TSW2500 型500 kW 发射机高压风故障与优化研究

邓晓霞

(国家广播电视总局二〇二二台,新疆 喀什 844000)

0 引言

TSW2500 型发射机可凭借水冷及风冷的方式,对内部温度进行控制,由此来确保自身始终处于稳定运行状态,其中,风冷系统可被拆分成高压风冷、低压风冷两部分。 在正常运行状态下,发射机所连接高末电子管将形成大量热能,只有尽快对热量进行疏散,才能避免由于温度过高,使得电子管出现灯丝断裂或是其他问题,导致发射机停止运行。 由此可见,围绕高压风常见故障和相应的改进策略展开讨论很有必要,此举可在极大程度上延长设备寿命,使其价值得到实现。

1 研究背景

现阶段,国内所使用发射机型号多为TSW2500(见图1),额定运行参数为500 kW。 由THALES 企业所生产TSW2500 发射机为典型短波发射机,其功率较以往发射机更大,由于该设备使用了大量先进技术,其自动化水平也较其他发射机更高,同时具有灵敏度高、保护系统完善等优势,可为工作人员、发射机设备的安全提供全方位保护,这也是该发射机在国内得到广泛运用的原因[1]。

图1 取样设置

作为该发射机不可或缺的重要部分,高压风保护的作用主要是为电子管打造良好运行环境,在保证电子管发挥出应有功能的前提下,对其寿命进行最大程度的延长。 考虑到该发射机输出功率相对较大,若其长期处于满功率且满调幅的运行状态,经由电子管所输出功率往往能够达到约750 kW,与此同时,电子管还会产生大量热能,如果电子管机箱未能尽快地扩散内部热量,使自身温度冷却到预设范围,将致使真空器件、电子管受损,进而导致发射机无法正常运行,由此可见,在发射机正式投入使用后,有关人员应定期对其进行维护,并对故障进行系统排查。

出于为发射机提供全方位保护的考虑,其内部所安装的射频机箱通常会采取相应的冷却方式进行降温。 目前,使用频率较高的冷却方式有3 种,首先是低压风冷却,该方法需要借助风机抽取射频机箱外部冷空气,并将冷空气注入机箱内,待冷空气顺利到达机箱内部,便可通过热量交换的方式,降低机箱热量,同时促使机箱内部温度较高的空气,经由机箱顶部所开设网孔顺利散出[2]。 其次是水循环冷却,即利用循环水将电感热量、电子管热量和真空电容热量转移到冷凝室内,由此来达到降温的目的。 最后是高压风冷却(见图2),若发射机处于加全灯丝的状态,此时便可以凭借射频机箱内部所安装高压风机,达到冷却高末电子管所连接管座的方式[3]。 一般来说,该方法所用高末电子管的型号均为TH576,该电子管的特点是性能优异但价格高昂,对电子管进行冷却的重要性不言而喻。结合发射机所采取保护设计方式不难看出,如果在播音过程中没有检测到高压风的存在,控制系统便会第一时间将发射机状态变为AUX,由此来为高末电子管提供系统且有效的保护。

图2 高压风压力开关和底座

2 常见高压风故障成因及解决方法

2.1 高压风冷却原理

该系统的运行步骤如下:第一步,通过抽取的方式,将机箱内部控制转移至风机,同时经由软、硬风管将空气送往管座气室内部。 第二步,管座内部所安装导向环以实际情况为依据,对高压风进行相应的分配,随后,将高压风传送到指定区域,通过直接喷射高压风的方式,达到冷却的目的;第三步,将变热后的高压风转移到机箱内,连通低压风一起向外界排出。 除高末电子管外,常规驱动电子管同样可经由该方法得到冷却,这点需要有所了解。

2.2 高压风常见故障分析

播音过程中,有多个发射机状态被突然转为AUX,与此同时,系统发出风量不足的故障提示。 有关人员将射频机箱门打开并进行查看,并未发现异常,换言之,无论是高压风机还是高压风接点均处于正常运行状态。 结合现场情况进行分析,有关人员指出导致上述问题出现的原因,主要是接点检测灵敏度过高,随后,工作人员选择将接点灵敏度调低,同时重新启动发射机。 经过一段时间的运行后,发射机出现了同样的问题,这说明仅调低接点灵敏度,并不能够彻底解决误报警的问题,鉴于此,有关人员选择对接点进行更加深入的研究。

