RS液冷全固态电视发射机检修实例分析

2018-02-22李晓义

西部广播电视 2018年2期

李晓义

1 RS全固态液冷发射机组成

RS全固态液冷发射机的构成：由上到下依次由激励器单元（包括A、B激励器）、中央控制单元、功放模块系统、电源分控开关供电系统等组成。在机柜内部还有功率合成器、输出滤波器和定向耦合器等器件构成。液体循环冷却单元由循环水泵（2个）、室外散热单元、压力均衡装置、电源控制开关组成。各个部分主要的技术特点如下。

1.1 控制单元

控制单元是发射机的中央控制单元，负责发射机的内部和外部通信，并向发射机提供控制指令。控制单元内包含发射机的控制单元和用于发射机进行远程控制的网络服务器单元。

1.2 激励器

激励器采用数字直调技术，整体集成度高。模拟电视的视音频信号或者数字电视的码流信号都可以经过处理调制到射频信号。将输入的信号经过数字处理后直接调制为射频信号。

1.3 功放模块

功放部分采用大功率LDMOS功放管组成放大电路，集成度和线性良好，采用单独供电，电源模块内置于功放模块之内。有故障发生也不影响其余模块的正常工作。电源模块和功率放大模块所产生的热量通过冷却液散发到设备外面，不会影响设备机柜内的温度。每一功放模块都有可靠的自我检测和自我保护功能，功放模块的状态信息和告警信息均可以通过CAN总线传到发射机的中央控制单元显示。且模块支持带电热插拔，其内置的保护电路可以在功放模块反射功率过大和过温时对功放模块内部电路进行有效保护。放大电路采用全新设计，功率冗余充分。保证设备满功率播出时，功放管保持在较好的工作状态。

1.4 冷却水循环系统

冷却系统有2台循环泵和两部散热器以及8个功放模块内的散热风扇构成。主要作用是将发射机运行时功放模块产生的热量及时排出发射机机柜。保证发射机功率放大模块始终保持在适当的温度。同时，为了防止出现不同模块间冷却液流量不同造成水管堵塞现象，在冷却水循环系统中使用了压力均衡装置。

2 发射机的维护

河南省广播电视发射台两个频道采用10 kW全固态液冷电视发射机属于技术比较先进、工艺较好的进口设备。但自投入使用后，功率模块散热和液冷循环系统陆续出现了一些问题。机房针对出现的问题多次进行技术论证，对设备图纸进行认真分析讨论，并与厂家技术人员积极交流，最终找到了解决问题的方案。以下对河南省广播电视机房RS电视发射机的两例检修进行总结，希望解决思路对其他台站有所帮助。

2.1 循环泵故障问题

2.1.1 故障现象

电视播出检测系统告警河南四频道电视发射机无视频输出，监控屏幕出现雪花状，河南省广播电视机房值班人员迅速对四频道电视发射机进行了备机倒换，确保节目的安全播出。查看RS发射机设备已经关机，控制电路的空开也已经断开，对空开进行闭合，查看控制单元故障信息，提示设备温度过高。机房人员分析RS发射机有八个功率放大模块构成，单个的模块故障造成设备整体断电可能性不大，可能为水循环系统故障。为判断故障原因，对设备进行暂时性试验开机，运行一分钟之后发现八个功放模块上的“TEMPERA TURE FAIL”指示灯均长亮。发射机循环系统循环泵1工作指示灯无显示，循环泵2指示灯指示正常，散热风扇运行正常。

2.1.2 故障分析

检修人员查阅了RS发射机的说明书，上面对功放模块“TEMPERA TURE FAIL”指示灯长亮有这样的解释：如果检测到过温，为保护放大器功放模块将关闭输出。在功放板上有一个温度传感器，为前置放大器，提供V_TEMP信号。如果过热时，产生TEMPERATURE FAIL故障信息。这一信息通过功放前面板发光二极管显示。关闭发射机，至此，造成设备停机的故障已经明晰。RS发射机功放模块要求的工作温度不得高于50℃，当循环系统故障，循环水循环不畅，就无法及时地将功放模块产生的热量排出，造成模块温度过高，对发射机进行保护性关机。

由故障现象判断故障点来自循环系统的循环泵1，RS发射机配置为互为主备的双循环泵工作模式，一部循环泵故障情况下，改变节点的水流方向即可将故障水泵从水循环系统中隔离开。

改变水流方向后恢复发射机供电，发射机设备开始正常工作，至此已经判定导致此次发射机断电的主要原因是循环系统循环泵1故障造成的冷却水循环不畅而致发射机功放模块热保护停机。

2.1.3 故障检修

河南省广播电视发射台咨询了RS发射机设备提供方，对方答复：因发射机设备购置已超过两年时间，属于过保设备，目前尚不能判断是循环泵供电部分故障或循环泵自身故障，需上门检查，并提出了高额的检修费用。

