新一代天气雷达运行维护管理分析

张瀛

摘要 新一代天气雷达的应用能有效提升中小尺度天气、强对流、暴雨、冰雹等灾害性天气监测能力。就宁德市新一代天气雷达运行过程中出现的天线运转等故障问题进行分析，提出日常维护保养措施，有效提高新一代天气雷达监测保障能力。

关键词 新一代天气雷达;天线运转故障;维护管理

中图分类号：P415.2 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2021）04–0059–02

宁德市天气雷达站位于海拔524 m的霞浦县三沙镇金鸡村玉顶山，这是中国气象局在全国雷达布网系统增补的58部新一代天气雷达之一。2017年7月10—12日，宁德市新一代天气雷达系统在经过中国气象局探测中心测试组现场验收测试其性能参数、功能、产品生成和随机资料等之后，同时检验了系统定标，并对雷达系统进行了48 h连续运行考机检验及考机后参数复测，认为测试结果满足《新一代天气雷达现场验收测试大纲》要求。

该天气雷达系统顺利通过现场验收测试并投入运行。新一代天气雷达的应用，有效提升了宁德市气象探测能力，增强了对台风、暴雨、冰雹等灾害性天气的监测预警水平，提高了短时临近天气预报的准确率，为福建省灾害性天气发生发展监测以及人工增雨作业等防灾减灾工作的开展提供了有效的探测手段。新一代天气雷达在长期运行过程中受到各种因素干扰，必须加强其日常维护管理，才能提高雷达监测数据传输时效及质量，充分发挥其重要作用。

1 新一代天气雷达在气象业务中的应用

新一代天气雷达是根据目标物对电磁波的散射原理来实现高空云雨、冰晶等探测的，与常规天气雷达相比，新一代天气雷达分辨率高，探测距离能达到400 km以上，每6 min可以生成一个体扫，共30余种产品可选择，在实现基本反射率、基本速度等常用产品基础上衍生出组合反射率、风廓线、液态含水量、回波顶高、风暴追踪信息、冰雹指数等直观产品，其应用有效提高了天气预报准确率，尤其是对于预报难度较大的强对流天气，能在其处于萌芽状态时就提早发现，准确判断中、小尺度天气现象发展演变，提升强对流天气预报预警的时效性和准确性。同时，新一代天气雷达获取的体扫高密度基数据资料结合同时间自动雨量站观测资料，能极大地提高对于水库蓄水、防洪抗洪和暴雨落区落点的精确预报，进一步增强台站灾害性天气预测预报预警能力，降低气象灾害给国民经济和人民群众生产生活造成的不利影响。

2 新一代天气雷达运行存在的问题

2.1 天线运转不稳定

（1）电机碳刷出现问题，电机碳刷长时间运行后未清洁，使得电机腔体内结碳过多，碳末遇到潮湿气体和油污后就会形成碳泥，阻挠碳刷正常运行，电机碳刷不能连续正常供电进而导致电机运转动力不足，使天线运转不稳定。对此，应及时清洁电机腔体内的结碳。（2）电机测速机问题，检查测速机内阻是否在合格范围内，利用万用表测量电机插座上的AB2脚对测速机内阻进行检查，合格时国产电机电阻值应于24～35Ω之间、进口电机电阻值应在28～35Ω之间，出现超差应清洁维护测速机弹刷和转子部分。（3）电机问题，待天线运转停止后，进入方位检修孔内，拔出电机手轮插销，将工作状态孔位转为手轮啮合孔位，使手轮和电机啮合在一起，然后转动电机手轮，如果听到电机内发出不均匀摩擦响声，摇手轮存在轻重不一等现象，判断电机内部磁钢或轴承发生故障，需要更换新的电机。（4）减速箱问题，若电机正常，应重点检查减速箱，发现减速箱有渗油且箱内油较少，应卸下电机，用手转动减速箱和电机连接的输入轴，发现输入轴空转半圈才能带动天线运转，而正常情况转动1/4圈就可带动天线运转，这种现象应该考虑长期缺油使减速箱内齿轮磨损过度，需要更换新的减速箱。（5）大齿轮齿隙超差，电机和减速箱均正常，在检查减速箱和大齿轮的齿轮间隙时，上下或左右推动天线，天线反射体发出明显的异常响声，大齿轮和减速箱齿轮间隙超差，松开减速箱后安装紧固螺栓，重新调整齿轮间隙到适位。（6）俯仰运转不稳定，出现这种故障除了要排查以上问题外，还要检查滑环弹刷是否有结碳和烧伤，清洁滑环结碳，更换烧伤碳刷等。（7）同步箱问题，同步箱上部的双片消间齿轮松动不能与大齿轮同步转动，同步箱联轴节紧固螺钉松动，不能带动旋变同步运转，使方位或俯仰不能按照规定程序运行，进而产生震动[1]。

