石河子新一代天气雷达一次故障分析及维修

（石河子气象局，石河子市，832000） 刘 辉 鲁学浩 朱蓉慧

1 前言

石河子新一代天气雷达是CINRAD/CC 型C 波段全相参脉冲多普勒天气雷达（以下简称石河子新一代天气雷达），目前全国已建成CC系列新一代天气雷达40部左右，新疆现投入业务运行新一代天气雷达14部；其中兵团4部。石河子垦区地处天山北麓中段，古尔班通古特沙漠南缘，即东经84°58′-86°24′，北纬43°27′-45°20′。全垦区土地面积6 007km2，耕地296 万亩。石河子新一代天气雷达是CINRAD/CC型C波段全相参脉冲多普勒天气雷达，位于东经85°58′34″，北纬44°17′11″，站址海拔高度445m。

2 雷达运行情况

石河子新一代天气雷达于2006 年4 月开始业务运行，现已运行14 年多。主汛期6～8 月全天时连续观测；非汛期9 月～次年5 月每天10～17 时连续观测；遇有重要天气过程时连续观测，直至天气过程结束或移出雷达站探测范围。截止2020 年6月19日12时共开机运行81 384小时。在雷达运行过程当中出现多种故障，整体归纳后按五类故障统计，其中硬件故障占28%，配套附属设备故障占7%，网络通信故障占2%，软件故障占20%，虚报故障占53%。石河子天气雷达在运行期间硬件故障较多，本文主要对石河子天气雷达站出现的伺服系统硬件故障进行分析、归纳，为今后雷达安全运行提供更好的技术支撑。

3 伺服系统基本原理、故障现象及排除

3.1 伺服系统信号流程

CC 雷达伺服分系统可以接收综合机柜中伺服分机控制键盘发出的操作指令或雷达终端室主微机、监控微机经监控分系统送来的操作指令，经过相应软件的运算和处理，产生驱动信号去控制天线作多种方式的扫描运动，以满足气象探测的需要，同时接收天线位置(方位角和仰角)信息，并经过量化后送往信号处理分系统[1]。

3.2 故障类型

CINRAD/CC 型C 波段伺服故障类型主要有9种：①伺服电源故障；②伺服机柜后端送天线方位、仰角信号报故障；③R/D 板故障；④伺服驱动器故障；⑤旋转变压器故障；⑥俯仰扇形齿轮故障；⑦电机故障；⑧汇流环故障；⑨减速箱故障。

3.3 故障现象

在雷达运行过程中，出现俯仰角度数显示异常，且有跳变现象，俯仰驱动器报16#故障。

3.4 故障分析

伺服系统存在故障主要有：俯仰旋转变压器故障；R/D 板故障；汇流环故障(更换到备份环)碳刷（盒）损坏或碳刷磨损而产生碳粉引起故障）汇流环转台故障（R/D 板与汇流环引线有脱落或短路故障）；电机故障。

3.5 排除故障

按先易后难，由机房到外的原则。我站有R/D备板，停止天线转动，关闭伺服电源，更换R/D备板（R/D 备板为正常状态）。检查伺服机柜后线路，无异常，启动伺服后故障依旧，排除R/D 板及机房故障。雷达整机断电，人工推动天线上下转动，无异响，转动正常，说明电机应该处于正常状态，排除电机故障。拆除用天线座防护盖板，依次用手慢速顺时、反时针转动天线，用大功率吸尘器自上而下轻轻吸去汇流环上的碳粉。检查通过汇流环1、3、5、7、21-24 环之间的信号线路（电缆存在虚焊脱焊、碳刷是否磨损严重至使接触不良、线路灼烧迹象）是否有异常现象。通过测量发现转台转接板插座26 号SINQ 信号-汇流环外壳上接线柱23′-23导电环-汇流环外壳上接线柱23′-俯仰旋转变压器Z1之间存在断路，进一步测量汇流环第23 导电环对应的外壳接线座上连接的SMA 型插头电缆插芯断路，重新焊接电缆插头后，开机测试故障排除，雷达工作正常。

4 结语

在气象综合观测中，雷达探测资料的重要性也越来越突出。目前雷达资料在短时临近预报；灾害预警；人工影响天气指挥等应用领域中拥有不可替代的地位。石河子垦区地形由南向北依次为天山山区、山前丘陵区、山前倾斜平原、洪水冲积平原、风成沙漠区。因地形复杂，极端天气出现较多，政府和老百姓对防灾减灾的要求和期望越来越高，对石河子新一代天气雷达正常运行，快速排除故障的能力提出了更高的要求。