为积累设备检修经验，培养判断分析故障点的能力，检修人员对循环泵1经行检查。首先，去掉循环泵的供电插头及通信模块。用万用表交流档对供电插头测试，指示显示电压为220伏，说明为循环泵故障。此时，确保循环泵1被隔离在水循环系统外，将循环泵1下方红色阀门DV2打开，将循环泵内留存的冷却水排出，取下循环泵通信模块，之后就可以看到固定水泵的螺丝，卸掉螺丝，循环泵就可以从设备上卸去。

观察水泵铭牌此水泵属于GRUNDFOS（格兰富）变频循环水泵，由变频电路和电机两部分构成，去掉水泵铭牌和连接变频电路与电机之间的紧固螺丝，整个水泵就分为变频控制电路和电机两个部分。电机部分采用的永磁同步直流电机，去掉电机的永磁转子，观测电机线圈绕组无焦化、无糊化。用万用表电阻档测量电机线圈绕组均有阻值，说明循环水泵故障点在变频电路部分。

至此便找到了问题所在，由于变频控制电路属于高度集成电路，设备密集，联系了郑州市有变频电机维护经验的公司配合以较低的价位对水泵的变频控制电路进行了维护，排除了控制电路的故障。

RS电视发射机变频循环泵维修后的安装过程也相对复杂，其自带的通信模块可以将流速等信息传递给发射机的NETCCU，按照原样对连接螺丝及其供电线恢复之后，还需要再次将循环系统的两部循环泵和散热风扇等四台设备依次设置和发射机控制系统进行配对连接，直至发射机控制系统收到其设备地址信息，整个检修过程才可以结束。

在机房独立完成了循环泵的维修后，机房运行7年来，前后出现5次循环泵故障现象，对此检修人员进行了深入分析。前几次循环泵的维修都是由发射机厂家完成，给出的故障原因是发射机生产过程中配套的循环泵质量可能存在问题。但本次的故障泵是后来更换过的，且所有的故障点都出在供电电路板上，所以故障原因有可能与安装或使用不当有关。

机房经过与循环泵的生产厂家格兰富公司讨论，对发射机的供电系统进行了详细检查，对冷却系统的火线、零线和地线进行了紧固，并发现了地板下的等电位铜排在安装发射机时切断后是用螺栓进行连接的，怀疑接地效果不好，重新进行了铜排焊接，以保证可靠接地。该循环泵的正规操作要求中对断电加电的间隔时间也是有要求的，一般要在1分钟以上，这个细节也从未听发射机厂家说过，可能在外电闪断及检修测试中的频繁开关对循环泵有过冲击。经过对供电回路的检修和操作上的规范，目前这4台水泵已安全运转1年左右，未再出现类似故障，发射机整体运转稳定可靠。

2.2 功放模块散热风扇故障检修

2.2.1 故障现象

值班人员在对9CH液冷发射机进行巡机的时候，发现发射机功放模块1前面板第8指示灯告警，发射机整机功率输出稳定，液冷循环系统循环泵以及散热器均运行正常。查看告警指示灯说明，提示为散热风扇故障。

2.2.2 故障分析

该功放模块电源单元设计为三相输入电压（没有零线N）的380V交流电。输出电压为32V直流电。电源单元具有过流和过压以及相位故障和过热的检测。如果其中一个发生故障，功放前面板上的SUPPLY FAIL灯亮。电源产生的大部分热量被冷却液带走。射频单元或供电单元残余的热量可由内置风扇带走。在正常工作状态下，功率放大盘可进行带电热插拔，机柜与放大盘的冷却液管道接口处带有自锁装置，一旦放大盘拔出，接口自动闭锁，既不会有冷却液流出，又不影响整机的冷却循环系统。冷却液通过设计扰流热交换回路，带走模块热量，在水泵的作用下，使冷却液进行循环流动，当达到一定的温度后，热量通过散热系统由排风系统将热量排出，因此，此次故障初步怀疑可能为散热风扇故障造成的模块温度过高。断开模块供电空开，并关闭模块后部液冷通道阀门后，对模块进行了备件更换，让发射机恢复正常运行。

2.2.3 故障检修

在观察模块后部液冷循环部件正常后，检修人员打开了功放模块，可以清楚地看到置于模块前端的散热风扇。依次拆除插接功放的前面板的6个固定螺丝和前面板上固定“RF MONITOR”连接器的螺母。断开连接前面板上的SERVICE插座与架装安装印制板一侧的带状电缆。此时可以卸下前方面板。去掉固定散热风扇的螺丝后，轻轻拉出风扇，焊断两个连接风扇的电线。记录极性以确保新风扇的正确安装。

分析散热风扇故障可能有供电电源部分故障以及风扇自身故障两种可能造成，所以采用24 V直流电源对散热风扇进行验证，证明了此次故障确切原因为风扇自身故障所造成。工作人员联系厂家订购了散热风扇，并对新风扇进行了安装、上机检验。故障指示灯消失，设备恢复正常运行状态。