DF100A型100KW短波發(fā)射機(jī)諧波濾波器故障分析與改造

王彥洲

摘 要：本文對(duì)DF100A型100KW短波發(fā)射機(jī)諧波濾波器故障進(jìn)行了分析與改造。分析了線圈滾輪脫槽，滾輪接點(diǎn)以及中軸接點(diǎn)過(guò)熱造成接點(diǎn)燒毀和原件生產(chǎn)質(zhì)量和安裝工藝水平未達(dá)到要求造成滾輪脫槽等問(wèn)題，實(shí)踐了焊接接點(diǎn)改為可拆裝免焊接構(gòu)造，將轉(zhuǎn)臂軸中心接點(diǎn)改為可拆裝免焊接抱箍接點(diǎn)，接點(diǎn)簧片采用鈹青銅材料，新型轉(zhuǎn)臂結(jié)構(gòu)形式和軟性傳動(dòng)方式。經(jīng)過(guò)上機(jī)實(shí)際使用，降低了故障率和故障處理時(shí)間，具有顯著的社會(huì)效益和應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：短波發(fā)射機(jī)；諧波濾波器；線圈滾輪

1、引言

DF-100A型100KW短波發(fā)射機(jī)是國(guó)內(nèi)企業(yè)自主研發(fā)生產(chǎn)的廣播發(fā)射機(jī)，采用PSM調(diào)制先進(jìn)技術(shù)，由于其技術(shù)先進(jìn)性能良好，在國(guó)內(nèi)外得到廣泛使用。但在使用和維護(hù)過(guò)程中，諧波濾波器跳槽、接點(diǎn)過(guò)熱燒毀等故障也比較多發(fā)，給維護(hù)工作造成較大困難同時(shí)也給安全播出帶來(lái)了隱患和威脅[1-2]。早先引進(jìn)的PSM-100KW短波發(fā)射機(jī)經(jīng)過(guò)多年使用，在倡導(dǎo)備件國(guó)產(chǎn)化的指導(dǎo)思想下，元器件也逐步替換為國(guó)產(chǎn)器件，由于許多專用元件加工工藝復(fù)雜，質(zhì)量要求高，并且生產(chǎn)廠家生產(chǎn)工藝水平不一，造成了實(shí)際使用過(guò)程中安裝維護(hù)難度大，時(shí)有故障發(fā)生。我們?cè)谔幚砗徒鉀Q問(wèn)題過(guò)程中，經(jīng)統(tǒng)計(jì)和研究分析認(rèn)為諧波濾波器存在機(jī)械傳動(dòng)及原件質(zhì)量等幾個(gè)部位的缺陷和不足致使故障率偏高，諧波濾波器中的8L1、8L2線圈與滾輪接觸壓力、滾輪傳動(dòng)扭力、以及彈簧片接點(diǎn)壓力和接點(diǎn)質(zhì)量是故障高發(fā)關(guān)鍵部位[3]。

諧波濾波器的功能：根據(jù)國(guó)際電廣的規(guī)定及相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，廣播及無(wú)線電發(fā)送設(shè)備，其諧波輻射不得大于50mw。對(duì)100kW發(fā)射機(jī)而言，要求其諧波輻射（其中主要是二次諧波）不得大于-63db，為達(dá)到這一指標(biāo)要求，僅靠高末級(jí)π-倒L型濾波網(wǎng)絡(luò)的濾波度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，為此在π-倒L型網(wǎng)絡(luò)后面增加了一個(gè)“諧波濾波器”部分，用其對(duì)諧波進(jìn)一步濾除，輻射指標(biāo)達(dá)到部頒標(biāo)準(zhǔn)。因此諧波濾波器成為DF-100A型100KW短波發(fā)射機(jī)的重要組件[4]。

諧波濾波器的工作原理：DF-100A型發(fā)射機(jī)諧波濾波器采用兩節(jié)π網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)組成，實(shí)質(zhì)上是一種低通濾波器，即使基波通過(guò)，而濾除諧波，兩節(jié)輸入輸出阻抗均為75Ω的90度π網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)組成。該濾波器是點(diǎn)頻式窄帶濾波器，即隨著不同的工作頻率，該濾波器具有不同的工作點(diǎn)，保證基波阻抗不變（75Ω），而可靠地濾除諧波。

圖1. 諧波濾波器電路原理圖

如圖1所示，L1和L2為兩只盤(pán)香電感，調(diào)諧時(shí)需要與三只可變電容聯(lián)動(dòng)統(tǒng)調(diào)才能符合技術(shù)要求。馬達(dá)通過(guò)伺服系統(tǒng)經(jīng)耦合鏈條、變比齒輪、傳動(dòng)桿將動(dòng)力傳至L1和L2的兩個(gè)轉(zhuǎn)臂和三只可變電容，濾波網(wǎng)絡(luò)在不同的頻率時(shí)需要諧振的電感量不同，電感量由轉(zhuǎn)臂上滾輪所在的短路位置決定[5]。

