CINRADCD型天氣雷達(dá)伺服系統(tǒng)方位電機(jī)故障實(shí)例分析

畢明林 于躍 姚維華 劉志鵬 蘇華

摘要：CINRAD/CD型新一代天氣雷達(dá)是我國目前使用的高穩(wěn)定度的全相參多普勒數(shù)字化雷達(dá)，本文根據(jù)朝陽（CINRAD/CD）新一代天氣雷達(dá)的一次伺服系統(tǒng)方位電機(jī)故障現(xiàn)象分析并總結(jié)了此類故障的原因，為準(zhǔn)確判斷此類故障現(xiàn)象，并在短時(shí)間內(nèi)確定故障部位，總結(jié)故障排除方法，為新一代天氣雷達(dá)的維護(hù)以及維修工作積累經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：新一代天氣雷達(dá)；方位電機(jī)；故障現(xiàn)象；排除方法

中圖分類號(hào)： P415.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2016.19.055

伺服系統(tǒng)作為新一代天氣雷達(dá)的主要分系統(tǒng)，用來驅(qū)動(dòng)雷達(dá)天線系統(tǒng)俯仰及方位轉(zhuǎn)動(dòng)。伺服系統(tǒng)除了伺服機(jī)柜外，還包括天線座及信號(hào)處理柜的主控分機(jī)，相距較遠(yuǎn)，連線也比較多，因此每一個(gè)元件的故障都可能導(dǎo)致伺服系統(tǒng)故障，因此伺服系統(tǒng)的故障定位十分重要。

1 伺服系統(tǒng)的組成及工作原理

CINRAD/CD型雷達(dá)伺服系統(tǒng)包括方位和俯仰伺服部分，主要由伺服分機(jī)、方位、俯仰驅(qū)動(dòng)分機(jī)、方位和俯仰直流電機(jī)、減速器、同步機(jī)等組成。

伺服系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成具體的驅(qū)動(dòng)雷達(dá)天線方位、俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)的任務(wù)，終端計(jì)算機(jī)發(fā)出控制指令，伺服系統(tǒng)將代表當(dāng)前天線位置信息的同步機(jī)三項(xiàng)定子電壓和單項(xiàng)轉(zhuǎn)子電壓，送至RVP8的I/O62控制板，將同步機(jī)電壓變成16位方位角碼和16為俯仰角碼，送往伺服驅(qū)動(dòng)單元， 通過驅(qū)動(dòng)單元產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)雷達(dá)天線方位和俯仰運(yùn)動(dòng)的誤差電壓，送往伺服分機(jī)，經(jīng)過伺服分機(jī)處理、放大后的誤差電壓經(jīng)過驅(qū)動(dòng)分機(jī)處理產(chǎn)生足夠大的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電機(jī)帶動(dòng)天線運(yùn)動(dòng)。

2故障現(xiàn)象

2012年8月17日，發(fā)現(xiàn)天線轉(zhuǎn)速減慢，并有卡頓現(xiàn)象，原來一個(gè)體掃時(shí)間為5分30秒，而出現(xiàn)這一現(xiàn)象后用時(shí)將近7分鐘，誤差電壓抖動(dòng)，伺服系統(tǒng)卻無報(bào)警提示。

3 故障分析及檢查

雷達(dá)天線轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，伺服系統(tǒng)無報(bào)警提示，說明伺服系統(tǒng)電源部分正常，檢查伺服放大器，懷疑伺服放大器內(nèi)存在放大器自激，調(diào)節(jié)增益可調(diào)電位器RP6，調(diào)節(jié)后觀察轉(zhuǎn)速無明顯變化，通過設(shè)置天線轉(zhuǎn)數(shù)檢查，發(fā)現(xiàn)天線轉(zhuǎn)速依然不變，因?yàn)樗欧娫床糠终?，檢查線纜連接也正常，因此判定是方位電機(jī)故障而引起天線轉(zhuǎn)速故障。

