TSW2500 型500 kW 發(fā)射機(jī)高壓風(fēng)故障與優(yōu)化研究

鄧曉霞

(國家廣播電視總局二〇二二臺,新疆 喀什 844000)

0 引言

TSW2500 型發(fā)射機(jī)可憑借水冷及風(fēng)冷的方式,對內(nèi)部溫度進(jìn)行控制,由此來確保自身始終處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài),其中,風(fēng)冷系統(tǒng)可被拆分成高壓風(fēng)冷、低壓風(fēng)冷兩部分。 在正常運(yùn)行狀態(tài)下,發(fā)射機(jī)所連接高末電子管將形成大量熱能,只有盡快對熱量進(jìn)行疏散,才能避免由于溫度過高,使得電子管出現(xiàn)燈絲斷裂或是其他問題,導(dǎo)致發(fā)射機(jī)停止運(yùn)行。 由此可見,圍繞高壓風(fēng)常見故障和相應(yīng)的改進(jìn)策略展開討論很有必要,此舉可在極大程度上延長設(shè)備壽命,使其價(jià)值得到實(shí)現(xiàn)。

1 研究背景

現(xiàn)階段,國內(nèi)所使用發(fā)射機(jī)型號多為TSW2500(見圖1),額定運(yùn)行參數(shù)為500 kW。 由THALES 企業(yè)所生產(chǎn)TSW2500 發(fā)射機(jī)為典型短波發(fā)射機(jī),其功率較以往發(fā)射機(jī)更大,由于該設(shè)備使用了大量先進(jìn)技術(shù),其自動化水平也較其他發(fā)射機(jī)更高,同時(shí)具有靈敏度高、保護(hù)系統(tǒng)完善等優(yōu)勢,可為工作人員、發(fā)射機(jī)設(shè)備的安全提供全方位保護(hù),這也是該發(fā)射機(jī)在國內(nèi)得到廣泛運(yùn)用的原因[1]。

圖1 取樣設(shè)置

作為該發(fā)射機(jī)不可或缺的重要部分,高壓風(fēng)保護(hù)的作用主要是為電子管打造良好運(yùn)行環(huán)境,在保證電子管發(fā)揮出應(yīng)有功能的前提下,對其壽命進(jìn)行最大程度的延長。 考慮到該發(fā)射機(jī)輸出功率相對較大,若其長期處于滿功率且滿調(diào)幅的運(yùn)行狀態(tài),經(jīng)由電子管所輸出功率往往能夠達(dá)到約750 kW,與此同時(shí),電子管還會產(chǎn)生大量熱能,如果電子管機(jī)箱未能盡快地?cái)U(kuò)散內(nèi)部熱量,使自身溫度冷卻到預(yù)設(shè)范圍,將致使真空器件、電子管受損,進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)射機(jī)無法正常運(yùn)行,由此可見,在發(fā)射機(jī)正式投入使用后,有關(guān)人員應(yīng)定期對其進(jìn)行維護(hù),并對故障進(jìn)行系統(tǒng)排查。

出于為發(fā)射機(jī)提供全方位保護(hù)的考慮,其內(nèi)部所安裝的射頻機(jī)箱通常會采取相應(yīng)的冷卻方式進(jìn)行降溫。 目前,使用頻率較高的冷卻方式有3 種,首先是低壓風(fēng)冷卻,該方法需要借助風(fēng)機(jī)抽取射頻機(jī)箱外部冷空氣,并將冷空氣注入機(jī)箱內(nèi),待冷空氣順利到達(dá)機(jī)箱內(nèi)部,便可通過熱量交換的方式,降低機(jī)箱熱量,同時(shí)促使機(jī)箱內(nèi)部溫度較高的空氣,經(jīng)由機(jī)箱頂部所開設(shè)網(wǎng)孔順利散出[2]。 其次是水循環(huán)冷卻,即利用循環(huán)水將電感熱量、電子管熱量和真空電容熱量轉(zhuǎn)移到冷凝室內(nèi),由此來達(dá)到降溫的目的。 最后是高壓風(fēng)冷卻(見圖2),若發(fā)射機(jī)處于加全燈絲的狀態(tài),此時(shí)便可以憑借射頻機(jī)箱內(nèi)部所安裝高壓風(fēng)機(jī),達(dá)到冷卻高末電子管所連接管座的方式[3]。 一般來說,該方法所用高末電子管的型號均為TH576,該電子管的特點(diǎn)是性能優(yōu)異但價(jià)格高昂,對電子管進(jìn)行冷卻的重要性不言而喻。結(jié)合發(fā)射機(jī)所采取保護(hù)設(shè)計(jì)方式不難看出,如果在播音過程中沒有檢測到高壓風(fēng)的存在,控制系統(tǒng)便會第一時(shí)間將發(fā)射機(jī)狀態(tài)變?yōu)锳UX,由此來為高末電子管提供系統(tǒng)且有效的保護(hù)。

