激光冷水機

激光冷水機是工業製冷機對激光行業的一種個別化應用，激光冷水機主要是對激光設備的激光發生器進行水循環冷卻，並控制激光發生器的使用温度，使激光發生器可以長時間保持正常工作。激光設備在長時間運行過程中，激光發生器會不斷產生高温，温度過高就會影響激光發生器的正常工作，所以需要激光冷水機進行水循環冷卻控温。

針對激光發生器的類型，冷水機分類方式，把激光冷水機分為二氧化碳玻璃激光管激光冷水機、二氧化碳金屬射頻管激光冷水機、半導體側泵激光冷水機、半導體端泵激光冷水機、YAG激光冷水機、光纖激光冷水機、紫外激光冷水機。

激光標刻是二十世紀後期興起的最熱門工業加工手段。國內從事激光打標機，激光雕刻機，激光焊接機，激光噴碼機，激光切割機等等激光加工設備的研發，生產，加工企業不斷湧現。而冷卻系統的好壞則是整個激光標刻作業中的一關鍵一環。

激光冷水機在激光加工過程中不僅保護CO2激光管、YAG固體激光器晶體和燈管防暴；充分、恆定的激光器內腔温度是激光輸出功率穩定、激光腔無熱變型、激光光束質量一致等的保證。選擇合適的激光器冷卻系統可大大提高激光器的使用壽命和加工精度，把激光設備的性能發揮到極致。然而，大多數用户和廠家在選用和推薦激光冷卻系統式都往往概念很模糊，市面上很多激光冷水機也是指標不清，用户配備也是隨大流，不能準確地對所用激光設備做到合理的保護。 下面提到的幾個指標對激光冷水機的選擇很關鍵：

1.製冷量

a.顧名思義為冷卻系統的實際製冷能力，是激光器冷卻設備選擇的第一個指標。

b.一般我們可以根據激光器的光電轉換效率來計算出激光器的發熱量，再來選擇。

P熱 = P 激光 / μ

假設玻璃管CO2激光器的熱效率μ一般為15%，80W的激光器則最少需要:80/0.15 = 533W

也就是説在產生80W激光的同時，激光器注入533W的能量，無效能量需要水冷機帶走。

c.有些時候我們，我們直接根據激光電源的輸入額定功率減去激光器的輸出功率來確定激光冷水機的製冷量。比如我們常用的射頻激光器和固體激光器都會標明額定滿功率的電源電壓和電流，以相干70W射頻激光器為例，其要求電源輸入48V25A，瞬時36A，可以計算輸入功率最大1200W。

2.水流量和增壓泵揚程

大家都會關注製冷量，往往會忽視水流量這個指標。製冷量代表壓縮機可是提供的製冷能力，而水流量代表冷水機帶走熱量的能力，這就造成大家常常看到的現象：名義製冷量1000W的冷水機連接一台80W的玻璃管，冷水機顯示25℃，激光管卻熱得發燙；在事實上沒有起到應用的作用。

3.熱效率和水容積

以上連個概念就引出了水冷機熱效率和水容積的概念，也就是壓縮機的工作控制方式和水箱大小兩個指標。一般水箱越大越好，但在設計上不同的壓縮機控制方式會 有很大不同。這就是同樣的壓縮機制冷量和水容積，帶有PID反饋功能的運轉控制方式會大大提高整體系統的製冷能力。

4.温控精度

這個指標完全來自激光器的要求，對於半導體激光器來講必須温控精度±0.1℃，這就要求壓縮機預知温度變化規律，自適應負載的變化，一般用集成温控模塊的 水冷機都不可能做到這一點。當然對CO2激光器來講温度要求±2℃到±5℃，市面上大多數專用水冷機都可以做到。

