電氣系統(tǒng)出廠測(cè)試的排故方法

曹 萌 孫明慶 黃笑宇

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電氣系統(tǒng)出廠測(cè)試的排故方法

曹 萌 孫明慶 黃笑宇

（首都航天機(jī)械公司，北京 100076）

對(duì)火箭出廠測(cè)試過程中，出現(xiàn)故障的嚴(yán)重程度進(jìn)行分類，將多因素決策方法與排故經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行有效綜合，通過采用故障樹方法、故障替換法、故障交換法等相應(yīng)的處理步驟進(jìn)行排故，可在確保系統(tǒng)安全的前提下，使系統(tǒng)故障快速定位，達(dá)到排故的目的。供出廠測(cè)試人員參考。

運(yùn)載火箭；電氣系統(tǒng)；故障定位

1 引言

電氣系統(tǒng)測(cè)試是運(yùn)載火箭出廠前的最后一次檢測(cè)，通過全面測(cè)試火箭的電氣系統(tǒng)，檢查控制、遙測(cè)、外安等性能參數(shù)，暴露產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中的缺陷，提高出廠火箭質(zhì)量，縮短發(fā)射周期。隨著電氣系統(tǒng)單機(jī)日益小型化，測(cè)試環(huán)境的復(fù)雜多變，電氣系統(tǒng)在測(cè)試過程中會(huì)出現(xiàn)一些突發(fā)性、復(fù)雜性的故障。將測(cè)試問題進(jìn)行分類并提出有效的排故步驟及方法，為出廠測(cè)試中此類問題的排除提供有益參考。

2 測(cè)試問題分類

電氣系統(tǒng)測(cè)試過程中根據(jù)出現(xiàn)故障的影響程度，分為安全性問題和非安全性問題。安全性問題屬于比較嚴(yán)重的故障，一方面會(huì)造成相關(guān)人員的人身安全傷害，演變成技術(shù)安全事故；另一方面會(huì)對(duì)測(cè)試設(shè)備乃至箭上產(chǎn)品造成不可挽回的損壞，喪失其基本功能。

2.1 典型安全性問題

a. 高壓氣路、液路故障。高壓氣體及液體在產(chǎn)品測(cè)試中應(yīng)用廣泛，壓力傳感器測(cè)試使用的壓縮空氣均在10MPa以上，供氣管路松脫會(huì)造成嚴(yán)重的人身傷亡；出現(xiàn)氣路故障，高壓氣體充入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，造成發(fā)動(dòng)機(jī)報(bào)廢。

b. 大功率電氣設(shè)備故障。地面電源等測(cè)試設(shè)備負(fù)責(zé)為彈上產(chǎn)品提供測(cè)試用電，一旦出現(xiàn)故障將導(dǎo)致彈上產(chǎn)品斷電，損壞平臺(tái)系統(tǒng)等敏感元器件。

c. 平臺(tái)倒臺(tái)故障及伺服機(jī)構(gòu)亂擺、噴油等造成彈上產(chǎn)品損壞。

2.2 非安全性問題

非安全性問題根據(jù)在測(cè)試中所發(fā)生階段的不同，分為實(shí)時(shí)性問題、非實(shí)時(shí)性問題。

a. 實(shí)時(shí)性問題：測(cè)試設(shè)備指示燈異常；計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)超差、報(bào)警；三軸轉(zhuǎn)臺(tái)等動(dòng)作響應(yīng)不正確；彈上產(chǎn)品或地面測(cè)試設(shè)備漏電等。

b. 非實(shí)時(shí)性問題：測(cè)試數(shù)據(jù)判讀超差；數(shù)據(jù)比對(duì)不一致；多媒體記錄判讀不正確。

3 處理問題的一般原則

由于全箭電氣系統(tǒng)復(fù)雜，在系統(tǒng)測(cè)試中故障出現(xiàn)的部位和類型難以預(yù)料，故障診斷也沒有固定模式。因此測(cè)試前要做好制定相應(yīng)問題的應(yīng)急處理預(yù)案，出現(xiàn)問題時(shí)要按程序處理并提出排故措施。故障診斷按照簡(jiǎn)單到復(fù)雜、狀態(tài)變化最少的原則，并確認(rèn)儀器供電正常，避免因該故障模式再次損壞儀器。

