天氣雷達(dá)伺服電機(jī)典型故障分析與處理

龔雪鵬 陳余明 郭江

摘要：本文根據(jù)畢節(jié)CINRAD/CD型天氣雷達(dá)伺服電機(jī)典型故障案例，從故障現(xiàn)象的細(xì)微差別入手，整理診斷思路，對此類故障的分析、處理過程作了詳細(xì)介紹。就該型號(hào)雷達(dá)伺服電機(jī)的定期維護(hù)，總結(jié)一些經(jīng)驗(yàn)，希望能為同型號(hào)雷達(dá)技術(shù)保障人員提供一些借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：CINRAD/CD雷達(dá);伺服電機(jī);診斷分析;定期維護(hù)

引言

畢節(jié)CINRAD/CD型天氣雷達(dá)（以下簡稱“畢節(jié)雷達(dá)”）于2006年5月建成并投入業(yè)務(wù)應(yīng)用，至今已運(yùn)行12a，為畢節(jié)市及周邊區(qū)域重點(diǎn)工程建設(shè)、重大活動(dòng)、突發(fā)性事件等提供有力氣象保障，對于開展降水特征和雷達(dá)定量估測降水等研究提供硬件支撐，在保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生命財(cái)產(chǎn)中取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

經(jīng)過多年連續(xù)運(yùn)行，畢節(jié)雷達(dá)多次出現(xiàn)伺服電機(jī)故障，雖然每次故障的基本現(xiàn)象都比較相似，但其在細(xì)微之處的表現(xiàn)仍有所不同。此類故障個(gè)例的分析并不復(fù)雜，但是比較典型，如何快速、準(zhǔn)確地定位故障點(diǎn)，避免盲目地檢測和維修，對于雷達(dá)技術(shù)保障人員來說才是更加重要的。本文既是筆者結(jié)合實(shí)際工作，根據(jù)畢節(jié)雷達(dá)伺服電機(jī)故障分析與處理，總結(jié)一些故障診斷、定期維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)，希望能為同型號(hào)雷達(dá)機(jī)務(wù)人員提供一定借鑒和參考。

1伺服電機(jī)故障診斷思路

遵循“由簡到繁、由易到難”的基本原則，機(jī)務(wù)人員在故障檢查時(shí)，應(yīng)充分利用雷達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警信息來孤立故障點(diǎn)。檢查電源部分，如配電、開關(guān)、繼電器等;檢查各分機(jī)電纜插頭、負(fù)載、工作電壓、保險(xiǎn)絲接觸不良等;再檢測內(nèi)部電路，逐級排查元器件損壞、局部電路失效，而大型器件的拆卸、替換，一般放到最后進(jìn)行，以此避免少走彎路。

CINRAD/CD型天氣雷達(dá)采用的伺服電機(jī)一般為國產(chǎn)132SYXC電機(jī)或進(jìn)口MT40W4-45電機(jī)，其發(fā)生故障時(shí)，雷達(dá)系統(tǒng)的表現(xiàn)往往都是天線轉(zhuǎn)速異常或突然停止掃描。就此類故障現(xiàn)象來說，其成因較為復(fù)雜，雖然許多種問題導(dǎo)致的最終情況都是天線轉(zhuǎn)動(dòng)的異常，但是需要在第一時(shí)間就判斷是否為伺服電機(jī)的問題。

在排除軟件方面（虛報(bào)警）的可能性后，結(jié)合不同的故障現(xiàn)象，天線轉(zhuǎn)動(dòng)異常的診斷分析思路概述如下：

應(yīng)急工作方式下，天線控制手控動(dòng)、數(shù)控不動(dòng)，斷電狀態(tài)檢查天線配重情況，可推動(dòng)天線，則可判斷天線傳動(dòng)系統(tǒng)及電機(jī)未壞，需進(jìn)一步檢查印制板及驅(qū)動(dòng)分機(jī)、伺服分機(jī)等。

應(yīng)急工作方式下，手控不動(dòng)，斷電狀態(tài)檢查天線配重情況，可推動(dòng)天線，則可判斷天線傳動(dòng)系統(tǒng)未壞。然后用三用表檢測電機(jī)，判斷電機(jī)繞組是否損壞。如果斷路，則更換減速器油封，更換電機(jī);如果判斷電機(jī)繞組未壞，則可能為電機(jī)碳刷磨損、積碳，嘗試更換電機(jī)碳刷、清除積碳。

