天气雷达伺服电机典型故障分析与处理

2019-02-02龚雪鹏陈余明郭江

农业与技术 2019年1期

龚雪鹏陈余明郭江

摘要：本文根据毕节CINRAD/CD型天气雷达伺服电机典型故障案例，从故障现象的细微差别入手，整理诊断思路，对此类故障的分析、处理过程作了详细介绍。就该型号雷达伺服电机的定期维护，总结一些经验，希望能为同型号雷达技术保障人员提供一些借鉴和参考。

关键词：CINRAD/CD雷达;伺服电机;诊断分析;定期维护

引言

毕节CINRAD/CD型天气雷达（以下简称“毕节雷达”）于2006年5月建成并投入业务应用，至今已运行12a，为毕节市及周边区域重点工程建设、重大活动、突发性事件等提供有力气象保障，对于开展降水特征和雷达定量估测降水等研究提供硬件支撑，在保障社会经济建设和人民生命财产中取得了巨大的经济效益和社会效益。

经过多年连续运行，毕节雷达多次出现伺服电机故障，虽然每次故障的基本现象都比较相似，但其在细微之处的表现仍有所不同。此类故障个例的分析并不复杂，但是比较典型，如何快速、准确地定位故障点，避免盲目地检测和维修，对于雷达技术保障人员来说才是更加重要的。本文既是笔者结合实际工作，根据毕节雷达伺服电机故障分析与处理，总结一些故障诊断、定期维护的经验，希望能为同型号雷达机务人员提供一定借鉴和参考。

1伺服电机故障诊断思路

遵循“由简到繁、由易到难”的基本原则，机务人员在故障检查时，应充分利用雷达监控系统报警信息来孤立故障点。检查电源部分，如配电、开关、继电器等;检查各分机电缆插头、负载、工作电压、保险丝接触不良等;再检测内部电路，逐级排查元器件损坏、局部电路失效，而大型器件的拆卸、替换，一般放到最后进行，以此避免少走弯路。

CINRAD/CD型天气雷达采用的伺服电机一般为国产132SYXC电机或进口MT40W4-45电机，其发生故障时，雷达系统的表现往往都是天线转速异常或突然停止扫描。就此类故障现象来说，其成因较为复杂，虽然许多种问题导致的最终情况都是天线转动的异常，但是需要在第一时间就判断是否为伺服电机的问题。

在排除软件方面（虚报警）的可能性后，结合不同的故障现象，天线转动异常的诊断分析思路概述如下：

应急工作方式下，天线控制手控动、数控不动，断电状态检查天线配重情况，可推动天线，则可判斷天线传动系统及电机未坏，需进一步检查印制板及驱动分机、伺服分机等。

应急工作方式下，手控不动，断电状态检查天线配重情况，可推动天线，则可判断天线传动系统未坏。然后用三用表检测电机，判断电机绕组是否损坏。如果断路，则更换减速器油封，更换电机;如果判断电机绕组未坏，则可能为电机碳刷磨损、积碳，尝试更换电机碳刷、清除积碳。

应急工作模式下，手控不动，断电状态下，推不动天线，脱开联轴器、用长螺杆将电机悬吊、可推动天线、且无异常声响，则判断传动系统未坏;如果伺服电机手拧不动或很紧，则可判断电机为机械性损坏，需要更换电机;脱开联轴器，仍推不动天线、且有异常声响，则可判断为传动系统故障。

2伺服电机典型故障分析

2.1故障现象

体扫模式下，天线转速出现不稳定的情况，较正常情况偏慢，在“带病”运行数个体扫后，天线方位上停止扫描，系统无法完成体扫数据。

进一步观察，伺服分机有驱动电压指示，数控时有误差信号，但天线不能转动。雷达伺服系统无报警信息。

2.2故障分析与处理

2.2.1雷达伺服系统并无报警信息，则可判断伺服系统电源部分正常

天线有转速不稳的现象，第一时间检查伺服放大器是否存在自激，调整相应增益可调电位器，在稳定短暂时间后，天线转速仍会逐渐变慢，继而出现无规律方位停止扫描的情况，尝试替换伺服放大器后，故障仍旧存在。