圖2 高壓風(fēng)壓力開關(guān)和底座

2 常見高壓風(fēng)故障成因及解決方法

2.1 高壓風(fēng)冷卻原理

該系統(tǒng)的運(yùn)行步驟如下:第一步,通過抽取的方式,將機(jī)箱內(nèi)部控制轉(zhuǎn)移至風(fēng)機(jī),同時(shí)經(jīng)由軟、硬風(fēng)管將空氣送往管座氣室內(nèi)部。 第二步,管座內(nèi)部所安裝導(dǎo)向環(huán)以實(shí)際情況為依據(jù),對高壓風(fēng)進(jìn)行相應(yīng)的分配,隨后,將高壓風(fēng)傳送到指定區(qū)域,通過直接噴射高壓風(fēng)的方式,達(dá)到冷卻的目的;第三步,將變熱后的高壓風(fēng)轉(zhuǎn)移到機(jī)箱內(nèi),連通低壓風(fēng)一起向外界排出。 除高末電子管外,常規(guī)驅(qū)動電子管同樣可經(jīng)由該方法得到冷卻,這點(diǎn)需要有所了解。

2.2 高壓風(fēng)常見故障分析

播音過程中,有多個(gè)發(fā)射機(jī)狀態(tài)被突然轉(zhuǎn)為AUX,與此同時(shí),系統(tǒng)發(fā)出風(fēng)量不足的故障提示。 有關(guān)人員將射頻機(jī)箱門打開并進(jìn)行查看,并未發(fā)現(xiàn)異常,換言之,無論是高壓風(fēng)機(jī)還是高壓風(fēng)接點(diǎn)均處于正常運(yùn)行狀態(tài)。 結(jié)合現(xiàn)場情況進(jìn)行分析,有關(guān)人員指出導(dǎo)致上述問題出現(xiàn)的原因,主要是接點(diǎn)檢測靈敏度過高,隨后,工作人員選擇將接點(diǎn)靈敏度調(diào)低,同時(shí)重新啟動發(fā)射機(jī)。 經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行后,發(fā)射機(jī)出現(xiàn)了同樣的問題,這說明僅調(diào)低接點(diǎn)靈敏度,并不能夠徹底解決誤報(bào)警的問題,鑒于此,有關(guān)人員選擇對接點(diǎn)進(jìn)行更加深入的研究。

