雷神二次雷達大盤故障搶修案例分析

胡石根

（民航中南空管局技術保障中心，廣東 廣州510405）

0 前言

航管監視雷達是空中交通管制系統的重要組成部分，如果說甚高頻地空通信系統是管制員的嘴巴和耳朵，那么航管雷達就是管制員的眼睛[1]。管制員通過雷達對空中的飛機進行實時監視，根據飛機的飛行動態，安全有序地指揮飛機。雷達設備在長時間不間斷的運行過程中，不可避免地會出現或大或小的故障，作為設備維護人員，在面對雷達系統故障時，如何準確地分析、判斷故障點，采取一切必要措施快速恢復設備正常工作，對于確保空中交通管制安全有著重要的意義[2]。文章對韶關雷神二次雷達出現的大盤故障進行了分析，詳細介紹了故障的定位和處理過程。

1 故障現象

韶關雷神二次雷達自建臺以來運行了超過15年，一直比較穩定。2016年8月3日20：50，韶關雷達站值班人員在巡視過程中發現雷達天線停轉，雷達無目標輸出。在雷達控制和監視系統CMS（Control and Monitor System）上有天線的告警，ABB逆變器上電流、頻率均為0.上雷達塔基座房檢查，發現馬達沒有動靜。嘗試重啟雷達系統，重啟后，雷達馬達有震動，但有異響，ABB逆變器上電流、頻率也有數值，但天線仍未轉動。之前從未遇到這種故障，為避免故障擴大，值班人員中斷了天線系統的供電，請求技術支援。

2 故障分析

根據故障現象可初步判斷為雷達天線系統重大故障，中南空管局設備搶修技術人員第二天就緊急趕赴韶關雷達站，根據故障現象和值班員對故障的描述，技術人員分析可能的故障點如下：

（1）馬達故障或者是馬達齒輪與變速的大齒輪卡死，如圖1所示[3]；

（2）雷達的馬達是橫裝的，通過橫軸齒輪和縱軸齒輪，將馬達的橫向轉動轉化為天線沿縱軸的轉動，大盤有橫軸承和豎軸承，有可能是軸承故障；

（3）其他活動部分的機械故障。

圖1 雷達大盤剖面圖

3 故障的處理過程

因為懷疑馬達已壞，在沒有專業工具的情況下，技術人員齊心協力把重達二百多公斤的馬達備件徒手搬上六層高的雷達塔。技術人員仔細觀察雷達天線并無異樣后，認為故障出現在基座大盤的可能性較大。在拆除馬達后，試著手推天線仍不能轉動。技術人員進一步診斷故障最有可能由于大盤軸齒輪和軸承處卡死導致。這種故障在維修經驗豐富的專家看來也是一種挑戰，因為要把大盤主軸和橫軸拆除下來才能判斷故障位置，而要拆除所有基座軸就相當于要對整個雷達基座來了一次大解剖。

技術人員把連著馬達的橫軸的觀察窗口拆開，輕輕轉動齒輪，發現其表面和軸承光滑無磕痕，認為其損壞的可能性不大。排除橫軸損壞后，轉向排查主軸的問題。由于主軸并無可以直接觀察的窗口，這意味著要看到其上軸承，則需要移動上噸重的雷達天線。

技術人員依靠兩部液壓車，把天線頂離基座。拆除上軸承頂蓋后，技術人員發現上軸承并無異樣。把大盤下部的旋轉鉸鏈、印制電路旋轉變壓器PCR（Printed Circuit Resolver）組件拆掉，在技術人員拆卸下軸承時，發現主軸竟然跟著下軸承下墜，以當時人員配置，這個重量是無法承受的。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 大盤主軸剖面圖

經過大家對圖紙的分析和討論，決定繼續按原計劃拆卸下軸承，在拆卸過程中，主軸并沒有繼續往下，在全體人員的共同努力下，順利拆卸了下軸承，找到故障點。故障原因為下軸承上擋板卡環（圖3中的1）崩了一個缺口，和主軸的一個密封圈（圖3中的2）摩擦，產生大量鐵屑，導致主軸卡死，雷達天線停轉。經過4天的努力，找到了天線停轉的故障點，如圖3所示。

圖3 故障點1和2

確定了雷達天線停轉的故障點之后，制定了進一步的維修方案：一方面定制新的下軸承上擋板卡環替換原來磨損嚴重的；另一方面技術人員用打磨工具一點一點的將密封圈上面的兩條凹槽里面的鐵屑打磨干凈，因為工作空間狹小，只能用很小的砂棒，打磨過程非常緩慢。

當密封圈和主軸打磨干凈后，定制的軸承上擋板卡環也做好了，開始安裝下軸承。這時，發現直接安裝時容易導致中心軸同時往上走，造成橫軸齒輪和縱軸齒輪卡死。技術人員調整安裝方法，采取了加工一根槽鋼壓住安裝天線的法蘭并用錘子振動，終于把下軸承安裝到位。接下來把馬達安裝到位，加電測試時發現大盤轉動時有異響聲。技術人員又再次把馬達拆下來，發現馬達的插銷處有螺母松動的痕跡，再次擰緊后，異響聲少了很多。接下來把基座恢復，天線安裝到位。

由于維護過程中拆了天線，并且把旋轉鉸鏈，PCR等都拆下來了，雷達開啟之后，雷達維護監視器（RMM，Radar Maintenance Monitor） 上 Sitemonitor的方位出現了偏差，技術人員對雷達的方位重新進行了調整，雷達詢問機的Video&Timing板提供了方位調整功能。Video&Timing板上設有方位偏移量設置跳線開關。它們是Video&Timing板上第30～43號共14個跳線開關。跳線30是高位，跳線43是低位。調整過程如下：

雷達剛開啟時，sitemonitor的方位角為145.6°，原來正常的方位角為167.8°，延遲了22.2°.根據公式計算：

（22.2/360×16 384）+3＝1 013

1013轉換成14位二進制為00001111110101，板上原來設置的14位二進制為11001111001011，將兩個二進制相加得到最終的14位二進制數：11011111 000000，將板上LK30—LK43設置為14位二進制：11011111000000.方位調整好之后，雷達數據恢復正常。

4 結束語

韶關雷神二次雷達安裝運行至今超過17年，設備逐漸老化，出故障的概率與以往相比大大增加。再加上Raytheon公司已經不再提供技術支持，這就要求設備維護人員不但要熟悉各個板件的功能，更要掌握整個系統的信號流程以及設備的機械構成。當遇到故障的時候，首先要保持頭腦清醒，有清晰的排故思路，避免造成故障的擴大化。膽大心細，逐步縮小故障的可能范圍，最終精確定位故障并解決故障。

本文分析了韶關雷神二次雷達出現的一種比較少見的大盤故障，對大盤的結構進行了簡單介紹，詳細闡述了故障的排除過程，對解決類似故障有一定借鑒作用。