長春新一代天氣雷達發(fā)射機冷卻系統(tǒng)故障分析

長春新一代天氣雷達發(fā)射機冷卻系統(tǒng)故障分析趙雪明,曲紹軍吉林省氣象信息技術保障中心[摘要]本文介紹了長春新一代天氣雷達發(fā)射機的工作原理，深入分析冷卻系統(tǒng)的工作原理以及故障監(jiān)測并通過具體的故障案例給出了解決辦法，對新一代天氣雷達的維護保障工作具有重要的意義。關鍵詞：雷達，發(fā)射機，冷卻系統(tǒng)，維護保障CoolingSystemFailureAnalysisofChangchunCINRADTransmitterZhaoxueming,QushaojunMeteorologicalInformationTechnologySafeguardCenterofJilin[Abstract]TheoperationalprincipleofChangchunnextgenerationweatherradartransmitterisintroducedinthispaper.Byanalyzingtheworkingprincipleofcoolingsystemandresearchingtypicaltroublecases,somemethodsarefoundwhicharemuchmoreimportantforradar'ssecurityandmaintenance.keywords:radar,transmitter,coolingsystem,securityandmaintenance1引言長春新一代天氣雷達型號為CINRAD/CC，簡稱3830雷達。是由安徽四創(chuàng)電子股份有限公司研制的新一代大型C波段全相參脈沖多普勒天氣雷達。為了保證雷達全天候正常工作，設計雷達時采用了幾種冷卻措施來滿足系統(tǒng)對工作環(huán)境的要求。本文結合長春新一代天氣雷達出現(xiàn)的幾次冷卻系統(tǒng)故障，分析故障原因并給出解決辦法。2發(fā)射機工作原理CINRAD/CC雷達發(fā)射分系統(tǒng)由固態(tài)放大器，固態(tài)調制器(含脈沖變壓器)，速調管功率放大器(含脈沖旁路器)，發(fā)射配電電路，發(fā)射監(jiān)控分機，高壓電源分機，磁場電源分機I，磁場電源分機Ⅱ、燈絲電源分機以及鈦泵電源分機等十個部分組成。發(fā)射配電電路將輸入的50Hz、三相380V電源，合理地分配給本分系統(tǒng)內各分機、組件以及冷卻設備，向它們提供50Hz單相220V或三相380V電源。此外，還為本分系統(tǒng)之外的充氣機提供三相380V電源。對某些需要輸入大功率的分機和設備，在它們的供電線路上設置保護裝置，并具有斷相保護功能。固態(tài)放大器將來自接收分系統(tǒng)激勵源分機的0.5W射頻激勵信號，放大到滿足速調管激勵要求的功率電平，送到速調管的輸入腔。固態(tài)調制器在放電觸發(fā)脈沖的控制下，通過脈沖變壓器向速調管陰極提供調制脈沖。速調管作為功率放大器，在其陰極調制脈沖持續(xù)期間，將輸入的射頻激勵信號進行充分、有效的功率放大，最后輸出250kW以上的射頻發(fā)射脈沖。3冷卻系統(tǒng)故障監(jiān)測3830雷達冷卻系統(tǒng)采用分級冷卻，即機柜冷卻、分機冷卻、發(fā)熱器件冷卻。其冷卻系統(tǒng)如下圖所示：軸流風機(AC220V)軸流風機(AC220V)軸流風機(AC220V)軸流風機(AC220V)發(fā)射機柜I發(fā)射機柜II發(fā)射機柜III調制器散熱軸流風機（DC24V）速調管強制風冷風機（AC380V）2臺燈絲電源散熱軸流風機（DC24V）磁場電源I散熱軸流風機（DC24V）磁場電源II散熱軸流風機（DC24V）冷卻開關冷卻系統(tǒng)主要負責速調管的強制風冷，機柜以及機內發(fā)熱器件的散熱。速調管是千瓦量級功率放大器件，其收集極和聚焦線包產生大量熱量，3830雷達使用2臺750W大功率離心風機分別對其進行強制風冷。雷達各分機機柜頂部均有四只軸流風扇（交流220V）對機柜進行散熱，交流220V電源進端有2A保險絲，對風機進行過流保護。磁場電源、燈絲電源以及調制器都分別裝有兩只軸流風機（直流24V）。