营口新一代多普勒天气雷达发射机故障处理浅析

崔福涛+原久淞+孙永联+吴杨+苏晓妹

摘  要：文章针对营口新一代多普勒天气雷达出现的“聚焦线圈电流故障，聚焦线圈电源电压故障”，“发射机过流，速调管过流，调制器反峰过流”， “发射机峰值功率过低 ”报警的处理，总结出多普勒天气雷达发射机各部分组件运行原理及日常的维护与维修。

关键词：发射机;油泵;调制器;整流器

中图分类号：TN959.4     文献标识码：A      文章编号：1006-8937（2016）03-0081-02

1  故障一的处理情况和原因分析

 2015年5月31日雷达在试运行期间停机，报警信息为聚焦线圈电流故障，聚焦线圈电源电压故障。

1.1  故障的处理情况

 雷达保障人员到现场开机标定，依然出现聚焦线圈电流故障，聚焦线圈电源电压故障报警，拆下聚焦线圈3A保险丝FU4，发现已经烧断，更换后再次标定，故障仍出现，保险丝再次烧断，检查到发射机内油泵的电源输入电缆线有老化松动，更换新的电缆线后，开机标定，故障未解决，判定是油泵已经烧坏，更换油泵以后，开机标定正常，雷达正常开机。

1.2  故障原因分析

 营口市天气雷达于2004年年底建成，目前已经运行超过十年，雷达各部分组件老化严重，各处连接线老化导致组件供电出现电压不稳或局部短路现象，会影响到组件的性能甚至烧坏组件。

2  故障二的处理情况和原因分析

 2015年7月14日早上3：50雷达停机，报警信息包括发射机过流，速调管过流，调制器反峰过流，发射机不可操作，发射机故障恢复循环，不可工作报警强制系统待机。

2.1  故障的处理情况

 雷达保障人员现场对雷达进行标定后，依然出现调制器反峰过流故障，取出开关组件3A10，手动加高压，雷达仍无法启动。恢复开关组件3A10正常位置，测量开关组件3A10 ZP1、ZP2端子，电压波形正常，如图1、图2所示，测量触发器3A11 ZP4端子，电压波形正常，如图3所示。测量调制器内可控硅二极管属性均正常。

检查开关组件3A10，触发器3A11，调制器组件3A12内部无明显烧坏痕迹， 手动加高压，蜂鸣声音不正常，高压无法正常启动，再次加高压，观察到调制器内有打火现象。将调制器拆卸后，经仔细检查，发现其中一根高压线缆被击穿一个小洞，小洞处有两层绝缘护套被烧黑，由此判定调制器高压电缆线击穿打火，出现瞬间电压或电流不稳定，导致雷达无法正常启动。更换新的电缆连接线之后，雷达可正常启动使用。

2.2  故障原因分析

 调制器组件3A12内部产生6 000 V的高压，在线路老化严重的情况下，极易对某些电缆造成击穿，可能起初击穿的面积十分微小，不会影响雷达的使用，但随着雷达不断的长期运行，开机关机次数越来越多，击穿打火的电缆线损坏程度会日渐严重，最后产生瞬间电压或电流过大导致雷达无法正常开机启动。

 除了线路老化的原因之外，调制器内各个接线端子、高压输出端子螺丝的松动也可能是导致电缆线被击穿的因素之一。雷达发射机各组件工作时会产生大量的热量，内部采用风冷的降温模式，在风机运转的同时，会产生轻微的颤动，随着时间的推移，各个组件内的接线和螺丝可能产生松动影响正常工作。在日常的维护中要注意这些问题。

3  故障三的处理情况和原因分析

 2015年7月20日中午12：57雷达报警发射机峰值功率过低，高压切断，但伺服系统的天线仍在运作。雷达停机后重新标定和手动标定，发射机面板的整流组件故障一直无法清除。手动加高压，发现整流组件输出电压峰值只能到达470左右随后逐渐下降，无法到达正常工作标准510 V。

3.1  故障的处理情况

将整流组件3A2拆卸后，经排查，发现整流组件内部各部件老化严重，其中西门子开关引出的电缆线已烧坏破皮，有3处线缆全部粘连一起，其他部件无明显损坏，将老化部分线缆剪掉，重新焊接接线，再次开机标定，故障仍然存在，判定是整流组件3A2老化严重，导致性能不达标，更换整流器组件后，测试各组件参数和指标，均在合理范围内，雷达标定正常，恢复正常使用。