4 問題的處理步驟與方法

由于安全性問題與非安全性問題造成的危害程度不同，因此在兩類故障的處理上也不盡相同。

4.1 安全性問題處理步驟

a. 斷電，切斷危險(xiǎn)源，防止危險(xiǎn)擴(kuò)大；

b. 全面記錄現(xiàn)場(chǎng)情況：包括故障發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、時(shí)機(jī)、環(huán)境條件，故障產(chǎn)品的名稱、型（代）號(hào)、圖號(hào)、編號(hào)、批次等全面信息；匯總、核實(shí)情況、作好記錄，必要時(shí)對(duì)故障現(xiàn)象進(jìn)行拍照和攝像。

c. 分析、處理問題。及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理問題，減小設(shè)備損失。平臺(tái)、箭機(jī)、伺服系統(tǒng)等箭上設(shè)備和地面各單機(jī)在發(fā)生故障時(shí)會(huì)有不同的表現(xiàn)形式：電壓、電流、頻率、反饋指示、狀態(tài)指示等，應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并上報(bào)。當(dāng)遇到伺服系統(tǒng)亂擺、噴油等嚴(yán)重故障時(shí)，為確保彈上產(chǎn)品及人員安全，可直接斷電。由于此類問題發(fā)生突然、影響嚴(yán)重，須立即切斷彈上及地面設(shè)備電源。應(yīng)盡量使用多媒體設(shè)備對(duì)系統(tǒng)測(cè)試全程進(jìn)行記錄，為分析處理問題提供可靠依據(jù)。

4.2 非安全性問題處理步驟

a. 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，凍結(jié)狀態(tài)；

b. 全面記錄故障現(xiàn)象；

c. 召集有關(guān)人員，初步分析，統(tǒng)一描述；

d. 根據(jù)情況，進(jìn)行故障復(fù)現(xiàn)；

e. 根據(jù)故障現(xiàn)象、復(fù)現(xiàn)結(jié)果、分析結(jié)果，形成處理方案后實(shí)施排故。

非安全性問題占系統(tǒng)測(cè)試故障的大多數(shù)，此類問題有充足時(shí)間供分析排查。盡量保持彈上及地面設(shè)備狀態(tài)，保護(hù)好測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)，不要輕易改變接口和電連接器，勿使故障現(xiàn)象消失，便于查找和分析故障原因。

4.3 主要問題處理方法

a. 檢查產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)，確認(rèn)狀態(tài)變化，分析故障產(chǎn)品的質(zhì)量履歷、工作歷史，同類產(chǎn)品的故障歷史。

b. 查看測(cè)試狀態(tài)的正確性，包括：查看產(chǎn)品、設(shè)備及系統(tǒng)試驗(yàn)狀態(tài)是否符合技術(shù)文件要求，設(shè)備電連接器插接正確性，地面設(shè)備正確使用。確認(rèn)問題原因。

c. 采用故障樹方法，深入分析各種可能因素。根據(jù)故障現(xiàn)象，確定故障頂事件，建立故障樹，依據(jù)故障樹開展排查工作。

d. 故障定位應(yīng)按順序進(jìn)行，一般按彈、箭上與地面，系統(tǒng)與單機(jī)的順序進(jìn)行定位；可采取斷開彈地脫插或在彈地接口處并聯(lián)筆錄儀等記錄設(shè)備的方法，將故障分離定位到彈（箭）上、地面。

e. 采用替換法進(jìn)行故障定位；在分析到故障的大概原因時(shí)，利用相同型號(hào)儀器的輸出信號(hào)替換傳輸通道測(cè)試儀器本身或傳輸通道環(huán)節(jié)。

f. 采用交換法進(jìn)行故障定位；把具有相同功能的兩個(gè)測(cè)試模塊或相同性能的激勵(lì)信號(hào)源進(jìn)行交換測(cè)試，判別模件或單機(jī)是否存在故障。

g. 對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)復(fù)現(xiàn)排查沒有把握的故障，可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬試驗(yàn)。