應(yīng)急工作模式下，手控不動(dòng)，斷電狀態(tài)下，推不動(dòng)天線，脫開聯(lián)軸器、用長螺桿將電機(jī)懸吊、可推動(dòng)天線、且無異常聲響，則判斷傳動(dòng)系統(tǒng)未壞;如果伺服電機(jī)手?jǐn)Q不動(dòng)或很緊，則可判斷電機(jī)為機(jī)械性損壞，需要更換電機(jī);脫開聯(lián)軸器，仍推不動(dòng)天線、且有異常聲響，則可判斷為傳動(dòng)系統(tǒng)故障。

2伺服電機(jī)典型故障分析

2.1故障現(xiàn)象

體掃模式下，天線轉(zhuǎn)速出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，較正常情況偏慢，在“帶病”運(yùn)行數(shù)個(gè)體掃后，天線方位上停止掃描，系統(tǒng)無法完成體掃數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步觀察，伺服分機(jī)有驅(qū)動(dòng)電壓指示，數(shù)控時(shí)有誤差信號(hào)，但天線不能轉(zhuǎn)動(dòng)。雷達(dá)伺服系統(tǒng)無報(bào)警信息。

2.2故障分析與處理

2.2.1雷達(dá)伺服系統(tǒng)并無報(bào)警信息，則可判斷伺服系統(tǒng)電源部分正常

天線有轉(zhuǎn)速不穩(wěn)的現(xiàn)象，第一時(shí)間檢查伺服放大器是否存在自激，調(diào)整相應(yīng)增益可調(diào)電位器，在穩(wěn)定短暫時(shí)間后，天線轉(zhuǎn)速仍會(huì)逐漸變慢，繼而出現(xiàn)無規(guī)律方位停止掃描的情況，嘗試替換伺服放大器后，故障仍舊存在。

2.2.2確認(rèn)天線的安全開關(guān)是否完全閉合

用三用表檢查4XP407號(hào)電纜的2腳和4腳（若是俯仰不轉(zhuǎn)動(dòng)，則檢查4XP406號(hào)電纜的2腳和4腳），檢測到有驅(qū)動(dòng)電壓輸出，說明伺服機(jī)柜供電正常。在數(shù)控狀態(tài)下，觀察到有誤差信號(hào)和方位驅(qū)動(dòng)分機(jī)有驅(qū)動(dòng)電壓指示，則說明伺服系統(tǒng)的主控單元、測量元件及角碼變換器均正常。

2.2.3將天線切換到應(yīng)急工作方式

接通電源，手控狀態(tài)下天線仍然不轉(zhuǎn)動(dòng)，說明天線的電機(jī)或者傳動(dòng)系統(tǒng)可能出現(xiàn)問題。關(guān)閉伺服系統(tǒng)電源，試著推動(dòng)天線，發(fā)現(xiàn)天線卡死。根據(jù)上節(jié)所述診斷分析思路來，逐級排查電機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)。脫開聯(lián)軸器，推動(dòng)天線轉(zhuǎn)動(dòng)自如，排除了傳動(dòng)系統(tǒng)故障的可能性。最終此類故障通常情況是因?yàn)榉轿浑姍C(jī)損壞后抱死，下一步則是更換直流電機(jī)。

更換伺服電機(jī)時(shí)，將新的電機(jī)沿著舊電機(jī)取出相反方向裝入，遇齒輪相碰時(shí)，需一邊緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)天線，一邊試裝電機(jī)，當(dāng)電機(jī)的齒輪與減速器的齒輪對端時(shí)，即安裝好。

2.3故障總結(jié)

此類故障分析并不復(fù)雜，故障排除也比較順利，這得益于技術(shù)人員在面對此類故障時(shí)候有著明確的診斷、定位思路。

在實(shí)際操作中，對伺服電機(jī)故障的判斷需要注意2點(diǎn)：伺服電機(jī)的故障，有時(shí)并不是直流電機(jī)的機(jī)械性損壞，只是測速信號(hào)線或驅(qū)動(dòng)信號(hào)線虛焊或斷路，此時(shí)故障現(xiàn)象的特征之一是誤差電壓擺動(dòng)，且幅度較大;在應(yīng)急、手控不動(dòng)、斷電狀態(tài)下，有時(shí)也可推動(dòng)天線，但是阻力可能有少許增大，此類情況中有可能是直流電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子在某個(gè)位置與脫落磁鋼相碰、摩擦，切不可因?yàn)樘炀€能推動(dòng)就盲目排除了直流電機(jī)的故障嫌疑，此時(shí)故障現(xiàn)象的主要特征是誤差信號(hào)偏大，轉(zhuǎn)速卻偏慢，天線轉(zhuǎn)動(dòng)的不平穩(wěn)。由此可見，從故障現(xiàn)象的細(xì)微差別之處入手，靜心分析，有時(shí)會(huì)讓維修工作事半功倍。