該發(fā)射機(jī)所采用高壓風(fēng)接點(diǎn)的設(shè)備內(nèi)部設(shè)有彈性較大的絕緣薄膜(該薄膜呈黑色),若取樣風(fēng)管所形成風(fēng)壓正常,取樣裝置內(nèi)部絕緣薄膜將在風(fēng)壓的影響下發(fā)生形變,致使各觸點(diǎn)狀態(tài)由接觸轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_,如果高壓風(fēng)消失,各觸控點(diǎn)將在第一時(shí)間接通[4]。 結(jié)合高壓風(fēng)控原理不難發(fā)現(xiàn),播音過程中,只要某個(gè)瞬間高壓風(fēng)出現(xiàn)抖動,取樣裝置內(nèi)部觸點(diǎn)就會接通,控制電路隨之發(fā)布報(bào)警信息。 若系統(tǒng)檢測發(fā)現(xiàn)發(fā)射機(jī)存在高壓風(fēng)故障,通常會將發(fā)射機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)為AUX。 另外,可能影響發(fā)射機(jī)狀態(tài)的原因,還包括以下兩點(diǎn):一是發(fā)射機(jī)投入運(yùn)行的時(shí)間較長,將致使接點(diǎn)質(zhì)量大幅下降,在出現(xiàn)抖動后,系統(tǒng)極易做出“高壓風(fēng)機(jī)存在故障”的錯(cuò)誤判斷,從而更改發(fā)射機(jī)狀態(tài)。 二是在日常檢修期間,工作人員不慎觸碰到接點(diǎn),導(dǎo)致系統(tǒng)判斷失誤,最終給播放的連續(xù)性及安全性造成負(fù)面影響。

考慮到高壓風(fēng)所形成的壓力極易被外界因素所影響,出現(xiàn)瞬態(tài)抖動的情況,同時(shí)瞬態(tài)抖動具有極強(qiáng)的隨機(jī)性與不確定性,僅憑借現(xiàn)有設(shè)備和技術(shù)無法對其進(jìn)行高效監(jiān)控,加之對發(fā)射機(jī)所搭載程序進(jìn)行調(diào)整的難度極大,一旦播音期間高壓風(fēng)出現(xiàn)細(xì)微的抖動,便有極大概率導(dǎo)致發(fā)射機(jī)停止運(yùn)行,造成播出中斷的情況,安全性自然難以得到保障。 要使發(fā)射機(jī)長期處于穩(wěn)定且安全的運(yùn)行狀態(tài),關(guān)鍵是要以現(xiàn)有條件為基礎(chǔ),以圖紙所提供信息為依據(jù),結(jié)合問題成因擬定改進(jìn)高壓風(fēng)線路的方案,將高壓風(fēng)抖動所造成的影響降至最低,以免播出期間出現(xiàn)不必要的中斷。

3 改進(jìn)取樣路線的目標(biāo)和具體流程

3.1 改進(jìn)目標(biāo)

對取樣路線進(jìn)行優(yōu)化時(shí),有關(guān)人員應(yīng)保證改進(jìn)發(fā)射機(jī)所連接電子管為高末電子管,同時(shí)電子管的型號是TH576。 考慮到該型號電子管的單價(jià)較高,在為電子管提供保護(hù)時(shí),應(yīng)最大程度弱化外界因素所造成的干擾或影響,避免設(shè)備由初始的電機(jī)或是播音狀態(tài)轉(zhuǎn)為AUX,只有這樣才能杜絕出現(xiàn)電壓值突然下降的問題,進(jìn)而使電子管、電子管所連接各電子設(shè)備的壽命得到延長。 此外,有關(guān)人員還應(yīng)以實(shí)際情況為依據(jù),對高壓風(fēng)所出現(xiàn)抖動情況、高壓風(fēng)常見故障進(jìn)行準(zhǔn)確區(qū)分,保證檢修人員能夠盡快根據(jù)自身所掌握信息,判斷故障成因并給出相應(yīng)的診斷,明確是否存在誤報(bào)警情況[5]。 若發(fā)現(xiàn)存在誤報(bào)警的問題,需要盡快對高壓進(jìn)行提升,同時(shí)對處理工作需要耗費(fèi)的時(shí)間進(jìn)行有效壓縮。