2.2 天线突然停止不转

第一，考虑电机发生故障，电机内碳刷不能正常供电、电机轴承损坏、电机内磁钢粘接不牢松动等故障，都会使天线停止转动，检查维修和更换新的电机即可。第二，可能是减速箱回差问题，发现方位（俯仰）减速箱的回差较大，重新调整方位（俯仰）减速箱和大齿轮的回差间隙。第三，若是电机联轴节和同步箱联轴节有松动也会使天线突然停止不转，用扳手和螺丝刀将连轴节上螺钉和顶丝拧紧，或更换新的电机联轴节及同步箱联轴节。第四，如果是同步箱旋变出现问题，但同步箱联轴节紧固螺钉正常，拆下旋变后发现旋变输出轴轴承损坏，不能带动旋变正常同步运转，更换新的旋变即可恢复正常。第五，模拟板、数字板、光纖板、功放有问题也可致天线停止运转，此时需要检查模拟板、数字板、光纤板、功放，出现故障的进行维修或更换新的模拟板、数字板、光纤板、功放。除上述故障外，还会出现天线座安装螺栓有松动、连接电缆头松动等其它现象，这些都会影响到天气雷达天线的正常运转，如果推动天线运转出现或轻或重的不均匀运转，并伴随有不正常的响声，应及时报告上级部门和生产公司。

2.3 电机轴承检查

当需要对电机轴承作局部检查时，要从减速机上拆下电机，并把手轮和驱动装置卸下，拆下电机上碳刷，用手转动电机两端输出轴，查看两端输出轴是否有跳动现象，转动是否均匀，听一听电机轴承是否有不正常的声音，如果出现时有时无或者“咯咯”响的噪音则意味着轴承已损伤，需要维修及更换电机。

3 新一代天气雷达日常维护管理

宁德市地处福建沿海地区，属于中亚热带海洋性季风气候，温暖湿润，夏季较长且降水偏多，每年5—9月为汛期，常出现强降水天气，其中大暴雨、特大暴雨天气多为台风影响造成。夏季正是农作物旺盛生长季，强降雨天气会给当地农业生产和海洋养殖业等带来不同程度的危害，因此加强灾害性天气预测预报服务工作至关重要。新一代天气雷达的应用为宁德市气象服务的精准化提供了技术保障，因此要确保天气雷达正常工作，做好日常维护管理。

3.1 加强天线座日常清洁维护

雷达天线座是用于支撑天线的定位装置，在天气雷达运行中具有极其重要的地位，因此要定期对运行系统进行清洁维护和保养，保持天线座运转精度，延长器件的使用寿命，减少故障发生，确保设备能处于优良的运行稳定性能和技术状态下。在清洁维护天线座之前，要先关闭相应的电源，挂牢梯子后再上天線座，待上到天线反射体时，要对天线进行锁定并系好安全带，做好人身安全防护。更换油时要注意观察，不能把油洒到滑环和其它电子器件内，调整天线座水平后，要松开调平起重螺钉。清洁维护过程中，不能踩踏筒体内电缆插座和波导等，在故障维修期间，不能破坏其他设备，要做好其它设备的防护工作。

3.2 天线罩每年定期检查项目

安装好天线罩后，此时的螺栓紧固力距已经基本满足天线罩安装要求。宁德市强对流天气、台风天气出现时多伴随有大风，因此应在进入夏季前做好雷达天线罩螺栓紧固力距检查，以后每年汛期来临前[2]。都要用力距扳手检测天线罩与基环紧固螺栓的力距是否达到10.4 kg·m（75 ft·lbs），天线罩面板之间连接螺栓达到1.5～2.0±0.2 kg·m的紧固力距要求;检查雷达天线罩外露金属件是否被锈蚀，如果出现了锈蚀现象则需要作防锈防腐处理，然后加强相应的保养;检查天线罩是否存在漏水现象，如果天线罩内出现较大湿度，而内外一定的温差或者是遇到大雾，就会出现冷结水现象，像渗水一样沿天线罩内面板下流，发现这种情况时，要特别注意在天线罩上做好大的漏水点标记;查看天线罩表面密封胶衣是否出现了老化情况，若是天线罩表面密封胶存在严重的老化脱落部位，应全部进行重新密封，并对大的漏水点及时进行修补;对航警灯进行检查，发现航警灯不亮，要检查电流是否有电，如果供电正常，可能是航警灯灯泡坏掉，需要更换航警灯，人上到天线罩顶层更换航警灯时要注意安全，一定要戴好安全带，单位内部维修人员不具备登高维修经验的，要报公司维修，切不能冒险维修。上述雷达天线罩维护保养要在台风（风速大于45 m/s）过后进行，抽查基础和单元件螺栓，如发生松动的较多，应重新进行紧固，宁德市等这些沿海地区使用的雷达天线罩需要每5年进行一次维护。

参考文献

[1] 陈洋.新一代天气雷达运行故障判断处理[J].农业与技术，2017，37（24）：235.

[2] 沈秋宇，关惠戈.提升新一代天气雷达运行质量的措施——以辽宁省4部新一代天气雷达为例[J].吉林农业，2017 （19）：100-101.

责任编辑：黄艳飞