更換伺服電機(jī)，不要立即轉(zhuǎn)動(dòng)天線，仍然要根據(jù)診斷思路，逐級檢查應(yīng)急工作模式，確認(rèn)無誤才可以啟動(dòng)天線，然后對伺服放大器的電位器做適當(dāng)微調(diào)，雷達(dá)系統(tǒng)恢復(fù)正常。對于損壞的伺服電機(jī)，由于操作時(shí)控制較困難，雷達(dá)廠家一般不會(huì)建議臺(tái)站進(jìn)行電機(jī)的修復(fù)。

3伺服電機(jī)的定期維護(hù)

根據(jù)雷達(dá)廠家對伺服電機(jī)的故障率統(tǒng)計(jì)，其中大部分的故障是由于其運(yùn)行環(huán)境差，以及定期檢查和維護(hù)不到位造成的。因此在使用過程中，臺(tái)站一定要依照分級分類維護(hù)的要求，重視對伺服電機(jī)的定期保養(yǎng)和維護(hù)。

為了保證伺服電機(jī)具有優(yōu)良的運(yùn)行性能、技術(shù)狀態(tài)，臺(tái)站定期維護(hù)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

定期對伺服電機(jī)應(yīng)進(jìn)行清潔、保養(yǎng);

天線出現(xiàn)不規(guī)則運(yùn)轉(zhuǎn)、異常震動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)阻力增大或天伺系統(tǒng)噪音變大等現(xiàn)象時(shí)，及時(shí)停機(jī)對伺服電機(jī)進(jìn)行檢查;

如果是直流電機(jī)碳刷、測速機(jī)碳刷產(chǎn)生結(jié)碳導(dǎo)致的故障，應(yīng)及時(shí)清潔電機(jī);

如果是直流電機(jī)整流子、測速機(jī)碳刷所導(dǎo)致故障，則必須將電機(jī)拆卸下來后，再進(jìn)行維修、更換;

伺服電機(jī)的預(yù)防性維護(hù)，拆卸碳刷帽取出碳刷，對電機(jī)碳刷和測速機(jī)碳刷內(nèi)腔部分及電機(jī)表面作清潔。清潔時(shí)應(yīng)注意碳刷內(nèi)腔的整流子上不允許沾有油、水、金屬等物，電機(jī)碳刷不正常供電，是影響電機(jī)使用的主要因素之一。

作為基層臺(tái)站，對正常運(yùn)行的雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行有計(jì)劃、有組織的預(yù)防性維護(hù)是現(xiàn)階段我們的核心工作內(nèi)容之一。將預(yù)防性維護(hù)內(nèi)容分解到日巡查、周維護(hù)、月維護(hù)等各時(shí)段中進(jìn)行，才能更好的保障雷達(dá)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)運(yùn)行，減低故障率。

4結(jié)語

在CINRAD/CD型雷達(dá)天伺系統(tǒng)中，伺服電機(jī)是其重要組成部分之一。作為雷達(dá)機(jī)務(wù)人員，需要掌握其基本的工作狀態(tài)，以及外圍電路的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，定期檢查直流電機(jī)的性能指標(biāo)，保持其運(yùn)轉(zhuǎn)精度，延長使用壽命。當(dāng)此類故障發(fā)生時(shí)，才能在第一時(shí)間做到思路清晰，快速、準(zhǔn)確地找出故障原因，進(jìn)而排除故障。

隨著雷達(dá)業(yè)務(wù)運(yùn)行體系的建設(shè)，進(jìn)一步明確了基層臺(tái)站的工作職責(zé)和流程，只有最大限度發(fā)揮一線保障的作用和優(yōu)勢，提高機(jī)務(wù)人員的業(yè)務(wù)能力，在工作實(shí)踐中不斷地復(fù)習(xí)、鞏固、運(yùn)用，真正的做到技術(shù)整合，才能對提高和穩(wěn)定本站業(yè)務(wù)質(zhì)量起到關(guān)鍵作用，為開展重大天氣氣象服務(wù)提供了準(zhǔn)確可靠的決策數(shù)據(jù)。

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