新一代天氣雷達運行維護管理分析

張瀛

摘要 新一代天氣雷達的應用能有效提升中小尺度天氣、強對流、暴雨、冰雹等災害性天氣監測能力。就寧德市新一代天氣雷達運行過程中出現的天線運轉等故障問題進行分析，提出日常維護保養措施，有效提高新一代天氣雷達監測保障能力。

關鍵詞 新一代天氣雷達;天線運轉故障;維護管理

中圖分類號：P415.2 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）04–0059–02

寧德市天氣雷達站位于海拔524 m的霞浦縣三沙鎮金雞村玉頂山，這是中國氣象局在全國雷達布網系統增補的58部新一代天氣雷達之一。2017年7月10—12日，寧德市新一代天氣雷達系統在經過中國氣象局探測中心測試組現場驗收測試其性能參數、功能、產品生成和隨機資料等之后，同時檢驗了系統定標，并對雷達系統進行了48 h連續運行考機檢驗及考機后參數復測，認為測試結果滿足《新一代天氣雷達現場驗收測試大綱》要求。

該天氣雷達系統順利通過現場驗收測試并投入運行。新一代天氣雷達的應用，有效提升了寧德市氣象探測能力，增強了對臺風、暴雨、冰雹等災害性天氣的監測預警水平，提高了短時臨近天氣預報的準確率，為福建省災害性天氣發生發展監測以及人工增雨作業等防災減災工作的開展提供了有效的探測手段。新一代天氣雷達在長期運行過程中受到各種因素干擾，必須加強其日常維護管理，才能提高雷達監測數據傳輸時效及質量，充分發揮其重要作用。

1 新一代天氣雷達在氣象業務中的應用

新一代天氣雷達是根據目標物對電磁波的散射原理來實現高空云雨、冰晶等探測的，與常規天氣雷達相比，新一代天氣雷達分辨率高，探測距離能達到400 km以上，每6 min可以生成一個體掃，共30余種產品可選擇，在實現基本反射率、基本速度等常用產品基礎上衍生出組合反射率、風廓線、液態含水量、回波頂高、風暴追蹤信息、冰雹指數等直觀產品，其應用有效提高了天氣預報準確率，尤其是對于預報難度較大的強對流天氣，能在其處于萌芽狀態時就提早發現，準確判斷中、小尺度天氣現象發展演變，提升強對流天氣預報預警的時效性和準確性。同時，新一代天氣雷達獲取的體掃高密度基數據資料結合同時間自動雨量站觀測資料，能極大地提高對于水庫蓄水、防洪抗洪和暴雨落區落點的精確預報，進一步增強臺站災害性天氣預測預報預警能力，降低氣象災害給國民經濟和人民群眾生產生活造成的不利影響。

2 新一代天氣雷達運行存在的問題

2.1 天線運轉不穩定

（1）電機碳刷出現問題，電機碳刷長時間運行后未清潔，使得電機腔體內結碳過多，碳末遇到潮濕氣體和油污后就會形成碳泥，阻撓碳刷正常運行，電機碳刷不能連續正常供電進而導致電機運轉動力不足，使天線運轉不穩定。對此，應及時清潔電機腔體內的結碳。（2）電機測速機問題，檢查測速機內阻是否在合格范圍內，利用萬用表測量電機插座上的AB2腳對測速機內阻進行檢查，合格時國產電機電阻值應于24～35Ω之間、進口電機電阻值應在28～35Ω之間，出現超差應清潔維護測速機彈刷和轉子部分。（3）電機問題，待天線運轉停止后，進入方位檢修孔內，拔出電機手輪插銷，將工作狀態孔位轉為手輪嚙合孔位，使手輪和電機嚙合在一起，然后轉動電機手輪，如果聽到電機內發出不均勻摩擦響聲，搖手輪存在輕重不一等現象，判斷電機內部磁鋼或軸承發生故障，需要更換新的電機。（4）減速箱問題，若電機正常，應重點檢查減速箱，發現減速箱有滲油且箱內油較少，應卸下電機，用手轉動減速箱和電機連接的輸入軸，發現輸入軸空轉半圈才能帶動天線運轉，而正常情況轉動1/4圈就可帶動天線運轉，這種現象應該考慮長期缺油使減速箱內齒輪磨損過度，需要更換新的減速箱。（5）大齒輪齒隙超差，電機和減速箱均正常，在檢查減速箱和大齒輪的齒輪間隙時，上下或左右推動天線，天線反射體發出明顯的異常響聲，大齒輪和減速箱齒輪間隙超差，松開減速箱后安裝緊固螺栓，重新調整齒輪間隙到適位。（6）俯仰運轉不穩定，出現這種故障除了要排查以上問題外，還要檢查滑環彈刷是否有結碳和燒傷，清潔滑環結碳，更換燒傷碳刷等。（7）同步箱問題，同步箱上部的雙片消間齒輪松動不能與大齒輪同步轉動，同步箱聯軸節緊固螺釘松動，不能帶動旋變同步運轉，使方位或俯仰不能按照規定程序運行，進而產生震動[1]。

