CINRAD/CD天气雷达故障事例浅析

2017-05-30罗红李青建

科技风 2017年18期

罗红　李青建

摘要：都匀CINRAD/CD 型天气雷达的发射、接收、天馈、监控与终端系统四个部分的故障实例进行分类分析、处理、总结，为台站级机务员工作人员累积一定的经验。

关键词：天气雷达；典型故障；分析；总结

都匀新一代气象雷达在2005日3月成功验收后已投入运行领域长达12年，充分发挥了新一代天气雷达的优点和强对流天气过程监测的特点，包括短时强降水、强降雨、冰雹、雷电，在我州各类重大社会活动中发挥了应有的作用。截止到2017年6月30日，发生三极故障百余次，其中发射系统约占总故障数的40%；接收系统约占总故障数的20%；天馈系统约占总故障数的30%；终端与监控系统约10次，占总故障数的10%。

1 雷达系统组成及简介

发射机、接收机、天馈、监控和终端组成的雷达工作图[1]。发射机采用固态射频功率，刚性调制器和硬开关电源技术；接收机接收回波信号，提供激励信号给发射机，并对回波信号进行处理；天线定向辐射（或接收）电磁波，馈线辐射（或接收）发射机高频脉冲信号或传输接收信号到接收机；监控与终端通过包括对雷达整机电源通断的遥控、收发机高低通断的遥控、天线运行状态等操作，同时在计算机终端显示雷达探测数据处理出来的图像产品[2]。

2 故障实例

2.1 发射系统故障实例浅析

发射机故障现象：（2005年10月出现无法加高压现象，测得发射功率偏低，低于200KW，CD型雷达正常发射功率应大于250KW，低于正常值太多；（2010年3月同样也出现无法加高压现象，测试得发射功率出现不稳定状况。

分析及处理：（2005年10月的故障在排除调制部分故障后，通过适当调整高压电压可获得较高的发射功率，可调整发射功率值到最高也只能到200KW，同时调整激励信号也不能提升发射功率到额定值，那么故障指向在速调管及其附属部分，计算其使用时间约为5040小时，速调管也未超过标称时间，测试其灯丝电压略偏低有4.5V，正常值有5V，读取注电流也比正常略偏低，分析可能是因为供给的灯丝电压略偏低，速调管是灯丝电压低于正常值的情况下运行的，虽然可以在这种情况下维持速调管的运行，在较低灯丝电压的情况下，电子管中的阴极被迫逼出，阴极很容易拔出损坏，从而导致注电流随时间的减少，由于发现得早注电流相对较小，最终可判断速调管虽达未到使用寿命但因供给的灯丝电压长期偏低导致速调管过早的老化，需更换。（2010年3月的同样在排除其他部位可能出现故障的情况下出现无高压现象，测试得发射功率不稳定，功率时有时无，且与05年出现的情况很相似，测得灯丝电压非常，直接读取钛泵电压、电流同样低于正常值很多，同样注电流值低于正常值的50%，从时间上算起，从上次更换速调管至今已经5年，此时可充分判定速调管超过使用寿命已经失效。

通过以上两次发射功率相似故障现象可说明，灯丝、钛泵、注电流等参数速是调管重要技术指标，在外部环境都正常的情况下，可通过注电流等技术指标和服役时间判断速调管是否失效[3]。

2.2 接收系统故障实例浅析

数字中频故障故障现象：2005年4月，回波时有时无。

分析及处理：在天线可正常转动情况下，无回波现象可考虑发射部分或接收部分，测试发射部分无可疑，那么检查重点应放在接收部分，接收部分大多属微波器件，大多带有密封性，只有通过检测有无信号的输入输出来特性判断器件的好坏，根据回波信号的路径，测试前置中频放大器、混频器、高放等信号接收处理模块均正常，最后发现频综的本振输出时有时无，更换频综的铜信号线后，出现了雷达回波；5月初该故障又重新出现，检测结果仍然是频综的本振输出时有时无，这次直接更换了频综部件，出现了雷达回波；本月的15日故障又再次出现，那么前两次的维修都没有找到故障点，利用故障重现方法，将前两次更换掉的铜信号线和频综都复原，检测频率合成器的信号处理部分，后分别检查了rvp7频率合成器，接收信号通道、综合测试、检查后，发现由数字中频输出造成的损害所致，更数字中频后故障再无出现。

