CINRAD/CD型雷达俯仰箱下沉故障分析与维修

周 枫，刘朝林，邹 蓓

(1.贵州省大气探测技术与保障中心，贵州 贵阳 550002;2贵州省气象信息中心，贵州 贵阳 550002)

CINRAD/CD型雷达俯仰箱下沉故障分析与维修

周 枫1，刘朝林1，邹 蓓2

(1.贵州省大气探测技术与保障中心，贵州 贵阳 550002;2贵州省气象信息中心，贵州 贵阳 550002)

近年来，贵州省遵义、毕节、兴义等3部CINRAD/CD型新一代天气雷达多次出现天线系统俯仰箱下沉与转台接触，天线方位旋转卡死的故障，根据几次故障的现象及维修中发现的问题将故障原因分析如下，并提出预防及解决的办法。

俯仰箱;转台;下沉;轴承

1 故障情况简介

2001—2010年期间，贵州省先后完成了贵阳、遵义等6部新一代天气雷达的建设。雷达系统全部采用CINRADCD型新一代天气雷达产品。建设完成时间如表1所示。

表1 各地新一代雷达建设时间

表2 雷达下沉故障出现时间

2006年以来，遵义、毕节、兴义3部雷达先后5站次出现天线部分俯仰箱下沉，与转台边缘接触，方位旋转卡死的故障，出现时间如表2所示。此外，在2012年的汛前雷达设备巡检中，又发现贵阳、都匀2部雷达的俯仰箱与转台之间间隙也达到危险程度(间隙只有1.5 mm)，有了下沉的迹象，随时可能出现接触卡死的情况。

2 故障原因分析

根据以上故障时间的分布来看，从雷达建设运行到故障出现最短的近3 a(遵义站)，最长的7 a多(兴义站)，还没有出现故障的经长期运行也有了故障的趋势(贵阳、都匀)。为什么会出现这种情况，以下从雷达天线底座结构入手，分析故障原因。

2.1 天线底座的结构

如图1所示，CINRAD/CD型雷达天线底座部分从下到上分别是基座、转台和俯仰箱等3大部分。基座为铸铝材质，是雷达方位和俯仰运动的支撑部件，内部还安装了方位电机、汇流环、旋转关节和波导等部件。转台内部主要为传动主轴，通过下层齿轮、轴承等装置将方位电机的转动扭力传递给上层轴承，带动俯仰箱实现反射面的方位旋转。俯仰箱的主要作用是带动天线反射面进行方位和俯仰运动。俯仰箱固定在转台上层轴承装置上，轴承的旋转带动俯仰箱的转动，俯仰箱和转台边缘之间的标准间隙是5 mm，以保证旋转中无摩擦。

2.2 故障的原因

如上节所述，俯仰箱底部和转台边缘之间具有一定间隙，以保证旋转中无摩擦。故障雷达的表现是俯仰箱下沉，与转台边缘接触卡死，方位无法转动。

根据前面的结构分析，转台上部的轴承承托俯仰箱，并作方位旋转运动。正常情况下应该采用全向轴承作为旋转轴承。全向轴承的特点是，轴承中的球形弹子能够在圆槽内任意方向旋转，球面受力和磨损均匀，磨损速度慢。根据后来对故障雷达(遵义、毕节)转台部分的拆解发现，该处轴承的弹子在转动中不能作全向运动，只能作水平方向的旋转，因此弹子球体上下面一直是磨损接触面，并在转台以上部分压力的作用下，磨损加剧。轴承内部弹子上下球面几乎被磨成平面，垂直方向上直径缩短，导致俯仰箱在轴承弹子磨损的过程中逐渐下沉，最终与转台边缘接触并卡死。

图1 CINRAD/CD型雷达天线底座

经了解，外省其他同型雷达也出现同样故障，我省CINRAD/CD雷达较多所以故障相对集中。

2.3 故障原因小结

从上面的分析认为，天线俯仰箱下沉故障出现的原因，可以归结为：

①轴承的质量不合格。经厂家查询，出现下沉卡死故障的雷达，均采用了某厂同批次生产的产品，该批轴承弹子不能作全向转动，单一的水平方向转动导致弹子磨损加快。

②雷达的高强度运转也是磨损加剧的原因。按照中国气象局对新一代天气雷达的观测规范要求，非汛期每日有5 h的观测时间，汛期24 h观测。贵州省近年来各种灾害性天气频发，汛期之外又增加很多开机观测业务，所以雷达的机械磨损更加严重。

3 解决办法

①目前对故障处理长效的方法只有更换故障轴承。由于轴承在转台内部，更换它必须先在天线罩内搭建脚手架，用起吊设备将天线反射面和俯仰箱吊离转台，再对轴承进行更换，之后重新吊装俯仰箱和反射面，因此维修周期较长。

②紧急情况下的处理。由于更换轴承维修周期较长，如遇突发的俯仰箱与转台卡死故障，又遭遇重大天气过程不能停机的，可以通过用砂轮打磨转台边缘，扩大间隙的方式，暂时让雷达恢复工作，待天气过程结束后再开展维修。

③为预防该故障的发生，建议在CINRAD/CD型雷达的维护中，每半年对俯仰箱和转台的间隙检查一次，如发现下沉已经达到危险的范围(比如≤1.5 mm)时，应增加检查的频次。厂家为检查提供了测量工具：2 mm厚标尺2块;1 mm、0.5 mm厚标尺各1块，机务员可将标尺从0.5～5.0 mm的厚度任意组合(最小测量刻度0.5 mm)。组合后的标尺按照测量方法插入间隙即可测量间隙宽度，一般间隙≤1.0 mm时，就应该提前对转台轴承进行处理。

TN957

B

1003－6598(2012)05－0047－02

2012－06－25

周枫(1979—)，男，工程师，主要从事大中型气象装备的技术保障及相关开发工作。