C I N R A D - S A/ B 的故障剖析及对策 王志武1周宏根2林忠南1章祖迪1( 1 浙江省舟山市气象局, 3 1 6 0 0 4 2 江苏省连云港市气象局)摘 要 基于搜集和整理了十几个 C I N R A D - S A / B出现过的许多故障现象及故障排除过程本文参考了有关技术资料*分类地研究和总结了这些故障的形成原因列举和剖析了在调试及试运行期间由于工艺和安装水平系统调整软件兼容性元器件质量及使用不当等因素造成的一些故障现象还发现有些故障具有雷同性并且可以避免发生为此针对性地提出了一些加强 C I N R A D 可靠性的措施和改进 C I N R A D 性能的意见这些措施在实际使用中取得了良好的效果大大地减少了 C I N R A D 的故障率 关键词C I N R A D 故障现象 成因分析 对应措施 引言 中国新一代多谱勒天气雷达( C I N R A D ) 已在全国各地布点了几十台 在新雷达调试及试用期间都要出现许多故障需经常等待生产厂来人排障这就延长了 C I N R A D 的调试周期增加了经费开支 降低了试用期间雷达的可靠性 本文收集了十几个 C I N R A D - S A / B 台站出现过的一些故障现象及故障排除过程 经过整理并参考有关技术手册 单元框图及电路图纸等资料列举和分析了其中一些故障的形成原因还发现有些故障具有雷同性并可避免发生为此针对性地提出了一些增加 C I N R A D 可靠性的措施和改进 C I N R A D性能的意见 这些措施在实际使用中取得了良好的效果大大地减少了 C I N R A D 的故障率有力地保障了对灾害性天气的监测和跟踪 1 故障现象及原因分析 1 . 1 工艺水平和安装质量等问题造成的故障成因分析 发射机高压端子及布线与地或低压线距离太近雷达运输期间又使得该距离更加接近开机后就可能引起高压击穿打火高压甚至会窜入低压线路损坏众多的低压元件造成大范围的故障 某些高压端子热缩管内引线已经折断而外观正常 如后充电校平机柜内的高压线折断后发射机仍能正常工作但会时不时地产生高压打火 引起各种干扰脉冲 该故障较隐蔽伺服旋转变压器接线松动或旋变传动轴与同步轮系的联轴器松动使得 A Z或 E L 输出的角度乱码由于方位铰链的水平度中心度或与方位轴内的直波导同心度差或者由于方位铰链驱动杆拨叉的刚性不够或拨叉插入方位铰链空隙大等原因使得方位扫描时波导受力不均 U形弯波导产生抖动长时间工作后方位铰链和 U形弯波导会变形甚至破裂天线内的汇流环装置和方位轴偏心 产生机械摩擦发出怪响影响雷达工作 运输和吊装过程中会使许多原本在安装剥线时就受损或应力集中的细引线断路 仓储期间常有老鼠光顾 其大小便会使电路板和电子元件腐蚀短路 甚至咬断许多接线造成各种故障 雷达出现过地线漏焊电子元件虚焊和脱焊V L S I个别相邻管脚错挨在一起部分接插件松动等不正常情况使得 R D A S C 经常产生各种报警故障有时甚至退出 R D A S C 有时又能自动消除报警如各点地线对大地不同电位甚至会击穿相关集成电路 1 . 2 工作软件兼容性和系统调整等问题造成的故障成因分析 由于 S B 雷达在电路结构上和 S A 雷达略有不同 故存在着软件不完全兼容的问题 发生过 C I N R A D - S B 的速度产品在径向上速度指向正负相间 显示的径向速度和实际情况相反 用太阳法进行雷达天线电轴标校时曾经常出错 适配参数或相应接口配置不当使得定标后的期望值与测量值相差较大等问题在显示屏中某个扇形区域偶尔会填满低于门限的弱回波图像消除了发射功率通道噪声等参数超限故障后重新进入 R D A S C 须人工备份再删除相关文件, 以消除原有的报警数据否则这些故障数据仍起作用R D A与 R P G之间网络通信设置等问题向 R P G 传输基数据中常出现径向数据丢失在 P U P 显示中出现某个扇面回波丢失在 R P G 遥控时甚至会出现连接初始化出错强制 R D A S C退出伺服系统的加速度太小使得雷达天线不能及时地准确地到达指定位置而加速度太大又使得天线追摆次数太多产生震荡发出很响的咣铛声甚至将天线推到死限位 1 . 3 使用不当造成的故障成因分析 发射机高压开启后 此时在发射机的一些测试点上用示波器测量会产生脉冲电压击穿有关的集成电路由于测功通道 1 D C 1 的衰减量约 3 0 d B 如不加衰减直接在此处进行功率测量就会损坏功率头 雾气极易从进气管道或排风机未工作时从排气管道涌入发射机 开机后会引起高压打火击穿高压可控硅或二极管等元件进风口滤尘罩网孔堵塞高压开启后短时间内就使发射机内温度急骤上升引起报警随便改动适配参数可能会产生相应报警甚至无法工作 三相负载平衡度差而柴油发电机中线又未可靠接地或极不稳定的市电电压都会烧毁电源机柜的浪涌抑制等器件由于天线座内水气和污物进入上光端机均会破坏光纤通信使得天线座与 U D 5 之间的光纤通信故障率较高在伺服系统因故障停机后个别 S A 雷达曾需要先由人工推动天线后再开机否则驱动电机启动困难启动电流过大而保护甚至有可能因过热而烧坏电机长时间运行后由于汇流环中个别地方炭精粉堆积使得该方位上经常出现仰角乱码运行不正常等现象 1 . 