5 案例分析

某型號(hào)在進(jìn)行“發(fā)射綜合檢查”時(shí)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，具體表現(xiàn)為：當(dāng)?shù)孛鏅C(jī)出現(xiàn)“準(zhǔn)備＜轉(zhuǎn)電＞”的提示，操作手按下“回車鍵”時(shí)，尾段號(hào)手聽到伺服機(jī)構(gòu)聲音異常，地面直流穩(wěn)壓電源電流表顯示電流突然曾加，超過正常電流值的50%。這時(shí)地面機(jī)顯示“未測(cè)到彈上+D轉(zhuǎn)電信號(hào)！”。為保證安全，立即斷電。

分析為彈上配電器故障，單元測(cè)試發(fā)現(xiàn)配電器已損壞，將新配電器直接安裝上彈加電測(cè)試，故障復(fù)現(xiàn)。

重新進(jìn)行分析，并在不加電狀態(tài)下進(jìn)行全面的導(dǎo)通絕緣檢查，發(fā)現(xiàn)控制系統(tǒng)在連接彈上電池正負(fù)母線的接線盒內(nèi)部有一銅片將其短接，導(dǎo)致+D母線短路。

更換第3臺(tái)配電器，并逐次更換相應(yīng)彈上電纜網(wǎng)、地面PLC模塊，逐次、全面地導(dǎo)通絕緣檢查后，加電測(cè)試，結(jié)果均正常。問題啟示：

a. 當(dāng)初步定位彈上配電器故障后，未對(duì)造成配電器故障原因進(jìn)行全面分析。

b. 措施要謹(jǐn)慎、保守。在未全面分析的前提下，更換彈上配電器并加電，導(dǎo)致第2臺(tái)配電器被燒毀。

c.在故障發(fā)生后應(yīng)首先對(duì)彈上地面測(cè)試狀態(tài)的正確性進(jìn)行確認(rèn)，之后對(duì)彈上進(jìn)行導(dǎo)通絕緣檢查，同時(shí)分析第1臺(tái)配電器的故障原因，而不是盲目更換彈上配電器進(jìn)行加電測(cè)試。

6 結(jié)束語

電氣系統(tǒng)的排故模式很多，每一次故障排除的過程都是一次學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。本文將排故問題分為安全性問題和非安全性問題兩類，進(jìn)行不同的處理步驟，通過技術(shù)狀態(tài)檢查法、測(cè)試狀態(tài)查看法、建立故障樹法、故障定位順序法、替換法、交換法等方法將問題一一排除，逐步縮小故障范圍，可以迅速對(duì)故障定位及排除。經(jīng)過總結(jié)歸納發(fā)現(xiàn)很多分析、排故的方法是相通的。所以，每次排故后的需要認(rèn)真總結(jié)，提排除高測(cè)試人員故障的能力，使思路更加清晰，同時(shí)也為別人提供借鑒。

1 李光均. 控制-檢測(cè)-可靠性[M].北京：宇航出版社,1996

2 Q/Y 144-2011型號(hào)產(chǎn)品質(zhì)量問題歸零管理要求. 北京：中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院,2011

3 蘇愷倫，鄭建明，祖建晶. 淺談軍品電路與整機(jī)的排故方法[J].航天制造技術(shù)，2007(2)：43

4 孫靖，王東，楊曉明. 遙測(cè)系統(tǒng)非電量測(cè)量設(shè)備的故障分析及排除方法[J].航天制造技術(shù)，2012(2)：69～71

Troubleshooting Methods for Electrical System Factory Test

Cao Meng Sun Mingqing Huang Xiaoyu

(Capital Aerospace Machinery Company, Beijing 100076)

In this study, the faults that appeared in the factory test were classified according to severity. Furthermore, the multi-factor decision-making method and troubleshooting experience were effectively synthesized. In addition, by clearing troubles with the fault tree, fault replacement and fault exchange methods, as well as the other corresponding processing steps, these system faults can be located quickly on the premise of ensuring system safety, allowing the purpose of troubleshooting to be realized. This study provides reference for the factory test staff.

launch vehicle；electrical system；fault location

曹萌（1987-），碩士，測(cè)試技術(shù)與儀器專業(yè)；研究方向：火箭檢測(cè)技術(shù)。

2017-04-06