采用用故障重现措施解决了同一故障反复出现在同一部位的难点，在厂家生产雷达中，并没有出现此类故障现象，数字中频是处理小信号部件，需要弱电流、低电压，损坏的机率是很小的。

2.3 天馈系统故障实例浅析

故障现象：（2007年9月，体扫天线的方位不转动，方位电机故障；（2007年10月，体扫天线的俯仰无法正常抬升，俯仰驱动电机故障；（2009年5月出现汇流环故障，完成一个体扫时间很长，有时一次体扫甚至需要20分钟，每次提扫到第7层时，仰角的角码跳动較大，仰角稳定不下来，长时间在第7层扫描，仰角无法正常上升。

分析及处理：（出现体扫天线方位不能转动，天线数控不受控制，那么可换到手控控制天线，可用应急控制，将直流电直接加于方位电机上，用于测试方位电机的好坏，方位电机也不受控制，那么可初步断定故障出现在方位电机，用手推动电机，感觉阻力特别大，那么可以确定方位电机损坏，检查发现方位电机的转轴出现偏心运动，电机的永磁定子已从电机壳的粘结处脱落，定子与转子互相卡死，更换电机后正常；（同年10月出现与9月类似的故障，体扫时天线的俯仰无法正常抬升，根据9月故障的类似方法，检查发现俯仰电机损坏，更换新电机后，天线俯仰不受数控，那么考虑故障控制俯仰的伺服驱动部分，检查发现控制俯仰驱动模块IGBT无输出，更换备件后，俯仰正常；（2009年5月的故障在排除电机故障的前提下，逐步检查俯仰的驱动、放大等环节，均正常，俯仰模数转换的汇流环上，拆开面板后发现汇流环残留有磨损的碳刷粉末，更换电刷和清洗腔体后恢复正常运行，但经过约两周的运行时间后，同样的故障再次发生，排除电机故障所致，这时考虑汇流环故障，更换后备件后此种故障现象消失。

两次电机的故障都使用了相似的解决方法，在日常的维护中应每3个月对

电机碳刷腔清洗一次，电刷清洗电机腔时，碳刷的磨损应更换，汇流环是天线的关键部件，每次2000小时后用刷子清洗一次[4]。

2.4 监控系统故障实例浅析

故障现象：雷达监控系统报告灯丝过电流、脉冲调制红灯、风扇压力不足、风扇故障缺相。

分析及处理：根据监控系统每次报出的故障，检查发现雷达本机都正常运行，所报故障均属于误报，那么故障出在监控系统终端，检查监控终端怀疑监控计算机出现接触不良，导致采集的监控信号不正常，出现误报现象，反复插拔监控计算机的相关板卡和每处接口线路，并对插曹处除尘处理，误报现象不在出现[5]。

雷达监控系统的报警可作为初步判断故障的辅助方法，有时雷达的报警仅可作为该次报警的参考，需结合实际分析，报警的位置是否为实际故障出现的位置。

3 总结

充分掌握发射、接收、天馈、监控与终端作为雷达的组成部分的工作原理，任何部位发生故障时，尤其在雷达汛期期间保障雷达正常运行，有效监测灾害性天气过程，发挥天气探测最大作用十分重要，台站级机务员要具备快速、有效的方法判别故障、短时间内缩小故障范围，达到最终解决故障的目的[6]。

参考文献：

[1]国营第七八四厂.714CND型天气雷达技术说明书[G].成都：国营第七八四厂，2003.

[2]马传成，魏玉鹏，崔晓飞，等.CINRAD/SC天氣雷达接收系统故障分析[J].山东气象，2015，26（1）：4648.

[3]罗红，陈熹.CINRAD/CD型天气雷达发射机速调管故障诊断分析[J].贵州气象，2012，36（6）：5355.