长春新一代天气雷达发射机冷却系统故障分析

长春新一代天气雷达发射机冷却系统故障分析赵雪明,曲绍军吉林省气象信息技术保障中心[摘要]本文介绍了长春新一代天气雷达发射机的工作原理，深入分析冷却系统的工作原理以及故障监测并通过具体的故障案例给出了解决办法，对新一代天气雷达的维护保障工作具有重要的意义。关键词：雷达，发射机，冷却系统，维护保障CoolingSystemFailureAnalysisofChangchunCINRADTransmitterZhaoxueming,QushaojunMeteorologicalInformationTechnologySafeguardCenterofJilin[Abstract]TheoperationalprincipleofChangchunnextgenerationweatherradartransmitterisintroducedinthispaper.Byanalyzingtheworkingprincipleofcoolingsystemandresearchingtypicaltroublecases,somemethodsarefoundwhicharemuchmoreimportantforradar'ssecurityandmaintenance.keywords:radar,transmitter,coolingsystem,securityandmaintenance1引言长春新一代天气雷达型号为CINRAD/CC，简称3830雷达。是由安徽四创电子股份有限公司研制的新一代大型C波段全相参脉冲多普勒天气雷达。为了保证雷达全天候正常工作，设计雷达时采用了几种冷却措施来满足系统对工作环境的要求。本文结合长春新一代天气雷达出现的几次冷却系统故障，分析故障原因并给出解决办法。2发射机工作原理CINRAD/CC雷达发射分系统由固态放大器，固态调制器(含脉冲变压器)，速调管功率放大器(含脉冲旁路器)，发射配电电路，发射监控分机，高压电源分机，磁场电源分机I，磁场电源分机Ⅱ、灯丝电源分机以及钛泵电源分机等十个部分组成。发射配电电路将输入的50Hz、三相380V电源，合理地分配给本分系统内各分机、组件以及冷却设备，向它们提供50Hz单相220V或三相380V电源。此外，还为本分系统之外的充气机提供三相380V电源。对某些需要输入大功率的分机和设备，在它们的供电线路上设置保护装置，并具有断相保护功能。固态放大器将来自接收分系统激励源分机的0.5W射频激励信号，放大到满足速调管激励要求的功率电平，送到速调管的输入腔。固态调制器在放电触发脉冲的控制下，通过脉冲变压器向速调管阴极提供调制脉冲。速调管作为功率放大器，在其阴极调制脉冲持续期间，将输入的射频激励信号进行充分、有效的功率放大，最后输出250kW以上的射频发射脉冲。3冷却系统故障监测3830雷达冷却系统采用分级冷却，即机柜冷却、分机冷却、发热器件冷却。其冷却系统如下图所示：轴流风机(AC220V)轴流风机(AC220V)轴流风机(AC220V)轴流风机(AC220V)发射机柜I发射机柜II发射机柜III调制器散热轴流风机（DC24V）速调管强制风冷风机（AC380V）2台灯丝电源散热轴流风机（DC24V）磁场电源I散热轴流风机（DC24V）磁场电源II散热轴流风机（DC24V）冷却开关冷却系统主要负责速调管的强制风冷，机柜以及机内发热器件的散热。速调管是千瓦量级功率放大器件，其收集极和聚焦线包产生大量热量，3830雷达使用2台750W大功率离心风机分别对其进行强制风冷。雷达各分机机柜顶部均有四只轴流风扇（交流220V）对机柜进行散热，交流220V电源进端有2A保险丝，对风机进行过流保护。磁场电源、灯丝电源以及调制器都分别装有两只轴流风机（直流24V）。三相电经电网滤波器进行滤波，通过冷却开关为速调管强制冷却风机供电，其中B相还为机柜Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的风机提供工作电源，24V模块将220V电压降压整流为24V为低压风机供电。因此冷却开关关断后，所有冷却风机均不能工作。冷却系统故障主要出现在以下几个方面：各冷却风机发生过流后，冷却开关自动关断，监控分机脱扣监测装置检测到冷却开关脱扣，雷达进入自我保护状态，终端低压、高压按钮均处于灰色状态，无法加低压、高压；发射机柜内安装有温度传感器和温度显示装置，用来监测发射机的工作温度，一旦环境温度不在发射机的工作温度内，雷达进入自保状态，报“机内温度过高”,无法加高压；速调管和聚焦线包也装有温度传感器来检测温度，当温度异常时，雷达进入自保状态，报“KLY和线包温度异常”，无法加高压。4具体故障现象及排除办法4.12008年8月23日下午，雷达终端界面报“冷却开关脱扣”故障，冷却系统无法正常工作，无法加低压、高压，到雷达机房发现雷达发射机柜I故障分析及解决办法：雷达操作状态改为本控，打开雷达发射机柜面板，冷却开关并未关断，检查发现开关下面保险丝熔断，更换保险丝，雷达复位后，按下冷却按钮，风机正常转动约5秒后，冷却开关自动跳断。断开交流380V冷却风机电源后，冷却系统仍然无法正常工作，分析应该是轴流风机的原因，检查到发射机柜II时，发现轴流风机损坏并且叶片脱落，断开发射机柜II轴流风机电源，冷却系统可以正常启动，更换轴流风机后，雷达恢复正常工作状态。4.22009年8月10日凌晨5点，雷达终端界面报冷却开关脱扣”故障分析及解决办法：雷达操作状态改为本控，打开发射机柜I面板，冷却开关自动跳断，雷达复位上电后，冷却开关仍然跳断。分析应该是强制风冷交流电机故障所致，分别单独断开两个风机，检测出故障风机。更换新的风机后，雷达恢复正常工作状态。2009年12月26日也出现过同样的故障。值得一提的是，以上两次故障都是在降水过后，推测是风机在室外进水短路所致风机故障。4.32007年7月18日下午，雷达终端报“机内温度过高”故障，无法加高压。温度显示装置显示温度为108℃故障分析及解决办法：雷达机房里面装有两部空调，因此机房室温并不高，机柜顶部轴流风机正常工作，散热效果良好，实际机柜内温度也并不高，判断应该是温度检测装置程序故障，重新启动后，温度监测装置恢复正常，雷达恢复正常工作状态。4.42009年6月7日上午，雷达终端报“KLY温度异常”故障，雷达进入自保状态。无法加高压。故障分析及解决办法：速调管收集极装有温度继电器，该继电器正常时为常闭状态，当雷达速调管收集极的温度超过110℃时，该继电器断开，雷达发射机报KLY温度异常故障，发射机高压自动去掉。首先检查速调管散热风机转动是正常，不存在刮叶片现象，电机运转正常（如果电机不转，判断电机烧坏，更换电机或整个风机）。然后检查风机转动方向是否正常。将雷达加上冷却，然后关冷却，从雷达速调管散热风机出风处观察叶片转动方向。正常时应该是叶片向外鼓风，风量非常大，如果反转，风机风量较小，达不到散热要求。经过观察，叶片转动方向正常（如果反转，则可调整电机供电电源任意两项之间的相序。例如：原来自左至右为A/B/C，可调整为B/A/C）。将雷达发射机断电，使用万用表测温度继电器两个焊接点之间为常开状态；（正常时为常闭状态，即通路），判断该温度继电器损坏，更换温度继电器后，故障排除，雷达恢复正常工作状态。5建议在日常工作中发现，雷达机柜顶部的轴流风机没有防护网，轴流风机老化后叶片极易脱落，坠入机柜，可能会砸坏机柜内元件，并可能会造成短路故障。机务员在日常工作中要经常检查轴流风机的状态，或者更换带有防护网的轴流风机。交流380V风机在室外安放