電氣系統出廠測試的排故方法

曹 萌 孫明慶 黃笑宇

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電氣系統出廠測試的排故方法

曹 萌 孫明慶 黃笑宇

（首都航天機械公司，北京 100076）

對火箭出廠測試過程中，出現故障的嚴重程度進行分類，將多因素決策方法與排故經驗進行有效綜合，通過采用故障樹方法、故障替換法、故障交換法等相應的處理步驟進行排故，可在確保系統安全的前提下，使系統故障快速定位，達到排故的目的。供出廠測試人員參考。

運載火箭；電氣系統；故障定位

1 引言

電氣系統測試是運載火箭出廠前的最后一次檢測，通過全面測試火箭的電氣系統，檢查控制、遙測、外安等性能參數，暴露產品設計和生產中的缺陷，提高出廠火箭質量，縮短發射周期。隨著電氣系統單機日益小型化，測試環境的復雜多變，電氣系統在測試過程中會出現一些突發性、復雜性的故障。將測試問題進行分類并提出有效的排故步驟及方法，為出廠測試中此類問題的排除提供有益參考。

2 測試問題分類

電氣系統測試過程中根據出現故障的影響程度，分為安全性問題和非安全性問題。安全性問題屬于比較嚴重的故障，一方面會造成相關人員的人身安全傷害，演變成技術安全事故；另一方面會對測試設備乃至箭上產品造成不可挽回的損壞，喪失其基本功能。

2.1 典型安全性問題

a. 高壓氣路、液路故障。高壓氣體及液體在產品測試中應用廣泛，壓力傳感器測試使用的壓縮空氣均在10MPa以上，供氣管路松脫會造成嚴重的人身傷亡；出現氣路故障，高壓氣體充入發動機內，造成發動機報廢。

b. 大功率電氣設備故障。地面電源等測試設備負責為彈上產品提供測試用電，一旦出現故障將導致彈上產品斷電，損壞平臺系統等敏感元器件。

c. 平臺倒臺故障及伺服機構亂擺、噴油等造成彈上產品損壞。

2.2 非安全性問題

非安全性問題根據在測試中所發生階段的不同，分為實時性問題、非實時性問題。

a. 實時性問題：測試設備指示燈異常；計算機自動測試數據超差、報警；三軸轉臺等動作響應不正確；彈上產品或地面測試設備漏電等。

b. 非實時性問題：測試數據判讀超差；數據比對不一致；多媒體記錄判讀不正確。

3 處理問題的一般原則

由于全箭電氣系統復雜，在系統測試中故障出現的部位和類型難以預料，故障診斷也沒有固定模式。因此測試前要做好制定相應問題的應急處理預案，出現問題時要按程序處理并提出排故措施。故障診斷按照簡單到復雜、狀態變化最少的原則，并確認儀器供電正常，避免因該故障模式再次損壞儀器。

4 問題的處理步驟與方法

由于安全性問題與非安全性問題造成的危害程度不同，因此在兩類故障的處理上也不盡相同。

4.1 安全性問題處理步驟

a. 斷電，切斷危險源，防止危險擴大；

b. 全面記錄現場情況：包括故障發生的時間、地點、時機、環境條件，故障產品的名稱、型（代）號、圖號、編號、批次等全面信息；匯總、核實情況、作好記錄，必要時對故障現象進行拍照和攝像。

c. 分析、處理問題。及時發現、處理問題，減小設備損失。平臺、箭機、伺服系統等箭上設備和地面各單機在發生故障時會有不同的表現形式：電壓、電流、頻率、反饋指示、狀態指示等，應及時發現問題并上報。當遇到伺服系統亂擺、噴油等嚴重故障時，為確保彈上產品及人員安全，可直接斷電。由于此類問題發生突然、影響嚴重，須立即切斷彈上及地面設備電源。應盡量使用多媒體設備對系統測試全程進行記錄，為分析處理問題提供可靠依據。

4.2 非安全性問題處理步驟

a. 保護現場，凍結狀態；

b. 全面記錄故障現象；

c. 召集有關人員，初步分析，統一描述；

d. 根據情況，進行故障復現；

e. 根據故障現象、復現結果、分析結果，形成處理方案后實施排故。

非安全性問題占系統測試故障的大多數，此類問題有充足時間供分析排查。盡量保持彈上及地面設備狀態，保護好測試現場，不要輕易改變接口和電連接器，勿使故障現象消失，便于查找和分析故障原因。