首先切換到應(yīng)急工作狀態(tài)下，判斷是否為方位電機(jī)故障。如果應(yīng)急狀態(tài)下正常，說明傳動(dòng)系統(tǒng)及方位電機(jī)正常。檢查發(fā)現(xiàn)應(yīng)急狀態(tài)下天線依然不正常，說明故障可能由于方位電機(jī)損壞或傳動(dòng)系統(tǒng)故障引起，于是斷電后用手推天線，若一人無法推動(dòng)天線轉(zhuǎn)動(dòng)，松開方位聯(lián)軸器后一人可輕松推動(dòng)天線，說明傳動(dòng)系統(tǒng)未壞，卸下方位電機(jī)線纜接頭，轉(zhuǎn)動(dòng)方位電機(jī)發(fā)現(xiàn)無法擰動(dòng)，確認(rèn)方位電機(jī)損壞引起故障。

4 故障排除方法

故障確定之后，需要更換新的方位電機(jī)，取下蓋板，拆下連接電機(jī)與減速器的4個(gè)安裝螺釘，將電機(jī)沿軸方向取出。將新電機(jī)沿著舊電機(jī)相反方向慢慢裝入，當(dāng)電機(jī)與減速器中齒輪對(duì)合時(shí)，新電機(jī)就裝好了，裝好螺釘，連接好電機(jī)電纜。在更換電機(jī)時(shí)要注意驅(qū)動(dòng)和阻尼的極性與舊電機(jī)保持一致，電機(jī)2、3角為驅(qū)動(dòng)信號(hào)，1、4角為阻尼（測速）信號(hào)。

換好電機(jī)之后，要先在應(yīng)急模式下檢查是否正常，經(jīng)檢查應(yīng)急模式下，天線轉(zhuǎn)動(dòng)正常，手控模式下天線正常，開驅(qū)動(dòng)，啟動(dòng)天線正常，故障排除。微調(diào)伺服放大器的RP6電位器調(diào)節(jié)天線轉(zhuǎn)速，開始正常工作。

5結(jié)語

本文通過對(duì)一次伺服系統(tǒng)方位電機(jī)故障進(jìn)行了分析和總結(jié)，在天線轉(zhuǎn)動(dòng)異常時(shí)，首先檢查伺服系統(tǒng)是否有故障，通過伺服系統(tǒng)故障報(bào)警情況進(jìn)行分析，如果無報(bào)警時(shí)天線系統(tǒng)不正常，應(yīng)該想到檢查方位電機(jī)和天線傳動(dòng)部分，通過觀察誤差電壓示值，在應(yīng)急模式下檢查判定是否為方位電機(jī)故障，手控或推動(dòng)天線檢查天線傳動(dòng)部分。

工作中應(yīng)熟練掌握伺服系統(tǒng)工作原理，避免盲目的對(duì)故障進(jìn)行檢查或調(diào)整，不但問題得不到解決，還可能造成連帶故障。

天線的方位、俯仰電機(jī)應(yīng)定期進(jìn)行檢查和清潔保養(yǎng)。對(duì)電機(jī)六個(gè)碳刷和測速機(jī)碳刷內(nèi)腔部分及電機(jī)表面作清潔，清潔時(shí)應(yīng)注意碳刷內(nèi)腔的整流子上不允許沾有油、水、金屬等物質(zhì)。

更換電機(jī)時(shí)，要注意驅(qū)動(dòng)和阻尼的極性，可以一人轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸，另一人用萬用表（直流20V）測試電機(jī)插座的驅(qū)動(dòng)兩極，萬用表顯示正電壓或負(fù)電壓。測試新電機(jī)和舊電機(jī)，萬用表顯示正負(fù)一致時(shí)，說明兩電機(jī)驅(qū)動(dòng)極性一致，否則則說明兩電機(jī)驅(qū)動(dòng)極性不一致，需要交換電機(jī)兩根驅(qū)動(dòng)線（插座或插頭）。

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作者簡介：畢明林，本科學(xué)歷，朝陽市氣象局，助理工程師，研究方向：新一代天氣雷達(dá)技術(shù)保障。