雷神二次雷達(dá)大盤(pán)故障搶修案例分析

胡石根

（民航中南空管局技術(shù)保障中心，廣東 廣州510405）

0 前言

航管監(jiān)視雷達(dá)是空中交通管制系統(tǒng)的重要組成部分，如果說(shuō)甚高頻地空通信系統(tǒng)是管制員的嘴巴和耳朵，那么航管雷達(dá)就是管制員的眼睛[1]。管制員通過(guò)雷達(dá)對(duì)空中的飛機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，根據(jù)飛機(jī)的飛行動(dòng)態(tài)，安全有序地指揮飛機(jī)。雷達(dá)設(shè)備在長(zhǎng)時(shí)間不間斷的運(yùn)行過(guò)程中，不可避免地會(huì)出現(xiàn)或大或小的故障，作為設(shè)備維護(hù)人員，在面對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)故障時(shí)，如何準(zhǔn)確地分析、判斷故障點(diǎn)，采取一切必要措施快速恢復(fù)設(shè)備正常工作，對(duì)于確?？罩薪煌ü苤瓢踩兄匾囊饬x[2]。文章對(duì)韶關(guān)雷神二次雷達(dá)出現(xiàn)的大盤(pán)故障進(jìn)行了分析，詳細(xì)介紹了故障的定位和處理過(guò)程。

1 故障現(xiàn)象

韶關(guān)雷神二次雷達(dá)自建臺(tái)以來(lái)運(yùn)行了超過(guò)15年，一直比較穩(wěn)定。2016年8月3日20：50，韶關(guān)雷達(dá)站值班人員在巡視過(guò)程中發(fā)現(xiàn)雷達(dá)天線停轉(zhuǎn)，雷達(dá)無(wú)目標(biāo)輸出。在雷達(dá)控制和監(jiān)視系統(tǒng)CMS（Control and Monitor System）上有天線的告警，ABB逆變器上電流、頻率均為0.上雷達(dá)塔基座房檢查，發(fā)現(xiàn)馬達(dá)沒(méi)有動(dòng)靜。嘗試重啟雷達(dá)系統(tǒng)，重啟后，雷達(dá)馬達(dá)有震動(dòng)，但有異響，ABB逆變器上電流、頻率也有數(shù)值，但天線仍未轉(zhuǎn)動(dòng)。之前從未遇到這種故障，為避免故障擴(kuò)大，值班人員中斷了天線系統(tǒng)的供電，請(qǐng)求技術(shù)支援。

2 故障分析

根據(jù)故障現(xiàn)象可初步判斷為雷達(dá)天線系統(tǒng)重大故障，中南空管局設(shè)備搶修技術(shù)人員第二天就緊急趕赴韶關(guān)雷達(dá)站，根據(jù)故障現(xiàn)象和值班員對(duì)故障的描述，技術(shù)人員分析可能的故障點(diǎn)如下：

（1）馬達(dá)故障或者是馬達(dá)齒輪與變速的大齒輪卡死，如圖1所示[3]；

（2）雷達(dá)的馬達(dá)是橫裝的，通過(guò)橫軸齒輪和縱軸齒輪，將馬達(dá)的橫向轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為天線沿縱軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，大盤(pán)有橫軸承和豎軸承，有可能是軸承故障；

（3）其他活動(dòng)部分的機(jī)械故障。

圖1 雷達(dá)大盤(pán)剖面圖

3 故障的處理過(guò)程

因?yàn)閼岩神R達(dá)已壞，在沒(méi)有專(zhuān)業(yè)工具的情況下，技術(shù)人員齊心協(xié)力把重達(dá)二百多公斤的馬達(dá)備件徒手搬上六層高的雷達(dá)塔。技術(shù)人員仔細(xì)觀察雷達(dá)天線并無(wú)異樣后，認(rèn)為故障出現(xiàn)在基座大盤(pán)的可能性較大。在拆除馬達(dá)后，試著手推天線仍不能轉(zhuǎn)動(dòng)。技術(shù)人員進(jìn)一步診斷故障最有可能由于大盤(pán)軸齒輪和軸承處卡死導(dǎo)致。這種故障在維修經(jīng)驗(yàn)豐富的專(zhuān)家看來(lái)也是一種挑戰(zhàn)，因?yàn)橐汛蟊P(pán)主軸和橫軸拆除下來(lái)才能判斷故障位置，而要拆除所有基座軸就相當(dāng)于要對(duì)整個(gè)雷達(dá)基座來(lái)了一次大解剖。

技術(shù)人員把連著馬達(dá)的橫軸的觀察窗口拆開(kāi)，輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪，發(fā)現(xiàn)其表面和軸承光滑無(wú)磕痕，認(rèn)為其損壞的可能性不大。排除橫軸損壞后，轉(zhuǎn)向排查主軸的問(wèn)題。由于主軸并無(wú)可以直接觀察的窗口，這意味著要看到其上軸承，則需要移動(dòng)上噸重的雷達(dá)天線。