3.2  故障原因分析

 与前两次故障相似，主要原因是组件内部线路老化问题，在更换新的整流组件后，其组件外部连接线仍为10年前的旧电缆，老化情况依然不容乐观，需要随时注意由此可能引发的故障。

4  发射机各分机组件的运行原理介绍

4.1  发射机高压电源（脉冲调制器）

脉冲调制器产生符合要求的负极性调制脉冲，加在速调管的阴极，对速调管实施脉冲调制。对速调管而言，调制脉冲又称为束脉冲。

4.2  整流组件（3A2）及电容组件（3A9）

 整流组件3A2及电容组件3A9的作用是：将三相380V交流转换为510 V直流。整流组件3A2正常运转，并向监控系统发出软启动结束信号。监控系统收到软启动结束信号后，才向充电开关组件3A10发出使能信号，准许其为人工线充电。

 在电容组件3A9，电容C1～C16全是滤波电容，电阻R1、R2起均压及释放作用。当从机柜中抽出本组件时，开关S1自动闭合，电容C1～C6通过电阻R3、R4放电，确保人身安全。

4.3  充电开关组件（3A10）及充电变压器（3A7T2）

充电开关组件3A10与充电变压器3A7T2组成回扫充电电路，给调制组件3A12中的人工线充电。

4.4  触发器（3A11）

触发器3A11的主要功能是产生调制组件3A12中脉冲开关管的触发脉冲，同时兼具调制组件3A12的保护功能，并为充电开关组件提供两组与发射机公共端隔离的+20 V电压。

4.5  调制组件（3A12）

在调制组件3A12中，来自充电变压器3A7T2的充电电流，经充电二极管A12A5给双脉冲形成网络（人工线）A12A6充电。必须指出：不允许在高压工作状态进行人工线的切换，切换人工线只能在高压开关断状态下进行。

4.6  灯丝电源（3PS1）

 灯丝电源3PS1是一个交变稳流电源，通过灯丝中间变压器和位于邮箱中的脉冲变压器及灯丝变压器，为速调管灯丝供电。

 灯丝电源3PS1的核心是斩波器和振荡器，斩波器用来实现稳流，振荡器受输入同步信号同步，使输出电压/电流方波与发射脉冲的重复频率同步。

4.7  磁场电源（3PS2）

 磁场电源3PS2是一个斩波稳流电源，为聚焦线圈提供稳定的直流电流。

 监控系统发出接通高压指令后，三相380 V交流电输入电源变压器，经电源变压器隔离、降压，输入整流滤波电路。后者将约180 V直流电压馈入斩波器。斩波器输出的脉冲电压经滤波器转换为直流输出。与此同时，监控系统发出的使能信号经控制保护电路进入脉宽调制电路，允许本电源正常工作。电流取样电路将输出电流取样信号送入比较器，与基准电压相比较。比较器输出的误差电压，通过脉宽调制电路，控制斩波器的输出脉冲占空比，从而实现输出稳流。

4.8  钛泵电源（3PS8）

 钛泵电源3PS8为速调管钛泵提供3 KV直流电压，用以抽出速调管内的残余微量气体。

 交流输入电压经变压器升压为750 V交流电压，再经四倍压整流，输出约3 KV直流电压。

4.9  低压电源（3P3-3PS7）

 低压电源包括+28 V电源3PS3，+15 V电源3PS4，-15 V电源3PS5，+5 V电源3PS6.+40 V电源3PS7。

 发射机UD3的机柜、速调管、磁场线圈、变压器油及其他部件均采用风冷。

5  结  语

 以上是营口雷达站保障人员在解决发射机部分故障后总结的引发此类故障的原因及处理办法，并根据处理总结出日常发射机维护的一些步骤和方法，介绍发射机各部件工作原理。由于水平有限，不足或不恰当之处敬请批评指正。

参考文献：

[1] <CINRAD/SA，雷达实用维修手册>编写组.CINRAD/SA雷达实用维修手册（第1版）[M].北京：中国计量出版社，2008.