營口新一代多普勒天氣雷達發射機故障處理淺析

崔福濤+原久淞+孫永聯+吳楊+蘇曉妹

摘 ?要：文章針對營口新一代多普勒天氣雷達出現的“聚焦線圈電流故障，聚焦線圈電源電壓故障”，“發射機過流，速調管過流，調制器反峰過流”， “發射機峰值功率過低 ”報警的處理，總結出多普勒天氣雷達發射機各部分組件運行原理及日常的維護與維修。

關鍵詞：發射機;油泵;調制器;整流器

中圖分類號：TN959.4 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2016）03-0081-02

1 ?故障一的處理情況和原因分析

?2015年5月31日雷達在試運行期間停機，報警信息為聚焦線圈電流故障，聚焦線圈電源電壓故障。

1.1 ?故障的處理情況

?雷達保障人員到現場開機標定，依然出現聚焦線圈電流故障，聚焦線圈電源電壓故障報警，拆下聚焦線圈3A保險絲FU4，發現已經燒斷，更換后再次標定，故障仍出現，保險絲再次燒斷，檢查到發射機內油泵的電源輸入電纜線有老化松動，更換新的電纜線后，開機標定，故障未解決，判定是油泵已經燒壞，更換油泵以后，開機標定正常，雷達正常開機。

1.2 ?故障原因分析

?營口市天氣雷達于2004年年底建成，目前已經運行超過十年，雷達各部分組件老化嚴重，各處連接線老化導致組件供電出現電壓不穩或局部短路現象，會影響到組件的性能甚至燒壞組件。

2 ?故障二的處理情況和原因分析

?2015年7月14日早上3：50雷達停機，報警信息包括發射機過流，速調管過流，調制器反峰過流，發射機不可操作，發射機故障恢復循環，不可工作報警強制系統待機。

2.1 ?故障的處理情況

?雷達保障人員現場對雷達進行標定后，依然出現調制器反峰過流故障，取出開關組件3A10，手動加高壓，雷達仍無法啟動?；謴烷_關組件3A10正常位置，測量開關組件3A10 ZP1、ZP2端子，電壓波形正常，如圖1、圖2所示，測量觸發器3A11 ZP4端子，電壓波形正常，如圖3所示。測量調制器內可控硅二極管屬性均正常。

檢查開關組件3A10，觸發器3A11，調制器組件3A12內部無明顯燒壞痕跡， 手動加高壓，蜂鳴聲音不正常，高壓無法正常啟動，再次加高壓，觀察到調制器內有打火現象。將調制器拆卸后，經仔細檢查，發現其中一根高壓線纜被擊穿一個小洞，小洞處有兩層絕緣護套被燒黑，由此判定調制器高壓電纜線擊穿打火，出現瞬間電壓或電流不穩定，導致雷達無法正常啟動。更換新的電纜連接線之后，雷達可正常啟動使用。

2.2 ?故障原因分析

?調制器組件3A12內部產生6 000 V的高壓，在線路老化嚴重的情況下，極易對某些電纜造成擊穿，可能起初擊穿的面積十分微小，不會影響雷達的使用，但隨著雷達不斷的長期運行，開機關機次數越來越多，擊穿打火的電纜線損壞程度會日漸嚴重，最后產生瞬間電壓或電流過大導致雷達無法正常開機啟動。

?除了線路老化的原因之外，調制器內各個接線端子、高壓輸出端子螺絲的松動也可能是導致電纜線被擊穿的因素之一。雷達發射機各組件工作時會產生大量的熱量，內部采用風冷的降溫模式，在風機運轉的同時，會產生輕微的顫動，隨著時間的推移，各個組件內的接線和螺絲可能產生松動影響正常工作。在日常的維護中要注意這些問題。

3 ?故障三的處理情況和原因分析

?2015年7月20日中午12：57雷達報警發射機峰值功率過低，高壓切斷，但伺服系統的天線仍在運作。雷達停機后重新標定和手動標定，發射機面板的整流組件故障一直無法清除。手動加高壓，發現整流組件輸出電壓峰值只能到達470左右隨后逐漸下降，無法到達正常工作標準510 V。

3.1 ?故障的處理情況

將整流組件3A2拆卸后，經排查，發現整流組件內部各部件老化嚴重，其中西門子開關引出的電纜線已燒壞破皮，有3處線纜全部粘連一起，其他部件無明顯損壞，將老化部分線纜剪掉，重新焊接接線，再次開機標定，故障仍然存在，判定是整流組件3A2老化嚴重，導致性能不達標，更換整流器組件后，測試各組件參數和指標，均在合理范圍內，雷達標定正常，恢復正常使用。