2.2 天線突然停止不轉

第一，考慮電機發生故障，電機內碳刷不能正常供電、電機軸承損壞、電機內磁鋼粘接不牢松動等故障，都會使天線停止轉動，檢查維修和更換新的電機即可。第二，可能是減速箱回差問題，發現方位（俯仰）減速箱的回差較大，重新調整方位（俯仰）減速箱和大齒輪的回差間隙。第三，若是電機聯軸節和同步箱聯軸節有松動也會使天線突然停止不轉，用扳手和螺絲刀將連軸節上螺釘和頂絲擰緊，或更換新的電機聯軸節及同步箱聯軸節。第四，如果是同步箱旋變出現問題，但同步箱聯軸節緊固螺釘正常，拆下旋變后發現旋變輸出軸軸承損壞，不能帶動旋變正常同步運轉，更換新的旋變即可恢復正常。第五，模擬板、數字板、光纖板、功放有問題也可致天線停止運轉，此時需要檢查模擬板、數字板、光纖板、功放，出現故障的進行維修或更換新的模擬板、數字板、光纖板、功放。除上述故障外，還會出現天線座安裝螺栓有松動、連接電纜頭松動等其它現象，這些都會影響到天氣雷達天線的正常運轉，如果推動天線運轉出現或輕或重的不均勻運轉，并伴隨有不正常的響聲，應及時報告上級部門和生產公司。

2.3 電機軸承檢查

當需要對電機軸承作局部檢查時，要從減速機上拆下電機，并把手輪和驅動裝置卸下，拆下電機上碳刷，用手轉動電機兩端輸出軸，查看兩端輸出軸是否有跳動現象，轉動是否均勻，聽一聽電機軸承是否有不正常的聲音，如果出現時有時無或者“咯咯”響的噪音則意味著軸承已損傷，需要維修及更換電機。

3 新一代天氣雷達日常維護管理

寧德市地處福建沿海地區，屬于中亞熱帶海洋性季風氣候，溫暖濕潤，夏季較長且降水偏多，每年5—9月為汛期，常出現強降水天氣，其中大暴雨、特大暴雨天氣多為臺風影響造成。夏季正是農作物旺盛生長季，強降雨天氣會給當地農業生產和海洋養殖業等帶來不同程度的危害，因此加強災害性天氣預測預報服務工作至關重要。新一代天氣雷達的應用為寧德市氣象服務的精準化提供了技術保障，因此要確保天氣雷達正常工作，做好日常維護管理。

3.1 加強天線座日常清潔維護

雷達天線座是用于支撐天線的定位裝置，在天氣雷達運行中具有極其重要的地位，因此要定期對運行系統進行清潔維護和保養，保持天線座運轉精度，延長器件的使用壽命，減少故障發生，確保設備能處于優良的運行穩定性能和技術狀態下。在清潔維護天線座之前，要先關閉相應的電源，掛牢梯子后再上天線座，待上到天線反射體時，要對天線進行鎖定并系好安全帶，做好人身安全防護。更換油時要注意觀察，不能把油灑到滑環和其它電子器件內，調整天線座水平后，要松開調平起重螺釘。清潔維護過程中，不能踩踏筒體內電纜插座和波導等，在故障維修期間，不能破壞其他設備，要做好其它設備的防護工作。

3.2 天線罩每年定期檢查項目

安裝好天線罩后，此時的螺栓緊固力距已經基本滿足天線罩安裝要求。寧德市強對流天氣、臺風天氣出現時多伴隨有大風，因此應在進入夏季前做好雷達天線罩螺栓緊固力距檢查，以后每年汛期來臨前[2]。都要用力距扳手檢測天線罩與基環緊固螺栓的力距是否達到10.4 kg·m（75 ft·lbs），天線罩面板之間連接螺栓達到1.5～2.0±0.2 kg·m的緊固力距要求;檢查雷達天線罩外露金屬件是否被銹蝕，如果出現了銹蝕現象則需要作防銹防腐處理，然后加強相應的保養;檢查天線罩是否存在漏水現象，如果天線罩內出現較大濕度，而內外一定的溫差或者是遇到大霧，就會出現冷結水現象，像滲水一樣沿天線罩內面板下流，發現這種情況時，要特別注意在天線罩上做好大的漏水點標記;查看天線罩表面密封膠衣是否出現了老化情況，若是天線罩表面密封膠存在嚴重的老化脫落部位，應全部進行重新密封，并對大的漏水點及時進行修補;對航警燈進行檢查，發現航警燈不亮，要檢查電流是否有電，如果供電正常，可能是航警燈燈泡壞掉，需要更換航警燈，人上到天線罩頂層更換航警燈時要注意安全，一定要戴好安全帶，單位內部維修人員不具備登高維修經驗的，要報公司維修，切不能冒險維修。上述雷達天線罩維護保養要在臺風（風速大于45 m/s）過后進行，抽查基礎和單元件螺栓，如發生松動的較多，應重新進行緊固，寧德市等這些沿海地區使用的雷達天線罩需要每5年進行一次維護。

參考文獻

[1] 陳洋.新一代天氣雷達運行故障判斷處理[J].農業與技術，2017，37（24）：235.

[2] 沈秋宇，關惠戈.提升新一代天氣雷達運行質量的措施——以遼寧省4部新一代天氣雷達為例[J].吉林農業，2017 （19）：100-101.

責任編輯：黃艷飛