3.2 思路和流程

3.2.1 方法一

考慮到該發(fā)射機(jī)對高末電子管進(jìn)行冷卻的方法為高壓風(fēng)冷卻,有關(guān)人員指出,應(yīng)對高壓接點(diǎn)進(jìn)行檢測,由于該接點(diǎn)靈敏度極高,只要出現(xiàn)抖動的情況,機(jī)器便會在保護(hù)系統(tǒng)的作用下轉(zhuǎn)為AUX 狀態(tài)。 播音過程中,如果出現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)無法加上高壓的問題,將導(dǎo)致停播,進(jìn)而給機(jī)房安全播出造成負(fù)面影響。 若選擇先并聯(lián)各接點(diǎn),再對某個(gè)接點(diǎn)進(jìn)行檢測,則會由于風(fēng)冷系統(tǒng)發(fā)生故障,而出現(xiàn)無風(fēng)的情況,與此同時(shí),發(fā)射機(jī)將在控制系統(tǒng)的作用下轉(zhuǎn)為AUX,從而達(dá)到保護(hù)的目的。 如果風(fēng)冷系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài),但存在機(jī)器抖動或是接點(diǎn)發(fā)生故障的情況,則不會到導(dǎo)致機(jī)器轉(zhuǎn)為AUX,誤報(bào)警的概率自然能夠被降至最低。

3.2.2 方法二

該發(fā)射機(jī)所搭載電控機(jī)箱內(nèi),通常會裝有兩塊濾波板,同時(shí)濾波板多數(shù)端子均配有定義明確且已投入運(yùn)行的保護(hù)邏輯,剩余未被使用的端子,又被稱作備用端子。 鑒于此,有關(guān)人員決定用某個(gè)能夠自恢復(fù)的保護(hù)邏輯對應(yīng)的備用端子,替代現(xiàn)有取樣端子,確保在播音過程中即使發(fā)射機(jī)突降高壓,也能夠快速恢復(fù)升功率,將停播事故發(fā)生的概率降至最低。

有關(guān)人員以控制圖紙為依據(jù),通過反復(fù)試驗(yàn)的方式,最終得出以下結(jié)論:告警狀態(tài)下,天饋線往往會第一時(shí)間啟動取樣信號濾波板第53,54 端子(該端子初始取樣信號是天線駐波比,為典型的備用端子),由該端子負(fù)責(zé)對故障信號進(jìn)行檢測,若故障在2 s 內(nèi)完全消失,則自動進(jìn)行升高壓操作,如果故障存在的時(shí)間達(dá)到5 s,則將發(fā)射機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)STBY。 試驗(yàn)結(jié)果表明,上述保護(hù)邏輯信號可最大限度滿足攻進(jìn)要求。 在對多方因素加以考慮后,有關(guān)人員最終提出了以下改進(jìn)方案:將取樣信號對應(yīng)端子由17,18 調(diào)整為53,54,同時(shí)對接點(diǎn)靈敏度進(jìn)行調(diào)整,確保其與正常值相等。 經(jīng)過改進(jìn)后,一旦高壓風(fēng)出現(xiàn)瞬態(tài)抖動的情況,系統(tǒng)便會發(fā)布天線駐波比超出限值的告警(原有風(fēng)量不足的告警消失),并以極快的速度拉掉高壓。 如果在2 s 時(shí)間內(nèi),取樣信號成功恢復(fù)到正常狀態(tài),發(fā)射機(jī)便可以進(jìn)行自動升高壓的操作,若在此后的5 s 內(nèi),取樣信號仍然處于異常狀態(tài),則需要將發(fā)射機(jī)轉(zhuǎn)為STBY,同時(shí)發(fā)布相應(yīng)的告警。此時(shí),工作人員應(yīng)第一時(shí)間對存在故障的發(fā)射機(jī)進(jìn)行處理,即根據(jù)應(yīng)急預(yù)案所提要求,盡快將全部設(shè)備轉(zhuǎn)為全燈絲狀態(tài),在將其狀態(tài)調(diào)整為全燈絲狀態(tài)的前提下開啟機(jī)箱門,對高壓風(fēng)機(jī)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)、風(fēng)管狀態(tài)還有各元器件狀態(tài)進(jìn)行檢查,若發(fā)現(xiàn)存在異常,則需要視情況制定相應(yīng)的解決方案,確?，F(xiàn)存問題及故障可以盡快得到處理[6]。