三相電經電網濾波器進行濾波，通過冷卻開關為速調管強制冷卻風機供電，其中B相還為機柜Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的風機提供工作電源，24V模塊將220V電壓降壓整流為24V為低壓風機供電。因此冷卻開關關斷后，所有冷卻風機均不能工作。冷卻系統(tǒng)故障主要出現(xiàn)在以下幾個方面：各冷卻風機發(fā)生過流后，冷卻開關自動關斷，監(jiān)控分機脫扣監(jiān)測裝置檢測到冷卻開關脫扣，雷達進入自我保護狀態(tài)，終端低壓、高壓按鈕均處于灰色狀態(tài)，無法加低壓、高壓；發(fā)射機柜內安裝有溫度傳感器和溫度顯示裝置，用來監(jiān)測發(fā)射機的工作溫度，一旦環(huán)境溫度不在發(fā)射機的工作溫度內，雷達進入自保狀態(tài)，報“機內溫度過高”,無法加高壓；速調管和聚焦線包也裝有溫度傳感器來檢測溫度，當溫度異常時，雷達進入自保狀態(tài)，報“KLY和線包溫度異?！保瑹o法加高壓。4具體故障現(xiàn)象及排除辦法4.12008年8月23日下午，雷達終端界面報“冷卻開關脫扣”故障，冷卻系統(tǒng)無法正常工作，無法加低壓、高壓，到雷達機房發(fā)現(xiàn)雷達發(fā)射機柜I故障分析及解決辦法：雷達操作狀態(tài)改為本控，打開雷達發(fā)射機柜面板，冷卻開關并未關斷，檢查發(fā)現(xiàn)開關下面保險絲熔斷，更換保險絲，雷達復位后，按下冷卻按鈕，風機正常轉動約5秒后，冷卻開關自動跳斷。斷開交流380V冷卻風機電源后，冷卻系統(tǒng)仍然無法正常工作，分析應該是軸流風機的原因，檢查到發(fā)射機柜II時，發(fā)現(xiàn)軸流風機損壞并且葉片脫落，斷開發(fā)射機柜II軸流風機電源，冷卻系統(tǒng)可以正常啟動，更換軸流風機后，雷達恢復正常工作狀態(tài)。4.22009年8月10日凌晨5點，雷達終端界面報冷卻開關脫扣”故障分析及解決辦法：雷達操作狀態(tài)改為本控，打開發(fā)射機柜I面板，冷卻開關自動跳斷，雷達復位上電后，冷卻開關仍然跳斷。分析應該是強制風冷交流電機故障所致，分別單獨斷開兩個風機，檢測出故障風機。更換新的風機后，雷達恢復正常工作狀態(tài)。2009年12月26日也出現(xiàn)過同樣的故障。值得一提的是，以上兩次故障都是在降水過后，推測是風機在室外進水短路所致風機故障。4.32007年7月18日下午，雷達終端報“機內溫度過高”故障，無法加高壓。溫度顯示裝置顯示溫度為108℃故障分析及解決辦法：雷達機房里面裝有兩部空調，因此機房室溫并不高，機柜頂部軸流風機正常工作，散熱效果良好，實際機柜內溫度也并不高，判斷應該是溫度檢測裝置程序故障，重新啟動后，溫度監(jiān)測裝置恢復正常，雷達恢復正常工作狀態(tài)。4.42009年6月7日上午，雷達終端報“KLY溫度異?！惫收希走_進入自保狀態(tài)。無法加高壓。故障分析及解決辦法：速調管收集極裝有溫度繼電器，該繼電器正常時為常閉狀態(tài)，當雷達速調管收集極的溫度超過110℃時，該繼電器斷開，雷達發(fā)射機報KLY溫度異常故障，發(fā)射機高壓自動去掉。首先檢查速調管散熱風機轉動是正常，不存在刮葉片現(xiàn)象，電機運轉正常（如果電機不轉，判斷電機燒壞，更換電機或整個風機）。然后檢查風機轉動方向是否正常。將雷達加上冷卻，然后關冷卻，從雷達速調管散熱風機出風處觀察葉片轉動方向。正常時應該是葉片向外鼓風，風量非常大，如果反轉，風機風量較小，達不到散熱要求。經過觀察，葉片轉動方向正常（如果反轉，則可調整電機供電電源任意兩項之間的相序。例如：原來自左至右為A/B/C，可調整為B/A/C）。將雷達發(fā)射機斷電，使用萬用表測溫度繼電器兩個焊接點之間為常開狀態(tài)；（正常時為常閉狀態(tài)，即通路），判斷該溫度繼電器損壞，更換溫度繼電器后，故障排除，雷達恢復正常工作狀態(tài)。5建議在日常工作中發(fā)現(xiàn)，雷達機柜頂部的軸流風機沒有防護網，軸流風機老化后葉片極易脫落，墜入機柜，可能會砸壞機柜內元件，并可能會造成短路故障。機務員在日常工作中要經常檢查軸流風機的狀態(tài)，或者更換帶有防護網的軸流風機。交流380V風機在室外安放