技術(shù)人員依靠?jī)刹恳簤很?chē)，把天線頂離基座。拆除上軸承頂蓋后，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)上軸承并無(wú)異樣。把大盤(pán)下部的旋轉(zhuǎn)鉸鏈、印制電路旋轉(zhuǎn)變壓器PCR（Printed Circuit Resolver）組件拆掉，在技術(shù)人員拆卸下軸承時(shí)，發(fā)現(xiàn)主軸竟然跟著下軸承下墜，以當(dāng)時(shí)人員配置，這個(gè)重量是無(wú)法承受的。只好暫停拆除下軸承，大家重新研究基座圖紙，主軸剖面圖如圖2所示。

圖2 大盤(pán)主軸剖面圖

經(jīng)過(guò)大家對(duì)圖紙的分析和討論，決定繼續(xù)按原計(jì)劃拆卸下軸承，在拆卸過(guò)程中，主軸并沒(méi)有繼續(xù)往下，在全體人員的共同努力下，順利拆卸了下軸承，找到故障點(diǎn)。故障原因?yàn)橄螺S承上擋板卡環(huán)（圖3中的1）崩了一個(gè)缺口，和主軸的一個(gè)密封圈（圖3中的2）摩擦，產(chǎn)生大量鐵屑，導(dǎo)致主軸卡死，雷達(dá)天線停轉(zhuǎn)。經(jīng)過(guò)4天的努力，找到了天線停轉(zhuǎn)的故障點(diǎn)，如圖3所示。

圖3 故障點(diǎn)1和2

確定了雷達(dá)天線停轉(zhuǎn)的故障點(diǎn)之后，制定了進(jìn)一步的維修方案：一方面定制新的下軸承上擋板卡環(huán)替換原來(lái)磨損嚴(yán)重的；另一方面技術(shù)人員用打磨工具一點(diǎn)一點(diǎn)的將密封圈上面的兩條凹槽里面的鐵屑打磨干凈，因?yàn)楣ぷ骺臻g狹小，只能用很小的砂棒，打磨過(guò)程非常緩慢。

當(dāng)密封圈和主軸打磨干凈后，定制的軸承上擋板卡環(huán)也做好了，開(kāi)始安裝下軸承。這時(shí)，發(fā)現(xiàn)直接安裝時(shí)容易導(dǎo)致中心軸同時(shí)往上走，造成橫軸齒輪和縱軸齒輪卡死。技術(shù)人員調(diào)整安裝方法，采取了加工一根槽鋼壓住安裝天線的法蘭并用錘子振動(dòng)，終于把下軸承安裝到位。接下來(lái)把馬達(dá)安裝到位，加電測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)大盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有異響聲。技術(shù)人員又再次把馬達(dá)拆下來(lái)，發(fā)現(xiàn)馬達(dá)的插銷(xiāo)處有螺母松動(dòng)的痕跡，再次擰緊后，異響聲少了很多。接下來(lái)把基座恢復(fù)，天線安裝到位。

由于維護(hù)過(guò)程中拆了天線，并且把旋轉(zhuǎn)鉸鏈，PCR等都拆下來(lái)了，雷達(dá)開(kāi)啟之后，雷達(dá)維護(hù)監(jiān)視器（RMM，Radar Maintenance Monitor） 上 Sitemonitor的方位出現(xiàn)了偏差，技術(shù)人員對(duì)雷達(dá)的方位重新進(jìn)行了調(diào)整，雷達(dá)詢問(wèn)機(jī)的Video&Timing板提供了方位調(diào)整功能。Video&Timing板上設(shè)有方位偏移量設(shè)置跳線開(kāi)關(guān)。它們是Video&Timing板上第30～43號(hào)共14個(gè)跳線開(kāi)關(guān)。跳線30是高位，跳線43是低位。調(diào)整過(guò)程如下：

雷達(dá)剛開(kāi)啟時(shí)，sitemonitor的方位角為145.6°，原來(lái)正常的方位角為167.8°，延遲了22.2°.根據(jù)公式計(jì)算：

（22.2/360×16 384）+3＝1 013

1013轉(zhuǎn)換成14位二進(jìn)制為00001111110101，板上原來(lái)設(shè)置的14位二進(jìn)制為11001111001011，將兩個(gè)二進(jìn)制相加得到最終的14位二進(jìn)制數(shù)：11011111 000000，將板上LK30—LK43設(shè)置為14位二進(jìn)制：11011111000000.方位調(diào)整好之后，雷達(dá)數(shù)據(jù)恢復(fù)正常。

4 結(jié)束語(yǔ)

韶關(guān)雷神二次雷達(dá)安裝運(yùn)行至今超過(guò)17年，設(shè)備逐漸老化，出故障的概率與以往相比大大增加。再加上Raytheon公司已經(jīng)不再提供技術(shù)支持，這就要求設(shè)備維護(hù)人員不但要熟悉各個(gè)板件的功能，更要掌握整個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)流程以及設(shè)備的機(jī)械構(gòu)成。當(dāng)遇到故障的時(shí)候，首先要保持頭腦清醒，有清晰的排故思路，避免造成故障的擴(kuò)大化。膽大心細(xì)，逐步縮小故障的可能范圍，最終精確定位故障并解決故障。

本文分析了韶關(guān)雷神二次雷達(dá)出現(xiàn)的一種比較少見(jiàn)的大盤(pán)故障，對(duì)大盤(pán)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，詳細(xì)闡述了故障的排除過(guò)程，對(duì)解決類(lèi)似故障有一定借鑒作用。