CINRAD/CD型雷達(dá)俯仰箱下沉故障分析與維修

周 楓，劉朝林，鄒 蓓

(1.貴州省大氣探測技術(shù)與保障中心，貴州 貴陽 550002;2貴州省氣象信息中心，貴州 貴陽 550002)

CINRAD/CD型雷達(dá)俯仰箱下沉故障分析與維修

周 楓1，劉朝林1，鄒 蓓2

(1.貴州省大氣探測技術(shù)與保障中心，貴州 貴陽 550002;2貴州省氣象信息中心，貴州 貴陽 550002)

近年來，貴州省遵義、畢節(jié)、興義等3部CINRAD/CD型新一代天氣雷達(dá)多次出現(xiàn)天線系統(tǒng)俯仰箱下沉與轉(zhuǎn)臺接觸，天線方位旋轉(zhuǎn)卡死的故障，根據(jù)幾次故障的現(xiàn)象及維修中發(fā)現(xiàn)的問題將故障原因分析如下，并提出預(yù)防及解決的辦法。

俯仰箱;轉(zhuǎn)臺;下沉;軸承

1 故障情況簡介

2001—2010年期間，貴州省先后完成了貴陽、遵義等6部新一代天氣雷達(dá)的建設(shè)。雷達(dá)系統(tǒng)全部采用CINRADCD型新一代天氣雷達(dá)產(chǎn)品。建設(shè)完成時間如表1所示。

表1 各地新一代雷達(dá)建設(shè)時間

表2 雷達(dá)下沉故障出現(xiàn)時間

2006年以來，遵義、畢節(jié)、興義3部雷達(dá)先后5站次出現(xiàn)天線部分俯仰箱下沉，與轉(zhuǎn)臺邊緣接觸，方位旋轉(zhuǎn)卡死的故障，出現(xiàn)時間如表2所示。此外，在2012年的汛前雷達(dá)設(shè)備巡檢中，又發(fā)現(xiàn)貴陽、都勻2部雷達(dá)的俯仰箱與轉(zhuǎn)臺之間間隙也達(dá)到危險程度(間隙只有1.5 mm)，有了下沉的跡象，隨時可能出現(xiàn)接觸卡死的情況。

2 故障原因分析

根據(jù)以上故障時間的分布來看，從雷達(dá)建設(shè)運(yùn)行到故障出現(xiàn)最短的近3 a(遵義站)，最長的7 a多(興義站)，還沒有出現(xiàn)故障的經(jīng)長期運(yùn)行也有了故障的趨勢(貴陽、都勻)。為什么會出現(xiàn)這種情況，以下從雷達(dá)天線底座結(jié)構(gòu)入手，分析故障原因。

2.1 天線底座的結(jié)構(gòu)

如圖1所示，CINRAD/CD型雷達(dá)天線底座部分從下到上分別是基座、轉(zhuǎn)臺和俯仰箱等3大部分?；鶠殍T鋁材質(zhì)，是雷達(dá)方位和俯仰運(yùn)動的支撐部件，內(nèi)部還安裝了方位電機(jī)、匯流環(huán)、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和波導(dǎo)等部件。轉(zhuǎn)臺內(nèi)部主要為傳動主軸，通過下層齒輪、軸承等裝置將方位電機(jī)的轉(zhuǎn)動扭力傳遞給上層軸承，帶動俯仰箱實(shí)現(xiàn)反射面的方位旋轉(zhuǎn)。俯仰箱的主要作用是帶動天線反射面進(jìn)行方位和俯仰運(yùn)動。俯仰箱固定在轉(zhuǎn)臺上層軸承裝置上，軸承的旋轉(zhuǎn)帶動俯仰箱的轉(zhuǎn)動，俯仰箱和轉(zhuǎn)臺邊緣之間的標(biāo)準(zhǔn)間隙是5 mm，以保證旋轉(zhuǎn)中無摩擦。

2.2 故障的原因

如上節(jié)所述，俯仰箱底部和轉(zhuǎn)臺邊緣之間具有一定間隙，以保證旋轉(zhuǎn)中無摩擦。故障雷達(dá)的表現(xiàn)是俯仰箱下沉，與轉(zhuǎn)臺邊緣接觸卡死，方位無法轉(zhuǎn)動。