在初次改線的工作告一段落后,17,18 端子由檢測高壓風(fēng)變?yōu)榭臻e端子,并在一段時(shí)間內(nèi)處于開路的狀態(tài),由于系統(tǒng)無法順利檢測出高壓風(fēng)信號,全燈絲的加上效果必然會受到影響。 為徹底解決上述問題,有關(guān)人員計(jì)劃對17,18 端子進(jìn)行相應(yīng)的處理,使上述端子始終處于短路狀態(tài),此時(shí),便能夠順利加上全燈絲,但又衍生出了另一問題,即在將發(fā)射機(jī)狀態(tài)改為OFF 或是AUX 之后,控制系統(tǒng)持續(xù)發(fā)布告警信息,同時(shí)顯示高壓風(fēng)系統(tǒng)沒有完全關(guān)斷。 導(dǎo)致該問題出現(xiàn)的原因,主要是17,18 端子仍由接點(diǎn)進(jìn)行控制,在對其進(jìn)行短路處理后,該端子目前處于被短路的狀態(tài)。 要想避免高壓風(fēng)轉(zhuǎn)為OFF 或是AUX 后出現(xiàn)不斷告警的情況,關(guān)鍵是要以17,18 端子特點(diǎn)為依據(jù),為其提供與接點(diǎn)相近的控制信號,確保該端子能夠隨著發(fā)射機(jī)變態(tài)的更改而更改。 在本項(xiàng)目中,有關(guān)人員決定引入和高壓風(fēng)告警所屬級別相同的水流計(jì),由該水流計(jì)負(fù)責(zé)對17,18端子加以控制,具體改進(jìn)策略如下:第一步,對17 端子和31 端子進(jìn)行短路處理;第二步,對18 端子和32 端子進(jìn)行短路處理。 隨后,有關(guān)人員多次對改進(jìn)所得線路進(jìn)行試驗(yàn),結(jié)果表明,在水流量未達(dá)到預(yù)期的情況下,接點(diǎn)無法順利接上,同時(shí)發(fā)射機(jī)也無法加上燈絲,與“在沒有高壓風(fēng)的情況下,不得加上燈絲”這一要求相符。 在將發(fā)射機(jī)轉(zhuǎn)為AUX 后,水流接點(diǎn)第一時(shí)間斷開,即使有高壓風(fēng)存在,仍然不會出現(xiàn)誤報(bào)警的情況,簡單來說,就是在正常運(yùn)行狀態(tài)下,即使發(fā)射機(jī)出現(xiàn)了明顯的抖動,該系統(tǒng)仍不會持續(xù)發(fā)布報(bào)警信息,確保了播音的完整性。 由此可見,該方案從根本上解決了高壓風(fēng)較易出現(xiàn)的誤告警情況,并且沒有給高壓風(fēng)所具有保護(hù)作用造成負(fù)面影響。

改進(jìn)前后高壓風(fēng)效果如表1 所示,結(jié)合表1 所傳遞信息不難看出,改進(jìn)所得線路的優(yōu)勢更加明顯。

表1 改進(jìn)前后高壓風(fēng)效果

4 結(jié)語

通過上文的分析能夠看出,要想做到深入分析高壓風(fēng)故障,并制定切實(shí)可行的技術(shù)改進(jìn)方案,前提是要對發(fā)射機(jī)運(yùn)行原理有所了解,在此基礎(chǔ)上,結(jié)合故障成因確定優(yōu)化方案,并根據(jù)方案所提供措施對設(shè)備進(jìn)行調(diào)整,將播音期間出現(xiàn)停播問題的概率降至最低。 事實(shí)證明,上文所提出的兩種改進(jìn)方案均與TSW2500 發(fā)射機(jī)相契合,其改進(jìn)效果也能夠達(dá)到有關(guān)人員所提要求,可在徹底解決誤報(bào)警問題的基礎(chǔ)上,為發(fā)射機(jī)提供系統(tǒng)且全面的保護(hù),使播出效果更加理想。 本項(xiàng)目的順利實(shí)施,無形中增強(qiáng)了有關(guān)人員對發(fā)射機(jī)進(jìn)行維護(hù)的信心,未來可對上述方案進(jìn)行更進(jìn)一步的優(yōu)化,使改進(jìn)效果變得更加理想。