2.2.2确认天线的安全开关是否完全闭合

用三用表检查4XP407号电缆的2脚和4脚（若是俯仰不转动，则检查4XP406号电缆的2脚和4脚），检测到有驱动电压输出，说明伺服机柜供电正常。在数控状态下，观察到有误差信号和方位驱动分机有驱动电压指示，则说明伺服系统的主控单元、测量元件及角码变换器均正常。

2.2.3将天线切换到应急工作方式

接通电源，手控状态下天线仍然不转动，说明天线的电机或者传动系统可能出现问题。关闭伺服系统电源，试着推动天线，发现天线卡死。根据上节所述诊断分析思路来，逐级排查电机和传动系统。脱开联轴器，推动天线转动自如，排除了传动系统故障的可能性。最终此类故障通常情况是因为方位电机损坏后抱死，下一步则是更换直流电机。

更换伺服电机时，将新的电机沿着旧电机取出相反方向装入，遇齿轮相碰时，需一边缓慢转动天线，一边试装电机，当电机的齿轮与减速器的齿轮对端时，即安装好。

2.3故障总结

此类故障分析并不复杂，故障排除也比较顺利，这得益于技术人员在面对此类故障时候有着明确的诊断、定位思路。

在实际操作中，对伺服电机故障的判断需要注意2点：伺服电机的故障，有时并不是直流电机的机械性损坏，只是测速信号线或驱动信号线虚焊或断路，此时故障现象的特征之一是误差电压摆动，且幅度较大;在应急、手控不动、断电状态下，有时也可推动天线，但是阻力可能有少许增大，此类情况中有可能是直流电机内转子在某个位置与脱落磁钢相碰、摩擦，切不可因为天线能推动就盲目排除了直流电机的故障嫌疑，此时故障现象的主要特征是误差信号偏大，转速却偏慢，天线转动的不平稳。由此可见，从故障现象的细微差别之处入手，静心分析，有时会让维修工作事半功倍。

更换伺服电机，不要立即转动天线，仍然要根据诊断思路，逐级检查应急工作模式，确认无误才可以启动天线，然后对伺服放大器的电位器做适当微调，雷达系统恢复正常。对于损坏的伺服电机，由于操作时控制较困难，雷达厂家一般不会建议台站进行电机的修复。

3伺服电机的定期维护

根据雷达厂家对伺服电机的故障率统计，其中大部分的故障是由于其运行环境差，以及定期检查和维护不到位造成的。因此在使用过程中，台站一定要依照分级分类维护的要求，重视对伺服电机的定期保养和维护。

为了保证伺服电机具有优良的运行性能、技术状态，台站定期维护应注意以下事项：

定期对伺服电机应进行清洁、保养;

天线出现不规则运转、异常震动，转动阻力增大或天伺系统噪音变大等现象时，及时停机对伺服电机进行检查;

如果是直流电机碳刷、测速机碳刷产生结碳导致的故障，应及时清洁电机;

如果是直流电机整流子、测速机碳刷所导致故障，则必须将电机拆卸下来后，再进行维修、更换;

伺服电机的预防性维护，拆卸碳刷帽取出碳刷，对电机碳刷和测速机碳刷内腔部分及电机表面作清洁。清洁时应注意碳刷内腔的整流子上不允许沾有油、水、金属等物，电机碳刷不正常供电，是影响电机使用的主要因素之一。

作为基层台站，对正常运行的雷达系统进行有计划、有组织的预防性维护是现阶段我们的核心工作内容之一。将预防性维护内容分解到日巡查、周维护、月维护等各时段中进行，才能更好的保障雷达系统的业务运行，减低故障率。

4结语

在CINRAD/CD型雷达天伺系统中，伺服电机是其重要组成部分之一。作为雷达机务人员，需要掌握其基本的工作状态，以及外围电路的设计特点，定期检查直流电机的性能指标，保持其运转精度，延长使用寿命。当此类故障发生时，才能在第一时间做到思路清晰，快速、准确地找出故障原因，进而排除故障。