5.水質要求和水過濾以及水循環系統材質

a.這一綜合指標往往被忽略，但其非常重用，直接影響激光器的壽命。

i.對CO2玻璃管激光器來講，兩端鏡片出屬於水流死角，很容易滯留水中的雜質，造成散熱不良，鏡片的微變形直接影響激光器的輸出光束質量和光斑模式。

ii.對射頻激光器來講，散熱板聚集水垢和銅鏽等雜質會造成腔內温度過高電極板變形，進而温度傳感器報警，激光器不出光等故障產生。

iii.對YAG激光器來講，泵浦燈、晶體和鍍金腔的表面潔淨度直接影響出光功率和光斑模式；半導體模塊內微小水孔堵塞直接會燒燬巴條。

b.市面上大多是冷水機冷媒管採用銅管，而蒸發盤直接置於冷卻水中，會產生大量的銅鏽，直接影響激光器。

c.很多無過濾器的是冷水機直接加自來水或者使用長時間不更換的純淨水，都會使滋生的細菌和雜質沉積到激光器，影響激光器的壽命和使用效果。

1. 什麼叫非啓停式冷水機，如何選購？

非啓停式的冷水機其實是控制冷水機內冷媒流向來控制製冷循環水的温度。按照冷水機的製造原理，一共分為2種控制方式，在5度以內採用冷媒流向的控制方式，使冷水機可以精確控制温度在正負0.1度，在5度以外採用壓縮機啓停方式，使冷水機在不需要強烈製冷的情況下節能工作。 基於冷水機的工作方式，對於冷水機的製冷精度要求基本上可以滿足（精度要求高的可以採用冷媒流向的控制方式）。

剩下來就是製冷功率和水泵的選型要求了，只要考慮了具體的發熱量，就可以選用不同製冷量的冷水機，然後再看水泵的揚程和流量需求，選擇不同的水泵。這樣就可以找到合適的冷水機了。

2.冷水機CW-3000AG的散熱量為50W/℃，這個數值和單位怎麼理解及其基本散熱原理是什麼？

散熱量就是把温度高於常温空氣的發熱元器件通過與常温空氣進行熱交換，平衡温度以後得出來的功率與温度變化的參數。50W/攝氏度代表的是比常温高每一度都可以散走50W的熱量。CW-3000系列通過自身裏面的水和熱交換器，把目標對象的發熱元器件和常温空氣進行熱交換，從而達到散熱的目的，是一種經濟降温的緊湊型設備。

3.冷水機冷水量如何計算，常看到冷水機的型號用 “HP”（匹）來表示，但是冷水量具體是多少噸，

能計算出來嗎？

冷水量，一般用RT表示,但冷噸分 三種:美國冷噸、日本冷噸和英國冷噸.我們平時説的和最常用的都是美國冷噸,用US.RT表示,US就是美國的縮寫了1US.RT=3516.7W，而HP指的是冷水機壓縮機的輸入功率單位，一般1HP的壓縮機可以有2500W的製冷量，當然有些冷水機使用1HP的壓縮機，可能系統只會有2300W，有些冷水機的1HP可能是2800W。

激光冷水機安裝使用非常簡單，新機首次使用可按以下步驟進行：

1、打開包裝，檢查機器是否完好，附件是否齊備。

2、擰開機器注水口，加入冷卻水。

加水時應同時觀察水位計的水位慢慢加水，注意不要讓水溢出！用於碳鋼材質設備的冷卻時應該添加適量的防腐蝕藥劑。北方寒冷地區使用的應該加註無腐蝕性的防凍液。

3、根據設備情況接好出水管、入水管。

4、插上電源線，打開電源開關。（嚴禁無水開機！）

（1）打開電源開關後，冷水機循環泵就開始工作了。新機第一次開機時管路中會有較多的氣泡導致機器偶爾流量報警，運行數分鐘後就會恢復正常。

（2）第一次開機後，必須馬上檢查水管管路有無漏水。

（3）打開電源後，如果水温低於設定温度，機器的風扇等器件不工作是正常現象。温控器會根據設定的控制參數自動控制壓縮機、電磁閥、風扇等器件的工作狀態。

（4）由於壓縮機等器件有一個較長的啓動過程，根據不同的工況從幾十秒到數分鐘不等，所以不要頻繁開關機。

5、檢查水箱水位。

新機開機後排空了水管中的空氣，水箱水位會略有下降，為了保持水位在綠色區域，可以再次適量加水。觀察並記下當前的水位情況，等冷水機運行一段時間後再次觀察水位計，如果水位下降明顯，就要再次檢查水管管路的滲漏情況。