4 器件质量和设计等问题造成的故障成因分析 不能做 E L = 0左右低仰角的方位扫描 不利于沿海 C I N R A D - S A / B 对台风的远距离监测和跟踪给人们造成 C I N R A D - S A / B 对台风的观测还不如老的 7 1 3和 7 1 4天气雷达有效的错觉由于雷达天线总是存在着不小的副辨 而 C I N R A D 降水模式在仰角 2 . 5及以上又未进行地物杂波对消所以在高仰角时地物杂波感觉偏多R D A 计算机内 H S P / B 板的接口 I C 损坏频次高H S P - A / B P S P 板之间的空隙太小通风不良使得温度偏高P C I 插槽的接触可靠性较差造成各种故障隐患波导内部受损使驻波比变大环流器过热S A 雷达天线馈源罩破裂漏气使得波导内压力下降产生报警 由于波导开关的轴承生锈或弹簧弹性变差 使得波导开关不能到达正确位置产生波导开关互锁报警天线驱动电机出现过硅钢片碎裂产生很响的噪声只能更换整个电机功率头零点漂移偏大测功输出不稳定甚至会产生报警发射机内的风压水银开关翻转不够灵活刚开机时会产生报警常需人工翻转接收机保护器内的二极管损坏使系统噪声温度变大许多S B 雷达接收机 R F 两位开关 4 R 2 4 到接收机保护器之间隔离度不够偶尔过大的发射机射频能量会漏入并损坏 4 R 2 4 个别插头座接触不良( 如电缆头中心针尖太短等) 冷机进入 R D A S C会出现各种报警甚至退出 R D A S C 但有时充分热机后 R D A 系统能逐步恢复正常 2 提高雷达性能及降低故障发生概率的对策 2 1 降低发射机故障发生概率的对策 C I N R A D在现场安装完后需检查发射机高压引线或高压端子的隔离情况以防止高压击穿打火每次用示波器测试发射机的有关波形前应先关掉高压将测试棒钩于对应测试点上 再开高压测试 测试发射功率前 需先计算所测功率是否在功率头的允许功率范围内以免烧坏功率头关掉发射机高压时应将发射机向室外排气的活动门关闭机房外空气较干时才允许进气管从机房外进气 需精密制作排气管和进气管的活动门 以免雾气渗入发射机内应定期清扫进风道的滤尘网另外S B雷达发射机前门内侧应加贴弹性屏蔽金属橡皮条以减少发射机机柜内微波辐射向外泄露 2 2 提高 CINRAD 数据处理系统性能的建议 进一步完善 S B雷达的工作软件减少在调试中出现的软件问题尽快地为沿海C I N R A D - S A / B台站配备包含 E L 0 低仰角方位扫描的工作模式以提高沿海 C I N R A D - S A / B远距离监测台风的能力考虑在高仰角时也采用地物杂波对消处理实现 R D A S C 自动重启每次进入 R D A S C 时应能自动删除垃圾文件 改进需保留记录文件的保存方式 在随机的文献资料中应增加 R D A S O T 详细的使用指南 R D A 计算机应改用机械结构和工作软件均相适应的高质量工控机以提高 P C I 插槽的接触可靠性增加 H S P - A / B P S P 等 S P 板之间的空隙并增加冷却风流量建议在印刷电路板上对有关接口 I C 均加装双列直插插座以方便更换M O 盘价高通用性差建议及早将 M O 驱动器改为价廉且通用的 D V D 驱动器 2 3 降低雷达故障率的其它措施 S B 雷达接收机 R F 两位开关 4 R 2 4 到接收机保护器之间需再加一隔离器避免过大的发射射频能量偶尔漏入 4 R 2 4 在方位轴出/ 入口处对直波导两端考虑加装固定支架免得方位扫描时直波导产生晃动 安装时提高机械轴中心位置的同心度和平面位置的水平度 改进天线座内方位铰链的驱动杆拨叉的材料或增加拨叉根数等这样才能降低方位铰链和 U形弯波导受力不均在每个紧固螺丝上都应有弹性垫片防止日久松动造成潜在的故障隐患应定期清洗汇流环内的炭精粉处于南方潮湿地区的 C I N R A D 雷达在天线罩内应加装去湿机 首次开机前需外观仔细检查所有接线和机柜内部 清洗甚至更换腐蚀部件 严格检查市电电压的稳定度电源频率三相平衡度电源接地脉冲电压等情况以免烧毁电源机柜有关器件并决定是否外加稳压器等 接地可靠是大型电子设备的基本要求 应预先将测试仪器的外壳和雷达可靠连接 使之同电位 需为功率计增配 3 0 d B 中功率衰减器和 1 0 d B 小功率衰减器刚开机时应在雷达天线附近认真观测仔细倾听天线运转情况机房内空调吹出的冷气应尽量对准发射机的进气道 以提高制冷效率 至少需将一只空调接入 U P S 的总电源以保证断电后室温不会在短时间内超限另外防止鼠虫害是所有雷达台站长期的任务 3 结语 我们认为在调试及试运行期间C I N R A D故障率最主要是由于工艺水平和安装质量造成的其次是系统调整和元器件质量等因素在业务验收以后 C I N R A D 故障率最主要因素是台站对雷达的保养及现场维护能力其次是元器件的质量等故此提高 C I N R A D 整机的工艺水准和安装技术进一步完善 C I N R A D 工作软件使用高质量的元器件加强雷达台站现场维护能力和对雷达的保养工作 每个雷达台站拥有完备的雷达资料和必要的雷达备件 成立高水平的 C I N R A D 设备保障中心 建立全国性的 C I N R A D维护网站利用网络接受指导 互相交流 公开讨论雷达的故障现象并进行原因分析和事后的整理总结 这些都是减少全国 C I N R A D故障率的最有效途径 参考文献 * 本文的参考文献均为生产厂家非公开发行物故略