根據(jù)前面的結(jié)構(gòu)分析，轉(zhuǎn)臺上部的軸承承托俯仰箱，并作方位旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。正常情況下應(yīng)該采用全向軸承作為旋轉(zhuǎn)軸承。全向軸承的特點(diǎn)是，軸承中的球形彈子能夠在圓槽內(nèi)任意方向旋轉(zhuǎn)，球面受力和磨損均勻，磨損速度慢。根據(jù)后來對故障雷達(dá)(遵義、畢節(jié))轉(zhuǎn)臺部分的拆解發(fā)現(xiàn)，該處軸承的彈子在轉(zhuǎn)動中不能作全向運(yùn)動，只能作水平方向的旋轉(zhuǎn)，因此彈子球體上下面一直是磨損接觸面，并在轉(zhuǎn)臺以上部分壓力的作用下，磨損加劇。軸承內(nèi)部彈子上下球面幾乎被磨成平面，垂直方向上直徑縮短，導(dǎo)致俯仰箱在軸承彈子磨損的過程中逐漸下沉，最終與轉(zhuǎn)臺邊緣接觸并卡死。

圖1 CINRAD/CD型雷達(dá)天線底座

經(jīng)了解，外省其他同型雷達(dá)也出現(xiàn)同樣故障，我省CINRAD/CD雷達(dá)較多所以故障相對集中。

2.3 故障原因小結(jié)

從上面的分析認(rèn)為，天線俯仰箱下沉故障出現(xiàn)的原因，可以歸結(jié)為：

①軸承的質(zhì)量不合格。經(jīng)廠家查詢，出現(xiàn)下沉卡死故障的雷達(dá)，均采用了某廠同批次生產(chǎn)的產(chǎn)品，該批軸承彈子不能作全向轉(zhuǎn)動，單一的水平方向轉(zhuǎn)動導(dǎo)致彈子磨損加快。

②雷達(dá)的高強(qiáng)度運(yùn)轉(zhuǎn)也是磨損加劇的原因。按照中國氣象局對新一代天氣雷達(dá)的觀測規(guī)范要求，非汛期每日有5 h的觀測時間，汛期24 h觀測。貴州省近年來各種災(zāi)害性天氣頻發(fā)，汛期之外又增加很多開機(jī)觀測業(yè)務(wù)，所以雷達(dá)的機(jī)械磨損更加嚴(yán)重。

3 解決辦法

①目前對故障處理長效的方法只有更換故障軸承。由于軸承在轉(zhuǎn)臺內(nèi)部，更換它必須先在天線罩內(nèi)搭建腳手架，用起吊設(shè)備將天線反射面和俯仰箱吊離轉(zhuǎn)臺，再對軸承進(jìn)行更換，之后重新吊裝俯仰箱和反射面，因此維修周期較長。

②緊急情況下的處理。由于更換軸承維修周期較長，如遇突發(fā)的俯仰箱與轉(zhuǎn)臺卡死故障，又遭遇重大天氣過程不能停機(jī)的，可以通過用砂輪打磨轉(zhuǎn)臺邊緣，擴(kuò)大間隙的方式，暫時讓雷達(dá)恢復(fù)工作，待天氣過程結(jié)束后再開展維修。

③為預(yù)防該故障的發(fā)生，建議在CINRAD/CD型雷達(dá)的維護(hù)中，每半年對俯仰箱和轉(zhuǎn)臺的間隙檢查一次，如發(fā)現(xiàn)下沉已經(jīng)達(dá)到危險的范圍(比如≤1.5 mm)時，應(yīng)增加檢查的頻次。廠家為檢查提供了測量工具：2 mm厚標(biāo)尺2塊;1 mm、0.5 mm厚標(biāo)尺各1塊，機(jī)務(wù)員可將標(biāo)尺從0.5～5.0 mm的厚度任意組合(最小測量刻度0.5 mm)。組合后的標(biāo)尺按照測量方法插入間隙即可測量間隙寬度，一般間隙≤1.0 mm時，就應(yīng)該提前對轉(zhuǎn)臺軸承進(jìn)行處理。

TN957

B

1003－6598(2012)05－0047－02

2012－06－25

周楓(1979—)，男，工程師，主要從事大中型氣象裝備的技術(shù)保障及相關(guān)開發(fā)工作。