2、故障原因分析

2.1. 8L1、8L2線圈滾輪脫槽分析

1、在倒換頻率時(shí)滾輪在盤(pán)型電感上做順時(shí)針或逆時(shí)針滾動(dòng)，同時(shí)滾輪

在轉(zhuǎn)臂上做上下移動(dòng)，轉(zhuǎn)臂不銹鋼軸固定不緊致使?jié)L輪轉(zhuǎn)動(dòng)失去平衡點(diǎn)，造成滾輪脫槽，2、滾輪中心絕緣套沒(méi)有固定，由于質(zhì)量問(wèn)題過(guò)熱后與滾輪脫開(kāi)或與轉(zhuǎn)臂摩擦力加大致使?jié)L動(dòng)或上下移動(dòng)不暢造成滾倫脫槽。3、滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)困難，這與滾輪的聚四氟乙烯軸套有關(guān)，在生產(chǎn)加工時(shí)要考慮摩擦系數(shù)以及聚四氟乙烯的溫度膨脹系數(shù)，這樣在遇到高溫時(shí)，滾輪也會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)自如。如果加工工藝及不過(guò)關(guān)，材料質(zhì)量不符合要求使得摩擦系數(shù)增大就會(huì)造成滾輪脫槽。4、傳動(dòng)原件質(zhì)量不好，安裝水平不高，造成傳動(dòng)阻力增大，扭力增加，轉(zhuǎn)速不均勻造成滾輪脫槽。

2.2. 滾輪接點(diǎn)以及中軸接點(diǎn)過(guò)熱造成接點(diǎn)燒毀分析

除了由于故障一造成接觸不良燒毀以外，主要原因在于生產(chǎn)滾輪廠家采用材料和生產(chǎn)工藝不合理造成。對(duì)鈹青銅簧片材質(zhì)選購(gòu)不當(dāng)、接點(diǎn)觸頭熱處理過(guò)程和焊接工藝不夠精良是接點(diǎn)燒毀的主要原因。好的鈹青銅簧片是保證接點(diǎn)持久壓力的關(guān)鍵。經(jīng)過(guò)對(duì)簧片觸頭接點(diǎn)分析，廠家如果使用H62黃銅作為基礎(chǔ)材料，加工成型后表面鍍銀作為接點(diǎn)，在運(yùn)行一段時(shí)間后，鍍銀層逐漸磨損掉后，接觸電阻就會(huì)逐漸增大，造成接點(diǎn)溫度升高，接點(diǎn)簧片在高溫下運(yùn)行抗疲勞性能下降，進(jìn)入惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致接點(diǎn)燒毀。

2.3.原件生產(chǎn)質(zhì)量和安裝工藝水平未達(dá)到要求造成滾輪脫槽分析

由于原件生產(chǎn)質(zhì)量和安裝工藝水平等因素造成電感線圈轉(zhuǎn)臂不銹鋼軸與傳動(dòng)桿和諧波濾波器鏈軸連接后同心度差，使得轉(zhuǎn)動(dòng)阻力增大，甚至伺服系統(tǒng)帶動(dòng)困難，需要進(jìn)行反復(fù)調(diào)整才能符合使用要求，傳動(dòng)桿由于加工精度偏差，安裝傳動(dòng)桿連接固定后，致使諧波濾波器鏈軸以及聯(lián)動(dòng)元件機(jī)械應(yīng)力增加，形成阻力和不安全隱患。

3、發(fā)射機(jī)諧波濾波器改造

為了減少由于上述原因造成諧波濾波器故障給安全播出帶來(lái)的不穩(wěn)定因素，經(jīng)過(guò)認(rèn)真總結(jié)分析研究，就以上諧波濾波器易發(fā)故障點(diǎn)我們協(xié)同生產(chǎn)廠家進(jìn)行了技術(shù)改造，大大降低了由于諧波濾波器機(jī)械和接點(diǎn)故障引起的事故。

改造一：（如圖2所示），將滾輪原有的焊接接點(diǎn)改為可拆裝免焊接構(gòu)造，接點(diǎn)安裝于環(huán)形抱箍上，通過(guò)螺絲將抱箍緊固在滾輪上，這樣既便于接點(diǎn)更換，又避免燒毀滾輪。同時(shí)將滾輪中心絕緣套用螺絲固定避免滑脫。

圖2. 可拆裝免焊接構(gòu)造

改造二：（如圖3所示），將轉(zhuǎn)臂軸中心接點(diǎn)改為可拆裝免焊接抱箍接點(diǎn)，通過(guò)螺絲將抱箍緊固在中心軸套上，這樣既便于接點(diǎn)更換，又避免燒毀軸套。

圖3. 可拆裝免焊接抱箍接點(diǎn)

改造三：接點(diǎn)簧片采用鈹青銅材料，并且采用半硬態(tài)含銀99.99%的銀材料作為鈹青銅簧片接點(diǎn)觸頭，確保觸頭接觸電阻符合要求，使鈹青銅簧片接點(diǎn)在極小電阻狀態(tài)下運(yùn)行，避免由于觸頭接觸電阻過(guò)大造成接點(diǎn)溫度過(guò)高，鈹青銅簧片抗疲勞性能處于長(zhǎng)期穩(wěn)定狀態(tài)。

改造四：諧波濾波器8L1、8L2電感線圈轉(zhuǎn)臂在原有設(shè)計(jì)上推出了新型轉(zhuǎn)臂結(jié)構(gòu)形式（如圖4所示）。其特點(diǎn)是將原有的T型帶動(dòng)原件的焊接壓塊改為螺絲固定可拆卸方式，同時(shí)在內(nèi)部洗有鍵槽，優(yōu)點(diǎn)在于轉(zhuǎn)臂故障時(shí)，通過(guò)拆卸固定壓塊的螺絲可迅速更換轉(zhuǎn)臂，鍵槽可以保證壓塊與轉(zhuǎn)臂齒合，極大縮短了故障處理時(shí)間并保證傳動(dòng)。原來(lái)需要5人用2-3小時(shí)將整個(gè)諧波濾波器抬出后進(jìn)行處理，現(xiàn)在只需一人5-8分鐘即可完成更換。