6、調整温控器參數。

5300冷水機使用的智能温控器一般情況下不需要調整控制參數，如確實必要的，可參考第18頁《運行狀況與參數調整》。

激光冷水機部件包括：水壓表，温度控制器，流量報警指示燈（紅色），流量正常指示燈（綠色），入風口（濾網），電源開關，注水口，排水口等

結構圖展示

激光冷水機的T503新型智能控制器一般情況下不需要調整控制參數，它會根據室温的變化自動調整控制參數，保證滿足設備的冷卻要求。

T504新型智能控制器出廠設定為恆温温控模式，水温設定為25度，用户可以根據需要調整。

T503、T504温控器除出廠設定參數不同外，其功能、結構是一樣的。

（1）温控器工作狀態指示燈D1、D2（如圖）

D1常亮，控制器工作在智能控制模式；

D1不亮，控制器工作在恆温控制模式；

D1閃亮，控制器工作在參數設定模式或顯示數值為室温；

D2常亮，冷水機工作在製冷狀態；

D2不亮，冷水機工作在保温狀態；

D2閃亮，冷水機工作在節能狀態；

（2）按▼鍵會顯示室温温度，6秒後恢復默認顯示。（此時D1閃動，表明顯示為室温。）

（3）▲▼鍵用於調整控制器顯示狀態，參數選擇、調整。

（4）RST 鍵確定按鍵

（5）SET 鍵設定功能按鍵

開機前，同時按下▲▼鍵不放然後開機，直至控制器顯示rE。鬆開按鍵6秒後控制器進入正常的工作狀態。這時控制器所有參數設定值均已恢復為出廠設定值。

（1）報警顯示：

報警時，出錯的代碼與水温會交替顯示。

在報警狀態下按任何鍵均可暫停報警聲響，但報警顯示需等到報警條件消除後才停止。

按設定鍵（SET）進入用户設定狀態，此時D1閃亮，表明控制器為參數設定狀態

（1）智能模式下顯示水温與氣温的温差參數值（F1），

（2）恆温模式下顯示設定水温的數值（F0）。

此時按▲▼鍵可修改設定值，修改數值後按下確認鍵（RST）後存盤退出，新參數生效。如按設定鍵（SET）則不保存參數退出設定狀態，如20秒內無按鍵按下，不保存參數自動退出修改狀態。

（1）按住▲鍵不放，同時按設定鍵（SET）五秒至顯示0，此時按▲鍵選擇已設定密碼（出廠設定為8），再按一下設定鍵（SET），如密碼正確，顯示轉為F0，進入設定狀態，D1閃亮，表明控制器為參數設定狀態。如密碼錯誤，則返回温度顯示。

（2）進入設定狀態後按▲鍵循環依次進入選擇設定項目，按鍵▼則按反方向循環。選擇所設項目後再按設定鍵（SET），進入下一層參數修改，顯示原設定值，此時按▲▼鍵可修改參數值，再按設定鍵（SET），則返回上一層菜單設定項目。任何時候按確定鍵（RST），則保存修改的參數退出參數設定狀態，返回温度顯示，並按新參數運行。如20秒內無按鍵按下，控制器也會自動退出參數設定狀態，並且不保存修改的參數。

注：1、在參數設定狀態時，系統按原參數運行；

2、恆温控制模式時，水温由（F0）參數控制；

3、智能控制模式時，水温會根據氣温變化自動調整。其温差由（F1）參數控制。

激光冷水機流量報警與輸出端口介紹

為了保證激光冷水機在冷卻水循環出現異常情況時不影響設備的安全，激光冷水機特有低流量報警保護功能。

1、流量報警輸出端口及接線示意圖

2、循環冷卻水流量報警原因與工作狀態表

注：流量報警端口連接機內繼電器一組常開、常閉觸點。要求工作電流小於5A，工作電壓小於300V。

高級控制參數調整案例：

（1）、案例一：智能温控模式控制冷卻水温度。要求水温最高不超過31度，最低不低於25度，目標水温比氣温低3度，在氣温不變的情況下，水温波動不大於正負0.5度。當水温低於目標水温10度或者高於目標水温10度時報警。（即當氣温在30.0度時，冷卻水温在27.5度至26.5度之間，如氣温變為30.5度，冷卻水温在28.0度至27.0度之間。）

（2）、案例二：恆温模式控制冷卻水温度。要求冷卻水温度恆定在28度、水温波動不大於正負2度。水温超過正常水温5度即超高温報警，低於正常水温10度時即超低温報警。並且可以方便的通過用户設定在5至30度之間調整水温設定。

（3）、案例三：恆温模式控制冷卻水温度。要求冷卻水温度恆定在25度、水温波動不大於正負1度。水温超過30度即超高温報警，低於10度時，超低温報警。（即不管氣温多少度，冷卻水温恆定在24.0度至26.0度之間。）