石河子新一代天氣雷達(dá)一次故障分析及維修

（石河子氣象局，石河子市，832000） 劉 輝 魯學(xué)浩 朱蓉慧

1 前言

石河子新一代天氣雷達(dá)是CINRAD/CC 型C 波段全相參脈沖多普勒天氣雷達(dá)（以下簡(jiǎn)稱石河子新一代天氣雷達(dá)），目前全國(guó)已建成CC系列新一代天氣雷達(dá)40部左右，新疆現(xiàn)投入業(yè)務(wù)運(yùn)行新一代天氣雷達(dá)14部；其中兵團(tuán)4部。石河子墾區(qū)地處天山北麓中段，古爾班通古特沙漠南緣，即東經(jīng)84°58′-86°24′，北緯43°27′-45°20′。全墾區(qū)土地面積6 007km2，耕地296 萬畝。石河子新一代天氣雷達(dá)是CINRAD/CC型C波段全相參脈沖多普勒天氣雷達(dá)，位于東經(jīng)85°58′34″，北緯44°17′11″，站址海拔高度445m。

2 雷達(dá)運(yùn)行情況

石河子新一代天氣雷達(dá)于2006 年4 月開始業(yè)務(wù)運(yùn)行，現(xiàn)已運(yùn)行14 年多。主汛期6～8 月全天時(shí)連續(xù)觀測(cè)；非汛期9 月～次年5 月每天10～17 時(shí)連續(xù)觀測(cè)；遇有重要天氣過程時(shí)連續(xù)觀測(cè)，直至天氣過程結(jié)束或移出雷達(dá)站探測(cè)范圍。截止2020 年6月19日12時(shí)共開機(jī)運(yùn)行81 384小時(shí)。在雷達(dá)運(yùn)行過程當(dāng)中出現(xiàn)多種故障，整體歸納后按五類故障統(tǒng)計(jì)，其中硬件故障占28%，配套附屬設(shè)備故障占7%，網(wǎng)絡(luò)通信故障占2%，軟件故障占20%，虛報(bào)故障占53%。石河子天氣雷達(dá)在運(yùn)行期間硬件故障較多，本文主要對(duì)石河子天氣雷達(dá)站出現(xiàn)的伺服系統(tǒng)硬件故障進(jìn)行分析、歸納，為今后雷達(dá)安全運(yùn)行提供更好的技術(shù)支撐。

3 伺服系統(tǒng)基本原理、故障現(xiàn)象及排除

3.1 伺服系統(tǒng)信號(hào)流程

CC 雷達(dá)伺服分系統(tǒng)可以接收綜合機(jī)柜中伺服分機(jī)控制鍵盤發(fā)出的操作指令或雷達(dá)終端室主微機(jī)、監(jiān)控微機(jī)經(jīng)監(jiān)控分系統(tǒng)送來的操作指令，經(jīng)過相應(yīng)軟件的運(yùn)算和處理，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)去控制天線作多種方式的掃描運(yùn)動(dòng)，以滿足氣象探測(cè)的需要，同時(shí)接收天線位置(方位角和仰角)信息，并經(jīng)過量化后送往信號(hào)處理分系統(tǒng)[1]。

3.2 故障類型

CINRAD/CC 型C 波段伺服故障類型主要有9種：①伺服電源故障；②伺服機(jī)柜后端送天線方位、仰角信號(hào)報(bào)故障；③R/D 板故障；④伺服驅(qū)動(dòng)器故障；⑤旋轉(zhuǎn)變壓器故障；⑥俯仰扇形齒輪故障；⑦電機(jī)故障；⑧匯流環(huán)故障；⑨減速箱故障。

3.3 故障現(xiàn)象

在雷達(dá)運(yùn)行過程中，出現(xiàn)俯仰角度數(shù)顯示異常，且有跳變現(xiàn)象，俯仰驅(qū)動(dòng)器報(bào)16#故障。

3.4 故障分析

伺服系統(tǒng)存在故障主要有：俯仰旋轉(zhuǎn)變壓器故障；R/D 板故障；匯流環(huán)故障(更換到備份環(huán))碳刷（盒）損壞或碳刷磨損而產(chǎn)生碳粉引起故障）匯流環(huán)轉(zhuǎn)臺(tái)故障（R/D 板與匯流環(huán)引線有脫落或短路故障）；電機(jī)故障。

3.5 排除故障

按先易后難，由機(jī)房到外的原則。我站有R/D備板，停止天線轉(zhuǎn)動(dòng)，關(guān)閉伺服電源，更換R/D備板（R/D 備板為正常狀態(tài)）。檢查伺服機(jī)柜后線路，無異常，啟動(dòng)伺服后故障依舊，排除R/D 板及機(jī)房故障。雷達(dá)整機(jī)斷電，人工推動(dòng)天線上下轉(zhuǎn)動(dòng)，無異響，轉(zhuǎn)動(dòng)正常，說明電機(jī)應(yīng)該處于正常狀態(tài)，排除電機(jī)故障。拆除用天線座防護(hù)蓋板，依次用手慢速順時(shí)、反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)天線，用大功率吸塵器自上而下輕輕吸去匯流環(huán)上的碳粉。檢查通過匯流環(huán)1、3、5、7、21-24 環(huán)之間的信號(hào)線路（電纜存在虛焊脫焊、碳刷是否磨損嚴(yán)重至使接觸不良、線路灼燒跡象）是否有異?，F(xiàn)象。通過測(cè)量發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)接板插座26 號(hào)SINQ 信號(hào)-匯流環(huán)外殼上接線柱23′-23導(dǎo)電環(huán)-匯流環(huán)外殼上接線柱23′-俯仰旋轉(zhuǎn)變壓器Z1之間存在斷路，進(jìn)一步測(cè)量匯流環(huán)第23 導(dǎo)電環(huán)對(duì)應(yīng)的外殼接線座上連接的SMA 型插頭電纜插芯斷路，重新焊接電纜插頭后，開機(jī)測(cè)試故障排除，雷達(dá)工作正常。

4 結(jié)語

在氣象綜合觀測(cè)中，雷達(dá)探測(cè)資料的重要性也越來越突出。目前雷達(dá)資料在短時(shí)臨近預(yù)報(bào)；災(zāi)害預(yù)警；人工影響天氣指揮等應(yīng)用領(lǐng)域中擁有不可替代的地位。石河子墾區(qū)地形由南向北依次為天山山區(qū)、山前丘陵區(qū)、山前傾斜平原、洪水沖積平原、風(fēng)成沙漠區(qū)。因地形復(fù)雜，極端天氣出現(xiàn)較多，政府和老百姓對(duì)防災(zāi)減災(zāi)的要求和期望越來越高，對(duì)石河子新一代天氣雷達(dá)正常運(yùn)行，快速排除故障的能力提出了更高的要求。