该发射机所采用高压风接点的设备内部设有弹性较大的绝缘薄膜(该薄膜呈黑色),若取样风管所形成风压正常,取样装置内部绝缘薄膜将在风压的影响下发生形变,致使各触点状态由接触转变为断开,如果高压风消失,各触控点将在第一时间接通[4]。 结合高压风控原理不难发现,播音过程中,只要某个瞬间高压风出现抖动,取样装置内部触点就会接通,控制电路随之发布报警信息。 若系统检测发现发射机存在高压风故障,通常会将发射机状态转为AUX。 另外,可能影响发射机状态的原因,还包括以下两点:一是发射机投入运行的时间较长,将致使接点质量大幅下降,在出现抖动后,系统极易做出“高压风机存在故障”的错误判断,从而更改发射机状态。 二是在日常检修期间,工作人员不慎触碰到接点,导致系统判断失误,最终给播放的连续性及安全性造成负面影响。

考虑到高压风所形成的压力极易被外界因素所影响,出现瞬态抖动的情况,同时瞬态抖动具有极强的随机性与不确定性,仅凭借现有设备和技术无法对其进行高效监控,加之对发射机所搭载程序进行调整的难度极大,一旦播音期间高压风出现细微的抖动,便有极大概率导致发射机停止运行,造成播出中断的情况,安全性自然难以得到保障。 要使发射机长期处于稳定且安全的运行状态,关键是要以现有条件为基础,以图纸所提供信息为依据,结合问题成因拟定改进高压风线路的方案,将高压风抖动所造成的影响降至最低,以免播出期间出现不必要的中断。

3 改进取样路线的目标和具体流程

3.1 改进目标

对取样路线进行优化时,有关人员应保证改进发射机所连接电子管为高末电子管,同时电子管的型号是TH576。 考虑到该型号电子管的单价较高,在为电子管提供保护时,应最大程度弱化外界因素所造成的干扰或影响,避免设备由初始的电机或是播音状态转为AUX,只有这样才能杜绝出现电压值突然下降的问题,进而使电子管、电子管所连接各电子设备的寿命得到延长。 此外,有关人员还应以实际情况为依据,对高压风所出现抖动情况、高压风常见故障进行准确区分,保证检修人员能够尽快根据自身所掌握信息,判断故障成因并给出相应的诊断,明确是否存在误报警情况[5]。 若发现存在误报警的问题,需要尽快对高压进行提升,同时对处理工作需要耗费的时间进行有效压缩。

3.2 思路和流程

3.2.1 方法一

考虑到该发射机对高末电子管进行冷却的方法为高压风冷却,有关人员指出,应对高压接点进行检测,由于该接点灵敏度极高,只要出现抖动的情况,机器便会在保护系统的作用下转为AUX 状态。 播音过程中,如果出现短时间内无法加上高压的问题,将导致停播,进而给机房安全播出造成负面影响。 若选择先并联各接点,再对某个接点进行检测,则会由于风冷系统发生故障,而出现无风的情况,与此同时,发射机将在控制系统的作用下转为AUX,从而达到保护的目的。 如果风冷系统处于正常运行状态,但存在机器抖动或是接点发生故障的情况,则不会到导致机器转为AUX,误报警的概率自然能够被降至最低。

3.2.2 方法二

该发射机所搭载电控机箱内,通常会装有两块滤波板,同时滤波板多数端子均配有定义明确且已投入运行的保护逻辑,剩余未被使用的端子,又被称作备用端子。 鉴于此,有关人员决定用某个能够自恢复的保护逻辑对应的备用端子,替代现有取样端子,确保在播音过程中即使发射机突降高压,也能够快速恢复升功率,将停播事故发生的概率降至最低。