4.3 主要問題處理方法

a. 檢查產品技術狀態，確認狀態變化，分析故障產品的質量履歷、工作歷史，同類產品的故障歷史。

b. 查看測試狀態的正確性，包括：查看產品、設備及系統試驗狀態是否符合技術文件要求，設備電連接器插接正確性，地面設備正確使用。確認問題原因。

c. 采用故障樹方法，深入分析各種可能因素。根據故障現象，確定故障頂事件，建立故障樹，依據故障樹開展排查工作。

d. 故障定位應按順序進行，一般按彈、箭上與地面，系統與單機的順序進行定位；可采取斷開彈地脫插或在彈地接口處并聯筆錄儀等記錄設備的方法，將故障分離定位到彈（箭）上、地面。

e. 采用替換法進行故障定位；在分析到故障的大概原因時，利用相同型號儀器的輸出信號替換傳輸通道測試儀器本身或傳輸通道環節。

f. 采用交換法進行故障定位；把具有相同功能的兩個測試模塊或相同性能的激勵信號源進行交換測試，判別模件或單機是否存在故障。

g. 對于現場復現排查沒有把握的故障，可在實驗室進行模擬試驗。

5 案例分析

某型號在進行“發射綜合檢查”時系統出現故障，具體表現為：當地面機出現“準備＜轉電＞”的提示，操作手按下“回車鍵”時，尾段號手聽到伺服機構聲音異常，地面直流穩壓電源電流表顯示電流突然曾加，超過正常電流值的50%。這時地面機顯示“未測到彈上+D轉電信號！”。為保證安全，立即斷電。

分析為彈上配電器故障，單元測試發現配電器已損壞，將新配電器直接安裝上彈加電測試，故障復現。

重新進行分析，并在不加電狀態下進行全面的導通絕緣檢查，發現控制系統在連接彈上電池正負母線的接線盒內部有一銅片將其短接，導致+D母線短路。

更換第3臺配電器，并逐次更換相應彈上電纜網、地面PLC模塊，逐次、全面地導通絕緣檢查后，加電測試，結果均正常。問題啟示：

a. 當初步定位彈上配電器故障后，未對造成配電器故障原因進行全面分析。

b. 措施要謹慎、保守。在未全面分析的前提下，更換彈上配電器并加電，導致第2臺配電器被燒毀。

c.在故障發生后應首先對彈上地面測試狀態的正確性進行確認，之后對彈上進行導通絕緣檢查，同時分析第1臺配電器的故障原因，而不是盲目更換彈上配電器進行加電測試。

6 結束語

電氣系統的排故模式很多，每一次故障排除的過程都是一次學習的機會。本文將排故問題分為安全性問題和非安全性問題兩類，進行不同的處理步驟，通過技術狀態檢查法、測試狀態查看法、建立故障樹法、故障定位順序法、替換法、交換法等方法將問題一一排除，逐步縮小故障范圍，可以迅速對故障定位及排除。經過總結歸納發現很多分析、排故的方法是相通的。所以，每次排故后的需要認真總結，提排除高測試人員故障的能力，使思路更加清晰，同時也為別人提供借鑒。

1 李光均. 控制-檢測-可靠性[M].北京：宇航出版社,1996

2 Q/Y 144-2011型號產品質量問題歸零管理要求. 北京：中國運載火箭技術研究院,2011

3 蘇愷倫，鄭建明，祖建晶. 淺談軍品電路與整機的排故方法[J].航天制造技術，2007(2)：43

4 孫靖，王東，楊曉明. 遙測系統非電量測量設備的故障分析及排除方法[J].航天制造技術，2012(2)：69～71

Troubleshooting Methods for Electrical System Factory Test

Cao Meng Sun Mingqing Huang Xiaoyu

(Capital Aerospace Machinery Company, Beijing 100076)

In this study, the faults that appeared in the factory test were classified according to severity. Furthermore, the multi-factor decision-making method and troubleshooting experience were effectively synthesized. In addition, by clearing troubles with the fault tree, fault replacement and fault exchange methods, as well as the other corresponding processing steps, these system faults can be located quickly on the premise of ensuring system safety, allowing the purpose of troubleshooting to be realized. This study provides reference for the factory test staff.

launch vehicle；electrical system；fault location

曹萌（1987-），碩士，測試技術與儀器專業；研究方向：火箭檢測技術。

2017-04-06