等结构部件产生强大的压力，当压力超过部件的承受极限时，就会导致部件涨裂、变形。曾经有工厂在冬季未对水冷制动器采取防护措施，节后开工时发现制动器的管道多处破裂，内部结构也受到不同程度的损坏，不仅维修成本高昂，还导致生产线长时间停工，造成了巨大的经济损失。

三、结冰危害大揭秘

物理性损坏

水在结冰时，分子会重新排列，形成一种更为规则的晶格结构，这种结构导致分子间的平均距离增大，进而使得水的体积膨胀。在水冷散热的磁粉制动器和电涡流制动器中，水被封闭在特定的管路和腔体中循环流动以带走热量。当水结冰时，这部分膨胀的体积无处可去，就会对周围的结构部件施加巨大的压力。在一些极端寒冷的地区，曾有工厂的水冷磁粉制动器在冬季因结冰而遭受严重损坏。据统计，该次损坏导致制动器内部的冷却管道有超过 80% 的部分出现了不同程度的破裂，外壳也因承受过大压力而变形。维修人员在进行修复时，不仅需要更换大量的管道部件，还需对变形的外壳进行校正或更换，整个维修过程耗费了近 10 万元的成本，并且导致设备停机近半个月，给生产带来了极大的影响。

防冰策略大集合

（一）排空法

排空法是一种简单直接且成本较低的冬季防护措施，适用于在冬季有较长时间停机需求的磁粉制动器和电涡流制动器水冷系统。其原理是在设备停用期间，将冷却系统内的水全部排出，避免水在系统内结冰膨胀对设备造成损坏。具体操作步骤如下：首先，在设备停机后，等待水冷系统内的水冷却至常温，防止热水烫伤操作人员；然后，找到冷却系统的排水阀门，通常这些阀门会分布在冷却管道的最低点、水箱底部以及设备的出水口等位置；接着，依次打开所有排水阀门，让水自然流出，同时可以轻轻晃动管道或使用压缩空气从进水口吹入，以帮助残留的水彻底排出；最后，在排水完成后，保持排水阀门处于打开状态，以便在后续可能出现的残余水能够及时排出。

在实施排空法时，有诸多注意事项。一定要确保所有排水阀门都能正常开启和关闭，若发现阀门有损坏或堵塞的情况，应及时修复或更换，否则可能导致排水不彻底，残留的水依然会结冰损坏设备。此外，对于一些复杂的水冷系统，可能存在难以自然排空的死角，如管道的弯曲处、某些设备内部的腔体等，对于这些部位，需要进行特别处理，加大吹气时间。

（二）添加防冻液

防冻液是一种含有特殊添加剂的冷却液，其主要成分包括乙二醇、丙二醇、甘油等，这些成分能够降低水的冰点，使冷却液在低温环境下仍能保持液态，从而有效防止水冷系统结冰。在选择适合制动器水冷系统的防冻液时，要充分考虑其冰点、沸点、腐蚀性等性能指标。一般来说，防冻液的冰点应比当地冬季最低气温低 5 - 10℃，以确保在极端低温条件下也能正常工作。例如，在我国北方大部分地区，冬季最低气温可达 - 20℃甚至更低，此时就需要选择冰点在 - 30℃以下的防冻液。

不同类型的防冻液有不同的配比要求，以常见的乙二醇型防冻液为例，其与水的混合比例通常在 40% - 60% 之间。当乙二醇含量为 40% 时，混合液的冰点约为 - 25℃；当乙二醇含量达到 60% 时，冰点可降至 - 48℃左右。在添加防冻液时，首先要根据水冷系统的容量计算所需防冻液的量，然后按照正确的比例进行调配。具体操作方法是，先将适量的防冻液倒入一个干净的容器中，再缓慢加入清水，并不断搅拌，使其充分混合均匀；接着，关闭水冷系统的排水阀门，打开加水口，使用漏斗将调配好的防冻液缓慢倒入系统内，直至达到系统规定的液位高度；最后，启动设备，让冷却液在系统内循环一段时间，以确保防冻液均匀分布在整个系统中。

防冻液的保护原理在于其所含的特殊成分能够与水分子相互作用，改变水的结晶形态，从而降低水的冰点。同时，防冻液还具有良好的热传导性能，能够在带走热量的同时，保持自身的稳定性，不会因温度变化而发生性能衰退。

日常维护不能少

（一）定期检查

定期检查是确保水冷散热制动器在冬季安全稳定运行的重要环节。每周至少进行一次外观检查，查看冷却管路是否有裂缝、破损或老化的迹象。若发现管路表面有细微裂纹，哪怕只是极不明显的痕迹，都可能在冬季低温和水结冰膨胀的双重作用下迅速扩大，导致冷却液泄漏，进而引发制动器故障。同时，还要检查接头部位是否松动，使用扳手轻轻拧动接头，感受其紧固程度，如有松动应及时拧紧，防止在设备运行过程中出现冷却液渗漏现象。此外，对冷却水泵的运行状况也要密切关注，检查其叶轮是否有损坏、电机运转是否正常、是否有异常噪音或振动等，每周至少进行一次试运行，每次试运行时间不少于 15 分钟，确保水泵在需要时能够正常工作，维持冷却液的循环。

（二）维护小贴士

在冬季使用水冷散热制动器之前，进行简单的预热操作可以有效减少设备因温度骤变而受到的损伤。提前 30 分钟启动设备，让冷却液在系统内低速循环，使设备各部件逐渐升温，达到一定的热平衡状态。这样不仅可以降低水结冰的风险，还能避免因温差过大导致的零部件热胀冷缩不均匀，从而延长设备的使用寿命。在设备运行过程中，要时刻监测冷却液的温度和流量。可以安装温度传感器和流量传感器，将数据实时传输到监控系统中，一旦发现温度异常降低或流量减小，及时检查是否存在结冰或管路堵塞的情况。在设备停止运行后，不要立即关闭冷却液循环系统，应让其继续运行 10 - 15 分钟，以便将设备内部残留的热量充分带出，避免局部过热导致冷却液在停机后迅速降温结冰。此外，定期对冷却液进行检测，查看其酸碱度和杂质含量，若发现酸碱度偏离正常范围或杂质过多，应及时进行更换或过滤处理，以保证冷却液的性能稳定，维持良好的散热效果和对设备的保护作用。

结语：安全过冬，生产无忧

在工业生产的长河中，磁粉制动器和电涡流制动器作为关键的传动与制动设备，其稳定运行直接关系到整个生产线的效率与安全。而水冷散热系统作为保障它们正常工作的重要一环，在冬季却面临着结冰的严峻挑战。通过排空法、添加防冻液等一系列有效的防冰策略，以及定期检查、维护日常维护措施，我们能够为水冷散热制动器构筑起一道坚固的防护屏障，使其在寒冷的冬季也能安然无恙地运行。

每一次对设备的精心呵护，都是对生产安全和企业效益的有力保障。希望广大用户能够高度重视冬季水冷散热制动器的防护工作，将这些措施切实落实到实际操作中，让设备安全过冬，确保生产的连续性和稳定性。只有这样，我们才能在激烈的市场竞争中，凭借稳定的生产和可靠的产品质量，赢得更多的机遇和发展空间，实现企业的可持续发展。