有关人员以控制图纸为依据,通过反复试验的方式,最终得出以下结论:告警状态下,天馈线往往会第一时间启动取样信号滤波板第53,54 端子(该端子初始取样信号是天线驻波比,为典型的备用端子),由该端子负责对故障信号进行检测,若故障在2 s 内完全消失,则自动进行升高压操作,如果故障存在的时间达到5 s,则将发射机状态转STBY。 试验结果表明,上述保护逻辑信号可最大限度满足攻进要求。 在对多方因素加以考虑后,有关人员最终提出了以下改进方案:将取样信号对应端子由17,18 调整为53,54,同时对接点灵敏度进行调整,确保其与正常值相等。 经过改进后,一旦高压风出现瞬态抖动的情况,系统便会发布天线驻波比超出限值的告警(原有风量不足的告警消失),并以极快的速度拉掉高压。 如果在2 s 时间内,取样信号成功恢复到正常状态,发射机便可以进行自动升高压的操作,若在此后的5 s 内,取样信号仍然处于异常状态,则需要将发射机转为STBY,同时发布相应的告警。此时,工作人员应第一时间对存在故障的发射机进行处理,即根据应急预案所提要求,尽快将全部设备转为全灯丝状态,在将其状态调整为全灯丝状态的前提下开启机箱门,对高压风机当前运行状态、风管状态还有各元器件状态进行检查,若发现存在异常,则需要视情况制定相应的解决方案,确保现存问题及故障可以尽快得到处理[6]。

在初次改线的工作告一段落后,17,18 端子由检测高压风变为空闲端子,并在一段时间内处于开路的状态,由于系统无法顺利检测出高压风信号,全灯丝的加上效果必然会受到影响。 为彻底解决上述问题,有关人员计划对17,18 端子进行相应的处理,使上述端子始终处于短路状态,此时,便能够顺利加上全灯丝,但又衍生出了另一问题,即在将发射机状态改为OFF 或是AUX 之后,控制系统持续发布告警信息,同时显示高压风系统没有完全关断。 导致该问题出现的原因,主要是17,18 端子仍由接点进行控制,在对其进行短路处理后,该端子目前处于被短路的状态。 要想避免高压风转为OFF 或是AUX 后出现不断告警的情况,关键是要以17,18 端子特点为依据,为其提供与接点相近的控制信号,确保该端子能够随着发射机变态的更改而更改。 在本项目中,有关人员决定引入和高压风告警所属级别相同的水流计,由该水流计负责对17,18端子加以控制,具体改进策略如下:第一步,对17 端子和31 端子进行短路处理;第二步,对18 端子和32 端子进行短路处理。 随后,有关人员多次对改进所得线路进行试验,结果表明,在水流量未达到预期的情况下,接点无法顺利接上,同时发射机也无法加上灯丝,与“在没有高压风的情况下,不得加上灯丝”这一要求相符。 在将发射机转为AUX 后,水流接点第一时间断开,即使有高压风存在,仍然不会出现误报警的情况,简单来说,就是在正常运行状态下,即使发射机出现了明显的抖动,该系统仍不会持续发布报警信息,确保了播音的完整性。 由此可见,该方案从根本上解决了高压风较易出现的误告警情况,并且没有给高压风所具有保护作用造成负面影响。

改进前后高压风效果如表1 所示,结合表1 所传递信息不难看出,改进所得线路的优势更加明显。

表1 改进前后高压风效果

4 结语

通过上文的分析能够看出,要想做到深入分析高压风故障,并制定切实可行的技术改进方案,前提是要对发射机运行原理有所了解,在此基础上,结合故障成因确定优化方案,并根据方案所提供措施对设备进行调整,将播音期间出现停播问题的概率降至最低。 事实证明,上文所提出的两种改进方案均与TSW2500 发射机相契合,其改进效果也能够达到有关人员所提要求,可在彻底解决误报警问题的基础上,为发射机提供系统且全面的保护,使播出效果更加理想。 本项目的顺利实施,无形中增强了有关人员对发射机进行维护的信心,未来可对上述方案进行更进一步的优化,使改进效果变得更加理想。