3.2 ?故障原因分析

?與前兩次故障相似，主要原因是組件內部線路老化問題，在更換新的整流組件后，其組件外部連接線仍為10年前的舊電纜，老化情況依然不容樂觀，需要隨時注意由此可能引發的故障。

4 ?發射機各分機組件的運行原理介紹

4.1 ?發射機高壓電源（脈沖調制器）

脈沖調制器產生符合要求的負極性調制脈沖，加在速調管的陰極，對速調管實施脈沖調制。對速調管而言，調制脈沖又稱為束脈沖。

4.2 ?整流組件（3A2）及電容組件（3A9）

?整流組件3A2及電容組件3A9的作用是：將三相380V交流轉換為510 V直流。整流組件3A2正常運轉，并向監控系統發出軟啟動結束信號。監控系統收到軟啟動結束信號后，才向充電開關組件3A10發出使能信號，準許其為人工線充電。

?在電容組件3A9，電容C1～C16全是濾波電容，電阻R1、R2起均壓及釋放作用。當從機柜中抽出本組件時，開關S1自動閉合，電容C1～C6通過電阻R3、R4放電，確保人身安全。

4.3 ?充電開關組件（3A10）及充電變壓器（3A7T2）

充電開關組件3A10與充電變壓器3A7T2組成回掃充電電路，給調制組件3A12中的人工線充電。

4.4 ?觸發器（3A11）

觸發器3A11的主要功能是產生調制組件3A12中脈沖開關管的觸發脈沖，同時兼具調制組件3A12的保護功能，并為充電開關組件提供兩組與發射機公共端隔離的+20 V電壓。

4.5 ?調制組件（3A12）

在調制組件3A12中，來自充電變壓器3A7T2的充電電流，經充電二極管A12A5給雙脈沖形成網絡（人工線）A12A6充電。必須指出：不允許在高壓工作狀態進行人工線的切換，切換人工線只能在高壓開關斷狀態下進行。

4.6 ?燈絲電源（3PS1）

?燈絲電源3PS1是一個交變穩流電源，通過燈絲中間變壓器和位于郵箱中的脈沖變壓器及燈絲變壓器，為速調管燈絲供電。

?燈絲電源3PS1的核心是斬波器和振蕩器，斬波器用來實現穩流，振蕩器受輸入同步信號同步，使輸出電壓/電流方波與發射脈沖的重復頻率同步。

4.7 ?磁場電源（3PS2）

?磁場電源3PS2是一個斬波穩流電源，為聚焦線圈提供穩定的直流電流。

?監控系統發出接通高壓指令后，三相380 V交流電輸入電源變壓器，經電源變壓器隔離、降壓，輸入整流濾波電路。后者將約180 V直流電壓饋入斬波器。斬波器輸出的脈沖電壓經濾波器轉換為直流輸出。與此同時，監控系統發出的使能信號經控制保護電路進入脈寬調制電路，允許本電源正常工作。電流取樣電路將輸出電流取樣信號送入比較器，與基準電壓相比較。比較器輸出的誤差電壓，通過脈寬調制電路，控制斬波器的輸出脈沖占空比，從而實現輸出穩流。

4.8 ?鈦泵電源（3PS8）

?鈦泵電源3PS8為速調管鈦泵提供3 KV直流電壓，用以抽出速調管內的殘余微量氣體。

?交流輸入電壓經變壓器升壓為750 V交流電壓，再經四倍壓整流，輸出約3 KV直流電壓。

4.9 ?低壓電源（3P3-3PS7）

?低壓電源包括+28 V電源3PS3，+15 V電源3PS4，-15 V電源3PS5，+5 V電源3PS6.+40 V電源3PS7。

?發射機UD3的機柜、速調管、磁場線圈、變壓器油及其他部件均采用風冷。

5 ?結 ?語

?以上是營口雷達站保障人員在解決發射機部分故障后總結的引發此類故障的原因及處理辦法，并根據處理總結出日常發射機維護的一些步驟和方法，介紹發射機各部件工作原理。由于水平有限，不足或不恰當之處敬請批評指正。

參考文獻：

[1] <CINRAD/SA，雷達實用維修手冊>編寫組.CINRAD/SA雷達實用維修手冊（第1版）[M].北京：中國計量出版社，2008.